[发明专利]管式结晶器

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业的连铸设备，更具体地讲，涉及一种能够改善矩形坯、方坯角部凝固质量的管式结晶器。

背景技术

结晶器是一个水冷的铜模，是连铸机非常重要的部件，被称为连铸机的“心脏”。钢水在结晶器内冷却，初步凝固成形并具有一定厚度的坯壳，这一过程是在坯壳与结晶器壁连续、相对运动下完成的。因此结晶器应具有良好且均匀的导热性和刚性，以使凝固过程均匀、平稳。

现有技术中的结晶器是由铜板或铜管与外面的钢结构组成，铜板或铜管的作用是将钢水的热量传递给冷却水。这样的结晶器一般有两类：(1)内表面没有镀层或涂层；(2)内表面被镀上一层厚度约为20-80微米、比铜耐磨的金属或合金，如镍或铬的合金，增加该镀层的目的在于提高结晶器使用寿命和减缓铜板磨损，但不能够改变结晶器原来的导热性能。而当前的连铸生产中，结晶器的导热性能是显著影响连铸坯质量的重要因素。

无论是哪一种类型的结晶器，已经凝固的坯壳与结晶器内壁接触的散热形式可以视为一维散热，而凝固的坯壳角部与结晶器内腔角部接触的散热形式可以视为二维散热。角部的导热效率远高于其他部位。这种情况的出现常导致角部处急剧冷却，严重影响凝固质量甚至出现裂纹。

专利CN1401449A公布了一种适用于连铸设备中具有隔热耐磨镀层的结晶器产品。该结晶器产品的组成是在结晶器铜壁的外部套有水套，特征是结晶器内的铜壁上部涂有隔热耐磨镀层，但是该专利没有考虑到由于散热环境的不同对连铸坯角部产生的特殊影响，无法在有效改善连铸坯的表面和内部质量的同时兼顾角部凝固质量。

更普遍的做法是，考虑到铸坯的均匀冷却，在铜管的四角都设圆角过度，但依旧无法解决角部的均匀冷却问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种能够改善矩形坯、方坯角部凝固质量的管式结晶器。

为了实现本发明，提出了一种管式结晶器，在所述管式结晶器的工作外壁的角部处形成有覆盖层，所述覆盖层由耐高温、耐腐蚀、导热系数小于形成结晶器的材料的导热系数的金属陶瓷材料或金属形成。

根据本发明的实施例，覆盖层在管式结晶器器壁上的覆盖宽度为管式结晶器的窄面宽度的1/10～1/4。

根据本发明的实施例，覆盖层可为形成有30°-75°倒角的等厚层。优选地，覆盖层可为形成有45°倒角的等厚层。

根据本发明的另一实施例，覆盖层可为不带倒角的等厚层或非等厚层。

当所述覆盖层为等厚层时，厚度范围为0.2mm～5mm；当所述覆盖层为非等厚层时，所述覆盖层从0.2mm～2mm的厚度平滑过渡到0.5mm～5mm的厚度。

根据本发明的实施例，当所述管式结晶器由铜制成时，所述覆盖层由耐高温、耐腐蚀、导热系数小于铜的导热系数的金属陶瓷材料或金属形成。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1为示出了根据本发明示例性实施例的形成有隔热材料层的管式结晶器的剖面图；

图2为示出了根据本发明示例性实施例的形成有带有45°倒角的等厚度隔热材料层的管式结晶器的剖面图；

图3为示出了根据本发明示例性实施例的形成有不带倒角的等厚度隔热材料层的管式结晶器的剖面图；

图4为示出了根据本发明示例性实施例的形成有不带倒角的不等厚度隔热材料层的管式结晶器的剖面图。

具体实施方式

在下文中，将详细描述根据本发明示例性实施例的管式结晶器。

在现有技术中，结晶器内的坯壳角部由于受两个结晶器壁的共同作用而处于二维传热状态，其热流量大从而使角部急剧冷却，从而导致坯壳角部受应力作用，严重时坯壳角部在应力作用下形成角部纵向裂纹，且由于角部急剧冷却使初生坯壳收缩较早，从凝固一开始就形成不均匀气隙，导致热阻急剧增加，影响坯壳均匀生长。无论是内表面没有镀层或涂层的结晶器还是内表面被镀上镀层或涂层的结晶器，都无法改变结晶器原来的导热性。

为了解决结晶器角部的均匀冷却的问题，本发明提出了一种能够改善矩形坯、方坯角部凝固质量的管式结晶器。根据本发明示例性实施例的管式结晶器的特点在于在现有的内表面没有镀层或涂层的管式结晶器的工作壁外侧角部位置处涂镀或贴附一层具有隔热功能的材料(下面，简称为“隔热材料”)。

可选地，根据本发明示例性实施例的管式结晶器也可以是在现有的内表面镀有涂层的管式结晶器的基础上，在工作面外侧角部位置处涂镀或贴附一层隔热材料。