CN1022739C

CN1022739C - 薄板坯连铸楔形结晶器

Info

Publication number: CN1022739C
Application number: CN 92103257
Authority: CN
Inventors: 陈杰; 周俊麒; 宋毓佩; 底建英; 齐慧军
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 1992-05-07
Filing date: 1992-05-07
Publication date: 1993-11-17
Anticipated expiration: 2007-05-07
Also published as: CN1064826A

Abstract

本发明是一种薄板坯连铸结晶器。其主要技术特征是结晶器的型腔呈楔形。结晶器由两块宽面和两块窄面组成。两个宽面分上、下两部分，上部分为向上敞开且倾斜角α相同的倾斜平面，构成从上到下直线收缩的楔形铸造区域，下部分为相互平行，并相隔一定距离的垂直平面，上下部分合为一体，两块窄面由相对放置的上、下两个侧挡块组成，上侧挡块采用陶瓷材料，在上侧挡块中间部位的背面，设置了可控的电阻加热炉。

Description

本发明系薄板坯连续浇注的结晶器，适用于30～50mm，甚至更薄的钢的薄板坯浇铸。

现有的薄板坯连铸结晶器大致有两种结构形式：一是漏斗形变截面结晶器（DE3400220A、CN85101082A、CN87100575A）;一是直-弧矩形结晶器（《冶金设备和技术》1990，31～42）。两种结晶器经实践证明都是可行的，但也都具有如下的共同缺点：

（1）铸坯在出矫直机时，铸坯边部（铸坯的两侧）比中部温度低300℃以上。造成这么大温差的主要原因在于，在薄板坯连铸的情况下，边部近似三向传热。而产生这种温差的主要部位则是在结晶器内，因为薄板坯连铸结晶器冷却区域长，冷却强度大，板坯又薄，坯壳边部导热基本上是三向传热。事实上，铸坯进入二冷区后，不管二冷方式是喷水，还是气水喷雾，都只在宽面进行，而且有的铸机在宽面喷冷时还可控地减少靠边部的冷却强度。由此可见，由三向传热现象引起的铸坯温差主要是在结晶器内形成的。在轧制前，为解决这一温差，必须采取边部加热措施，增加了能源的消耗。

（2）浇注的板坯尺寸受到限制。漏斗形变截面结晶器由于受变截面曲线和坯壳凝固收缩率的限制，只能浇铸40mm以上厚度的铸坯，宽度只能在600mm以上。而直-弧矩形结晶器由于受薄片式浸入水口的限制，只能浇铸60mm以上厚度的铸坯。

（3）加工制造和维修困难，成本高，特别是漏斗形变截面结晶器。

本发明的目的在于提供一种不仅结构简单，加工、维修容易，而且能减少铸坯边部和中部温差，提高铸坯质量，可浇铸30mm（甚至更薄）厚薄板坯的楔形结晶器。

本发明的主要技术方案如下：

结晶器的结构形式为楔形。该结晶器由两块彼此相对宽面水冷铜板和两个窄边板组成。两块宽面铜板分上、下两部分：下部分为相互平行并相隔一定距离的垂直平面，相隔距离即相当于从结晶器铸造出来的薄板坯的厚度;上部分为向上敞开、且倾斜角α相同的倾斜平面，构成从上到下直线收缩的楔形铸造区域，宽面上部分的垂直高度为宽面铜板总高度的40～60%（依铸造的板坯厚度而定）。两块窄面板由相对放置的上、下两个侧挡块组成，上侧挡块采用较高密度的氧化镁绝热板（适用于一次多炉联浇）和富含氮化硼、氧化锆的氧化铝石墨材料或热压氮化硼等氮化物陶瓷材料（适用于多次浇铸）制成;下侧挡块由中心通水冷却的铜板制成。而且在上侧挡块的背面，设置了可控的电阻加热炉。

本发明的工艺原理是：沿上侧挡块高度范围内的钢液只能在宽面铜板上散热，并形成初始凝固壳，而接触上侧挡块的钢液，由于上侧挡块陶瓷材料导热性差，加上背面有电阻加热炉保温，所以钢液不会凝固。因此，在宽面，凝固壳下滑（拉坯）时不会因为型腔越来越窄而别劲（卡壳）。钢液只有接触下侧挡块时才凝固。并与宽面下滑下来的凝固壳在固液交界处结合，形成完整的、四周封闭的坯壳，此时即进入正常结晶器的凝固结晶区域。同时，由于在宽面进行一段时间的散热凝固之后，窄面才开始凝固，大大缩短了在结晶器内三向传热的距离，其结果，必须会导致较大地减少铸坯边部与中部的温差。

另外，本发明结晶器钢液面的横截面比漏斗形结晶器和直-弧形结晶器的横截面大一倍以上，且为矩形截面。很明显，横截面大，钢流易于平稳，储存的钢液也相对较多，有利于控制液面波动和夹杂物上浮; 同时，矩形截面更有利于钢液的横向流动和由温差引起的横向对流，从而对温度的均匀分布有利;另外，在拉坯过程中，根据沿横截面钢液流量相等的原则，漏斗形结晶器漏斗区钢液向下流动的速度沿横截面差别很大，其结果造成紊流;从下流速度看，横截面越大，下流速度越慢，这又对夹杂物的上浮有利。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.出机后铸坯边部与中部的温差小，可以省去后部的边部辅助加热。

2.结构简单，易于加工、维修。

3.可以连铸30mm，甚至更薄的板坯，更有利于节省能源。

4.由于结晶器型腔形式更有利夹杂物上浮，可提高铸坯质量。

现结合附图，对本发明作进一步陈述。

附图说明

附图1为本发明薄板坯连铸楔形结晶器的纵剖面构示意图。

附图2为本发明薄板坯连铸楔形结晶器的俯视示意图。

附图3为本发明结晶器的侧挡块结构纵剖面示意图。

附图4-A至图4-C为本发明和对比文献结晶器钢液面处型腔面积比较示意图。

附图1～3中，1、2为宽面铜板，3、4为窄边的上侧挡块，5为下侧挡块，6为整体侧挡块部件，7为宽面铜板水套，8为水套7的支承块，9为定位块，10为两个宽面的夹紧螺钉，11为带手轮的侧挡块压紧螺杆，12为整体侧挡块骨架，13为骨架水冷通道，14为吊环螺钉孔，15为电阻加热炉，16为隔热层，17为测温元件，18为石棉板，19为水冷管嘴，20为结晶器上部型腔。

由图1看出，由两个宽面1、2和窄边上侧挡块3、4构成的结晶器型腔20是向下越来越窄的楔形溶池区域。这一区域不但能允许浸入式水口插入钢液面以下，而且还会给提高铸坯质量带来各种有利条件。下侧挡块5与宽面铜板下部分垂直平面构成了形成铸坯截面的矩形空间。两个宽面铜板上部的倾斜角α为3～5°。

由图2看出，整体侧挡块部件6由固定在边部水套7上的支承块8进行定位和支承。由夹紧螺钉10对两个宽面进行定位和固定，通过压紧螺杆11使两个上侧挡块与宽面铜板紧密接触，两侧边的上下侧挡块均装配在一个便于安装调整的整体侧挡块骨架12上。

由图3看出，上侧挡块的内表面突出于下侧挡内表面5～6mm，上侧挡块正面中间部位接触钢水，两边部位通过隔热片压在宽面铜板1、2的侧边上。上侧挡块的背面设置了升温可控的电阻加热炉15和隔热层16。电阻加热炉15在侧挡块使用之前可缓慢地加热升温，即进行预热，预热温度可达1000～1100℃左右。预热可以大量减少浇铸开始时，上侧挡块本身的吸热量，因而在上侧挡块上的钢液基本上可以避免凝固，但少量的凝固（尤其在角部）仍可能出现。根据钢的高温特性，即使由于钢液温度较低，在上侧挡块的陶瓷材料表面上出现一层薄的凝固层，它的强度和刚性也是极小的，不会影响拉坯。对于这少量凝固，由于上侧挡块内表面突出于下侧挡块的内表面，使上侧挡块上的凝固物滑下来，进入未凝固的钢液中，并立即被熔化，不会影响铸坯质量。

图4中，图4-A、图4-B、图4-C分别为本发明、漏斗形结晶器和直-弧形结晶器的钢液面外横截面。

由图4-A和图4-C看出，本发明的横截面积比其它两种结晶器的横截面积均大。

Claims

1、一种薄板坯连铸楔形结晶器，由两块宽面和两块窄面组成；两块窄面由相对放置的上、下两个侧档块组成；上侧挡块采用陶瓷材料；在上侧挡块中间部位的背面设置了可控的电阻加热炉，其特征是结晶器的型腔为楔形，两个宽面铜板分上、下两部分；下部分为相互平行并相隔一定距离的垂直平面，相隔距离即相当于从结晶器铸造出来的薄板坯的厚度；上部分为向上敞开、且倾斜角α相同的倾斜平面，构成从上到下直线收缩的楔形铸造区域；宽面上部分的垂直高度为宽面铜板总高度的40～60%。

2、根据权利要求1所述的结晶器，其特征是两个宽面铜板上部分的倾斜角α为3～5°。

3、根据权利要求1所述的结晶器，其特征是上侧挡块通过隔热片压在宽面铜板的两侧。

4、根据权利要求1所述的结晶器，其特征是上侧挡块的内表面突出于下侧挡块内表面5～6mm。

5、根据权利要求1所述的结晶器，其特征是两侧边的上下侧挡块均装配在一个便于安装调整的整体侧挡块骨架上。