[发明专利]组合式结晶器

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合式结晶器，更具体地讲，本发明涉及一种能够改善连铸坯角部的凝固质量的组合式结晶器。

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的，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的结晶器；(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的(如镍或铬的合金)的结晶器，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，而凝固的坯壳棱角与结晶器内腔棱角接触的散热形式可以视为二维散热。棱角部的导热效率远高于其他部位的导热效率。这种情况的出现常导致棱角处急剧冷却，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的具有隔热耐磨镀层的结晶器产品。该结晶器产品在结晶器铜壁的外部套有水套，在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，对连铸坯棱角产生的特殊影响，无法在有效改善连铸坯的表面质量和内部质量的同时兼顾棱角凝固质量。

更普遍的做法是，考虑到铸坯的均匀冷却，在铜管的四角设置圆角过度，但这种方法依然无法解决棱角的不均匀冷却问题。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种组合式结晶器，所述组合式结晶器包括宽板和窄板以及附于窄板的外侧角部上隔热材料层。

可选地，所述隔热材料层可以为带有30°-75°倒角的等厚度隔热材料层、不带倒角的等厚度隔热材料层，其中，所述隔热材料层的厚度可以为0.2mm～5mm。

可选地，所述隔热材料层为不等厚度的隔热材料层，所述隔热材料层的厚度从0.2mm～2mm平滑过渡到角部处的0.5mm～5mm。

可选地，所述隔热材料层的长度为所述窄板的宽度的1/10～1/4。

可选地，所述隔热材料层由耐高温、耐腐蚀、导热系数比铜的导热系数小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详细描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是示出了根据本发明示例性实施例1的组合式结晶器的结构示意图；

图2是示出了根据本发明示例性实施例3的组合式结晶器的结构示意图；

图3是示出了根据本发明示例性实施例3的组合式结晶器的结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细描述根据本发明示例性实施例的组合式结晶器。

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。

基于上述情况，为了改善结晶器角部冷却不均匀的问题，本发明提供了一种能够改善连铸坯的角部冷凝质量的组合式结晶器。本发明在组合式结晶器的工作壁窄面外侧角部涂镀或贴附具有隔热功能的材料，在保证现有结晶器对铸坯表面及心部质量控制水平和实现在线调宽等技术正常应用的前提下，弱化坯壳角部二维散热中窄面的散热强度，使角部冷却速度减缓，既避免了由于急剧冷却产生的应力对坯壳角部的影响和破坏，又避免了由于初生坯壳较早收缩形成的不均匀气隙导致的热阻不受控制的增加而影响坯壳的均匀生长，使坯壳棱角部位均匀散热。

根据本发明示例性实施例的组合式结晶器可以在组合式结晶器的冷却壁窄面的外侧棱角位置涂镀或贴附一层隔热材料，而组合式结晶器的宽面保持不变。

所述隔热材料可以采用现有技术中的热喷涂、电镀、化学镀的方法使涂镀层与基体牢固结合，也可以采用焊接、粘附的方法使隔热材料片与基体结合。