專利名稱：薄板坯連鑄楔形結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系薄板坯連續(xù)澆注的結(jié)晶器，適用于30～50mm，甚至更薄的鋼的薄板坯澆鑄。
現(xiàn)有的薄板坯連鑄結(jié)晶器大致有兩種結(jié)構(gòu)形式一是漏斗形變截面結(jié)晶器(DE3400220A、CN85101082A、CN87100575A);一是直-弧矩形結(jié)晶器(《冶金設(shè)備和技術(shù)》1990，31～42)。兩種結(jié)晶器經(jīng)實(shí)踐證明都是可行的，但也都具有如下的共同缺點(diǎn)(1)鑄坯在出矯直機(jī)時(shí)，鑄坯邊部(鑄坯的兩側(cè))比中部溫度低300℃以上。造成這么大溫差的主要原因在于，在薄板坯連鑄的情況下，邊部近似三向傳熱。而產(chǎn)生這種溫差的主要部位則是在結(jié)晶器內(nèi)，因?yàn)楸“迮鬟B鑄結(jié)晶器冷卻區(qū)域長(zhǎng)，冷卻強(qiáng)度大，板坯又薄，坯殼邊部導(dǎo)熱基本上是三向傳熱。事實(shí)上，鑄坯進(jìn)入二冷區(qū)后，不管二冷方式是噴水，還是氣水噴霧，都只在寬面進(jìn)行，而且有的鑄機(jī)在寬面噴冷時(shí)還可控地減少靠邊部的冷卻強(qiáng)度。由此可見(jiàn)，由三向傳熱現(xiàn)象引起的鑄坯溫差主要是在結(jié)晶器內(nèi)形成的。在軋制前，為解決這一溫差，必須采取邊部加熱措施，增加了能源的消耗。
(2)澆注的板坯尺寸受到限制。漏斗形變截面結(jié)晶器由于受變截面曲線和坯殼凝固收縮率的限制，只能澆鑄40mm以上厚度的鑄坯，寬度只能在600mm以上。而直-弧矩形結(jié)晶器由于受薄片式浸入水口的限制，只能澆鑄60mm以上厚度的鑄坯。
(3)加工制造和維修困難，成本高，特別是漏斗形變截面結(jié)晶器。
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、維修容易，而且能減少鑄坯邊部和中部溫差，提高鑄坯質(zhì)量，可澆鑄30mm(甚至更薄)厚薄板坯的楔形結(jié)晶器。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案如下結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)形式為楔形。該結(jié)晶器由兩塊彼此相對(duì)寬面水冷銅板和兩個(gè)窄邊板組成。兩塊寬面銅板分上、下兩部分下部分為相互平行并相隔一定距離的垂直平面，相隔距離即相當(dāng)于從結(jié)晶器鑄造出來(lái)的薄板坯的厚度;上部分為向上敞開(kāi)、且傾斜角α相同的傾斜平面，構(gòu)成從上到下直線收縮的楔形鑄造區(qū)域，寬面上部分的垂直高度為寬面銅板總高度的40～60%(依鑄造的板坯厚度而定)。兩塊窄面板由相對(duì)放置的上、下兩個(gè)側(cè)擋塊組成，上側(cè)擋塊采用較高密度的氧化鎂絕熱板(適用于一次多爐聯(lián)澆)和富含氮化硼、氧化鋯的氧化鋁石墨材料或熱壓氮化硼等氮化物陶瓷材料(適用于多次澆鑄)制成;下側(cè)擋塊由中心通水冷卻的銅板制成。而且在上側(cè)擋塊的背面，設(shè)置了可控的電阻加熱爐。
本發(fā)明的工藝原理是沿上側(cè)擋塊高度范圍內(nèi)的鋼液只能在寬面銅板上散熱，并形成初始凝固殼，而接觸上側(cè)擋塊的鋼液，由于上側(cè)擋塊陶瓷材料導(dǎo)熱性差，加上背面有電阻加熱爐保溫，所以鋼液不會(huì)凝固。因此，在寬面，凝固殼下滑(拉坯)時(shí)不會(huì)因?yàn)樾颓辉絹?lái)越窄而別勁(卡殼)。鋼液只有接觸下側(cè)擋塊時(shí)才凝固。并與寬面下滑下來(lái)的凝固殼在固液交界處結(jié)合，形成完整的、四周封閉的坯殼，此時(shí)即進(jìn)入正常結(jié)晶器的凝固結(jié)晶區(qū)域。同時(shí)，由于在寬面進(jìn)行一段時(shí)間的散熱凝固之后，窄面才開(kāi)始凝固，大大縮短了在結(jié)晶器內(nèi)三向傳熱的距離，其結(jié)果，必須會(huì)導(dǎo)致較大地減少鑄坯邊部與中部的溫差。
另外，本發(fā)明結(jié)晶器鋼液面的橫截面比漏斗形結(jié)晶器和直一弧形結(jié)晶器的橫截面大一倍以上，且為矩形截面。很明顯，橫截面大，鋼流易于平穩(wěn)，儲(chǔ)存的鋼液也相對(duì)較多，有利于控制液面波動(dòng)和夾雜物上浮;同時(shí)，矩形截面更有利于鋼液的橫向流動(dòng)和由溫差引起的橫向?qū)α?，從而?duì)溫度的均勻分布有利;另外，在拉坯過(guò)程中，根據(jù)沿橫截面鋼液流量相等的原則，漏斗形結(jié)晶器漏斗區(qū)鋼液向下流動(dòng)的速度沿橫截面差別很大，其結(jié)果造成紊流;從下流速度看，橫截面越大，下流速度越慢，這又對(duì)夾雜物的上浮有利。
綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.出機(jī)后鑄坯邊部與中部的溫差小，可以省去后部的邊部輔助加熱。
2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工、維修。
3.可以連鑄30mm，甚至更薄的板坯，更有利于節(jié)省能源。
4.由于結(jié)晶器型腔形式更有利夾雜物上浮，可提高鑄坯質(zhì)量。
現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步陳述。


附圖1為本發(fā)明薄板坯連鑄楔形結(jié)晶器的縱剖面構(gòu)示意圖。
附圖2為本發(fā)明薄板坯連鑄楔形結(jié)晶器的俯視示意圖。
附圖3為本發(fā)明結(jié)晶器的側(cè)擋塊結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖。
附圖4為本發(fā)明和對(duì)比文獻(xiàn)結(jié)晶器鋼液面處型腔面積比較示意圖。
附圖1～3中，1、2為寬面銅板，3、4為窄邊的上側(cè)擋塊，5為下側(cè)擋塊，6為整體側(cè)擋塊部件，7為寬面銅板水套，8為水套7的支承塊，9為定位塊，10為兩個(gè)寬面的夾緊螺釘，11為帶手輪的側(cè)擋塊壓緊螺桿，12為整體側(cè)擋塊骨架，13為骨架水冷通道，14為吊環(huán)螺釘孔，15為電阻加熱爐，16為隔熱層，17為測(cè)溫元件，18為石棉板，19為水冷管咀，20為結(jié)晶器上部型腔。
由圖1看出，由兩個(gè)寬面1、2和窄邊上側(cè)擋塊3、4構(gòu)成的結(jié)晶器型腔20是向下越來(lái)越窄的楔形溶池區(qū)域。這一區(qū)域不但能允許浸入式水口插入鋼液面以下，而且還會(huì)給提高鑄坯質(zhì)量帶來(lái)各種有利條件。下側(cè)擋塊5與寬面銅板下部分垂直平面構(gòu)成了形成鑄坯截面的矩形空間。兩個(gè)寬面銅板上部的傾斜角α為3～5°。
由圖2看出，整體側(cè)擋塊部件6由固定在邊部水套7上的支承塊8進(jìn)行定位和支承。由夾緊螺釘10對(duì)兩個(gè)寬面進(jìn)行定位和固定，通過(guò)壓緊螺桿11使兩個(gè)上側(cè)擋塊與寬面銅板緊密接觸，兩側(cè)邊的上下側(cè)擋塊均裝配在一個(gè)便于安裝調(diào)整的整體側(cè)擋塊骨架12上。
由圖3看出，上側(cè)擋塊的內(nèi)表面突出于下側(cè)擋內(nèi)表面5～6mm，上側(cè)擋塊正面中間部位接觸鋼水，兩邊部位通過(guò)隔熱片壓在寬面銅板1、2的側(cè)邊上。上側(cè)擋塊的背面設(shè)置了升溫可控的電阻加熱爐15和隔熱層16。電阻加熱爐15在側(cè)擋塊使用之前可緩慢地加熱升溫，即進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度可達(dá)1000～1100℃左右。預(yù)熱可以大量減少澆鑄開(kāi)始時(shí)，上側(cè)擋塊本身的吸熱量，因而在上側(cè)擋塊上的鋼液基本上可以避免凝固，但少量的凝固(尤其在角部)仍可能出現(xiàn)。根據(jù)鋼的高溫特性，即使由于鋼液溫度較低，在上側(cè)擋塊的陶瓷材料表面上出現(xiàn)一層薄的凝固層，它的強(qiáng)度和剛性也是極小的，不會(huì)影響拉坯。對(duì)于這少量凝固，由于上側(cè)擋塊內(nèi)表面突出于下側(cè)擋塊的內(nèi)表面，使上側(cè)擋塊上的凝固物滑下來(lái)，進(jìn)入未凝固的鋼液中，并立即被熔化，不會(huì)影響鑄坯質(zhì)量。
圖4中，A、B、C分別為本發(fā)明、漏斗形結(jié)晶器和直-弧形結(jié)晶器的鋼液面外橫截面。
由圖4看出，本發(fā)明的橫截面積比其它兩種結(jié)晶器的橫截面積均大。
權(quán)利要求
1.一種薄板坯連鑄楔形結(jié)晶器，由兩塊寬面和兩塊窄面組成，其特征在于結(jié)晶器的型腔為楔形，兩個(gè)寬面銅板分上、下兩部分上部分為向上敞開(kāi)且傾斜角а相同的傾斜平面，構(gòu)成從上到下直線收縮的楔形鑄造區(qū)域，下部分為相互平行，并相隔一定距離的垂直平面；兩塊窄面由相對(duì)放置的上、下兩個(gè)側(cè)擋塊組成；上側(cè)擋塊采用陶瓷材料；在上側(cè)塊中間部位的背面，設(shè)置了可控的電阻加熱爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于寬面銅板上部分的傾斜角為3°～5°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于寬面銅板上部分的垂直高度為總高度的40～60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于上側(cè)擋板通過(guò)隔熱片壓在寬面銅板的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于上側(cè)擋塊的內(nèi)表面突出于下側(cè)擋塊內(nèi)表面5～6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于兩側(cè)邊上下側(cè)擋塊均裝配在一個(gè)便于安裝調(diào)整的整體側(cè)擋塊骨架上。
全文摘要
本發(fā)明是一種薄板坯連鑄結(jié)晶器。其主要技術(shù)特征是結(jié)晶器的型腔呈楔形。結(jié)晶器由兩塊寬面和兩塊窄面組成。兩個(gè)寬面分上、下兩部分，上部分為向上敞開(kāi)且傾斜角α相同的傾斜平面，構(gòu)成從上到下直線收縮的楔形鑄造區(qū)域，下部分為相互平行，并相隔一定距離的垂直平面，上下部分合為一體，兩塊窄面由相對(duì)放置的上、下兩個(gè)側(cè)擋塊組成，上側(cè)擋塊采用陶瓷材料，在上側(cè)擋塊中間部位的背面，設(shè)置了可控的電阻加熱爐。
文檔編號(hào)B22D11/04GK1064826SQ9210325
公開(kāi)日1992年9月30日 申請(qǐng)日期1992年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月7日
發(fā)明者陳杰, 周俊麒, 宋毓佩, 底建英, 齊慧軍 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院