管式結晶器制造技術

本實用新型專利技術提供了一種管式結晶器，在所述管式結晶器的工作外壁的角部處形成有覆蓋層，所述覆蓋層由耐高溫、耐腐蝕、導熱系數小于形成結晶器的材料的導熱系數的金屬陶瓷材料或金屬形成。根據本實用新型專利技術的管式結晶器能夠改善矩形坯、方坯角部的凝固質量。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及鋼鐵冶金行業的連鑄設備，更具體地講，涉及一種能夠改善矩形坯、方坯角部凝固質量的管式結晶器。
技術介紹
結晶器是ー個水冷的銅模，是連鑄機非常重要的部件，被稱為連鑄機的“心臟”。鋼水在結晶器內冷卻，初歩凝固成形并具有一定厚度的坯殼，這ー過程是在坯殼與結晶器壁連續、相對運動下完成的。因此結晶器應具有良好且均勻的導熱性和剛性，以使凝固過程均勻、平穩。現有技術中的結晶器是由銅板或銅管與外面的鋼結構組成，銅板或銅管的作用是將鋼水的熱量傳遞給冷卻水。這樣的結晶器一般有兩類(I)內表面沒有鍍層或涂層；(2)內表面被鍍上ー層厚度約為20-80微米、比銅耐磨的金屬或合金，如鎳或鉻的合金，增加該鍍層的目的在于提高結晶器使用壽命和減緩銅板磨損，但不能夠改變結晶器原來的導熱性能。而當前的連鑄生產中，結晶器的導熱性能是顯著影響連鑄坯質量的重要因素。無論是哪ー種類型的結晶器，已經凝固的坯殼與結晶器內壁接觸的散熱形式可以視為ー維散熱，而凝固的坯殼角部與結晶器內腔角部接觸的散熱形式可以視為ニ維散熱。角部的導熱效率遠高于其他部位。這種情況的出現常導致角部處急劇冷卻，嚴重影響凝固質量甚至出現裂紋。專利CN1401449A公布了一種適用于連鑄設備中具有隔熱耐磨鍍層的結晶器產品。該結晶器產品的組成是在結晶器銅壁的外部套有水套，特征是結晶器內的銅壁上部涂有隔熱耐磨鍍層，但是該專利沒有考慮到由于散熱環境的不同對連鑄坯角部產生的特殊影響，無法在有效改善連鑄坯的表面和內部質量的同時兼顧角部凝固質量。更普遍的做法是，考慮到鑄坯的均勻冷卻，在銅管的四角都設圓角過度，但依舊無法解決角部的均勻冷卻問題。
技術實現思路
本技術針對現有技術的不足，提供了一種能夠改善矩形坯、方坯角部凝固質量的管式結晶器。為了實現本技術，提出了ー種管式結晶器，在所述管式結晶器的工作外壁的角部處形成有覆蓋層，所述覆蓋層由耐高溫、耐腐蝕、導熱系數小于形成結晶器的材料的導熱系數的金屬陶瓷材料或金屬形成。根據本技術的實施例，覆蓋層在管式結晶器器壁上的覆蓋寬度為管式結晶器的窄面寬度的1/10 1/4。根據本技術的實施例，覆蓋層可為形成有30° -75。倒角的等厚層。優選地，覆蓋層可為形成有45°倒角的等厚層。根據本技術的另ー實施例，覆蓋層可為不帶倒角的等厚層或非等厚層。當所述覆蓋層為等厚層時，厚度范圍為O. 2mm 5mm ;當所述覆蓋層為非等厚層時，所述覆蓋層從O. 2mm 2mm的厚度平滑過渡到O. 5mm 5mm的厚度。根據本技術的實施例，當所述管式結晶器由銅制成時，所述覆蓋層由耐高溫、耐腐蝕、導熱系數小于銅的導熱系數的金屬陶瓷材料或金屬形成。根據本技術的管式結晶器能夠改善矩形坯、方坯角部的凝固質量。附圖說明通過以下結合附圖進行的描述，本技術的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖I為示出了根據本技術示例性實施例的形成有隔熱材料層的管式結晶器的剖面圖；圖2為示出了根據本技術示例性實施例的形成有帶有45°倒角的等厚度隔熱材料層的管式結晶器的剖面圖；圖3為示出了根據本技術示例性實施例的形成有不帶倒角的等厚度隔熱材料層的管式結晶器的剖面圖；圖4為示出了根據本技術示例性實施例的形成有不帶倒角的不等厚度隔熱材料層的管式結晶器的剖面圖。具體實施方式在下文中，將詳細描述根據本技術示例性實施例的管式結晶器。在現有技術中，結晶器內的坯殼角部由于受兩個結晶器壁的共同作用而處于ニ維傳熱狀態，其熱流量大從而使角部急劇冷卻，從而導致坯殼角部受應力作用，嚴重時坯殼角部在應力作用下形成角部縱向裂紋，且由于角部急劇冷卻使初生坯殼收縮較早，從凝固一開始就形成不均勻氣隙，導致熱阻急劇增加，影響坯殼均勻生長。無論是內表面沒有鍍層或涂層的結晶器還是內表面被鍍上鍍層或涂層的結晶器，都無法改變結晶器原來的導熱性。為了解決結晶器角部的均勻冷卻的問題，本技術提出了一種能夠改善矩形坯、方坯角部凝固質量的管式結晶器。根據本技術示例性實施例的管式結晶器的特點在于在現有的內表面沒有鍍層或涂層的管式結晶器的工作壁外側角部位置處涂鍍或貼附ー層具有隔熱功能的材料(下面，簡稱為“隔熱材料”)。可選地，根據本技術示例性實施例的管式結晶器也可以是在現有的內表面鍍有涂層的管式結晶器的基礎上，在工作面外側角部位置處涂鍍或貼附ー層隔熱材料。上述隔熱材料可以采用現有技術中的熱噴涂、電鍍、化學鍍的方法使涂鍍層與基體牢固結合，也可以采用焊接、粘附的方法使隔熱材料片與基體結合。具體地講，隔熱材料可由耐高溫、耐腐蝕、導熱系數比結晶器所用材料的導熱系數小的金屬陶瓷材料和金屬材料構成。例如，當結晶器的器壁為銅質時，上述隔熱材料可以由耐高溫、耐腐蝕、導熱系數比銅的導熱系數小的金屬陶瓷材料和金屬材料構成。這里，金屬陶瓷材料是由陶瓷硬質相與金屬或合金粘結相組成的材料，金屬陶瓷具有高強度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學穩定性等特性。本技術可以通過在電鍍液中混入超細陶瓷粉末，采用被鍍金屬作為陽極，在將金屬離子附著在基體上的同時，又將溶液中懸浮的超細陶瓷粉末帶入的エ藝來獲得所需的金屬陶瓷材料鍍膜層。圖I為示出了根據本技術示例性實施例的形成有隔熱材料層的管式結晶器的剖面圖。如圖I所示，隔熱材料層3在結晶器器壁上的覆蓋寬度W為管式結晶器窄面寬度B的1/10 1/4，并且隔熱材料層3可以是帶有30° 75°倒角的等厚度隔熱材料層、不帶倒角的等厚度隔熱材料層、或不帶倒角的不等厚度隔熱材料層。更優選地，當隔熱材料層3是等厚度隔熱材料層時，隔熱材料層3可以是帶有45°倒角的等厚度隔熱材料層。具體地講，帶有倒角的等厚度隔熱材料層在結晶器安裝、運輸過程中不易損壞。此夕卜，由于結晶器角部越靠近邊緣散熱作用越強，而非邊緣區域過分的降低導熱率對連鑄質量會產生負面影響，因此為了使隔熱效果均勻過度，當采用隔熱系數較大的材料時，使用不等厚度的設計可以使隔熱效果在所覆蓋區域更合理。當該隔熱材料層為等厚度隔熱材料時，厚度范圍為O. 2mm 5mm ;當該隔熱材料層為不等厚的_熱材料層時，從窄面的O. 2mm 2mm平滑過渡到厚面的O. mm 5mm。對于熱阻值不同的材料，可選擇不同的隔熱材料層的厚度來獲得對角部類似的隔熱效果。現在將詳細描述根據本技術示例性實施例的管式結晶器改善矩形坯、方坯角部凝固質量的原理。結晶器內的坯殼角部受兩個結晶器壁的共同作用處在ニ維傳熱狀態，其熱流量大導致角部急劇冷卻，從而導致初生坯殼角部受到應力的作用，嚴重時坯殼角部在應力作用下形成角部縱裂紋，且由于角部急劇冷卻使初生坯殼收縮較早，從凝固一開始就形成不均勻氣隙，導致熱阻急劇增加，影響坯殼均勻生長。無論是內表面沒有鍍層或涂層的結晶器還是內表面形成有鍍層或涂層的結晶器，都無法改變結晶器原來的導熱性。基于上述情況，根據本技術的示例性實施例，在管式結晶器的工作壁外側的角部處形成具有隔熱耐磨功能的覆蓋層，在保證現有結晶器對鑄坯表面及心部質量控制水平的前提下，弱化坯殼角部的ニ維散熱強度，使角部冷卻速度減緩，既避免了由于急劇冷卻產生的應カ對坯殼角部的影響和破壞，又避免了由于初生坯殼較早收縮形成的不均勻氣隙導致的熱阻不受控增加，影響坯本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.ー種管式結晶器，其特征在于在所述管式結晶器的工作外壁的角部處形成有覆蓋層，所述覆蓋層由耐高溫、耐腐蝕、導熱系數小于形成結晶器的材料的導熱系數的金屬陶瓷材料或金屬形成。2.根據權利要求I所述的管式結晶器，其特征在于所述覆蓋層在管式結晶器器壁上的覆蓋寬度為管式結晶器的窄面寬度的1/10 1/4。3.根據權利要求I所述的管式結晶器，其特征在于所述覆蓋層為形成有30°-75。倒角的等厚層。4.根據權利要求3所述的管式結晶器，其特征在于所述覆蓋層為形成有45°倒角的等厚層。5.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王博，馬琳，楊州，張炯，劉超，劉洪銀，
申請(專利權)人：萊蕪鋼鐵集團有限公司，
類型：實用新型
國別省市：