[发明专利]薄板坯连铸楔形结晶器

说明书

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。