[發(fā)明專利]快凝結(jié)晶器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711262409.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107716883A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周嘉平;于德弘
• 申請（專利權(quán)）人: 周嘉平
• 主分類號: B22D11/055
• 分類號: B22D11/055
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煉鋼連續(xù)鑄造領(lǐng)域，特別涉及一種快凝結(jié)晶器。

背景技術(shù)

鋼的連鑄生產(chǎn)中鑄坯表面裂紋是常見的缺陷,裂紋產(chǎn)生的原因錯綜復(fù)雜,它與結(jié)晶器冷卻的不均勻、結(jié)晶器倒錐度、鋼水的化學(xué)成分、鋼水的溫度、澆鑄速度的變化、保護(hù)渣性能、水口的插入深度、水口的吐出孔角等工藝參數(shù)和設(shè)備因素有關(guān)。

影響鑄坯表面裂紋的因素比較多，但其重要的因素是鋼水在結(jié)晶器初凝時由于凝固的坯殼厚度不均勻產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力大于坯殼的強(qiáng)度時，在初生的坯殼中產(chǎn)生了裂紋或裂紋源，在之后的工序中進(jìn)一步擴(kuò)展。

另外，雖然鋼水及鋼水凝固的溫度比較高，目前因?yàn)檫B鑄技術(shù)的問題，在連鑄機(jī)將鋼水凝固成鋼坯后，鋼坯溫度遠(yuǎn)低于熱軋對鋼坯溫度的要求，導(dǎo)致了在熱軋前需對鋼坯進(jìn)行加熱，此加熱的能耗巨大，約占鋼鐵生產(chǎn)流程總能耗的10%，提高鑄坯溫度，是連鑄技術(shù)需要解決的重要問題，它對降低鋼鐵生產(chǎn)成本、節(jié)約能源、減少排放具有重要意義。

為解決上述鑄坯表面裂紋問題，現(xiàn)有技術(shù)中有許多解決方案：除了嚴(yán)格控制上述煉鋼和連鑄的工藝參數(shù)和設(shè)備因素之外，通過控制結(jié)晶器的熱流量是目前被普遍采用的方案，例如，中國專利“CN104889358A”公開了一種控制連鑄板坯表面裂紋的方法，該方法根據(jù)不同鋼種對裂紋敏感性的差別，確定板坯出現(xiàn)裂紋的熱流密度臨界上限為：包晶鋼熱流密度≤1.3MW/m²，中碳鋼熱流密度≤1.45MW/m²，低碳鋼熱流密度≤1.65MW/m²，此技術(shù)方案雖然可以有效的對應(yīng)鑄坯裂紋，但限制了結(jié)晶器熱流量，也就限制了連鑄機(jī)的生產(chǎn)效率。

為解決上述提高鑄坯溫度的問題，現(xiàn)有技術(shù)中有許多解決方案：國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)目前普遍采用了熱裝熱送技術(shù)，例如，中國專利“CN104550237A”公開了一種用于生產(chǎn)棒線材和型材的連鑄—直接軋制裝置及方法，該技術(shù)方案是將連鑄機(jī)后的工序：鑄坯的切割、輸送鋼坯的輥道等設(shè)備及鋼坯輸送的生產(chǎn)組織等進(jìn)行技術(shù)改造，快速的、在保溫條件下將鋼坯輸送至熱軋機(jī)前，最大限度的保存鋼坯鑄成后的溫度；為進(jìn)一步利用鋼水的高溫，如能改進(jìn)鋼水凝固技術(shù)，取消或大幅減小連鑄機(jī)二冷段對鋼坯的冷卻，則將從源頭上提高鑄坯溫度，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)中的不足，提供一種快凝結(jié)晶器，包括由銅壁構(gòu)成的管狀的結(jié)晶器冷卻段，其特征在于：所述結(jié)晶器冷卻段的頂端與耐火材料構(gòu)成的管狀結(jié)晶器預(yù)冷段連通，在所述結(jié)晶器冷卻段的外圍設(shè)置有冷卻水噴射口，與結(jié)晶器冷卻段的外表面間隔相對。

上述的結(jié)晶器冷卻段，其特征在于：所述的結(jié)晶器冷卻段的橫截面方向，銅壁外表面的形狀為凹槽。

上述的凹槽，其特征在于：所述凹槽底部銅壁的厚度為4～160 mm，凹槽側(cè)壁的高度為1～400 mm，凹槽側(cè)壁的厚度為1～60 mm。

上述的凹槽，其特征在于：所述凹槽側(cè)壁的表面，設(shè)置有波紋，波紋的高度為0.1~2 mm，波紋的間距為2 ~ 25 mm。

上述的結(jié)晶器冷卻段，其特征在于：冷卻水噴射口設(shè)置在所述結(jié)晶器冷卻段上部的外圍，與所述的結(jié)晶器冷卻段外表面的凹槽間隔相對。

冷卻水噴射口、結(jié)晶器冷卻段外表面的凹槽及凹槽表面的波紋，構(gòu)成以沖擊冷卻為主的復(fù)合強(qiáng)化冷卻結(jié)構(gòu)。

在所述結(jié)晶器冷卻段下部的外圍，設(shè)置有套裝在結(jié)晶器冷卻段外的水套，在結(jié)晶器冷卻段銅壁外表面與水套內(nèi)表面之間構(gòu)成冷卻水流動的水縫。

上述的結(jié)晶器冷卻段，其特征在于：在所述結(jié)晶器冷卻段下部銅壁外表面，設(shè)置有橫向的波紋，波紋的高度為0.1~2 mm，波紋的間距為2~25 mm，波紋與結(jié)晶器銅管軸向的角度為45~90度。

在結(jié)晶器冷卻段外表面，設(shè)置橫向的波紋，可以提高冷卻水對銅壁的冷卻。

上述的結(jié)晶器預(yù)冷段，其特征在于：所述結(jié)晶器預(yù)冷段的長度為100 mm～1500 mm。

上述的結(jié)晶器冷卻段，其特征在于：所述結(jié)晶器冷卻段的長度為160 mm～1000 mm。

上述的結(jié)晶器預(yù)冷段，其特征在于：在所述結(jié)晶器預(yù)冷段的外表面可以采用隔熱材料保溫。

在結(jié)晶器預(yù)冷段的外表面采用隔熱材料保溫，可以調(diào)節(jié)鋼水在結(jié)晶器預(yù)冷段內(nèi)的溫度降低的情況。

進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水，首先在結(jié)晶器預(yù)冷段經(jīng)過緩慢降溫并過冷后，進(jìn)入結(jié)晶器冷卻段，在結(jié)晶器冷卻段的上部，由于鋼水未形成坯殼及坯殼與銅壁間的氣隙，鋼水與銅壁間的熱阻較小，此處采用以沖擊冷卻為主的復(fù)合強(qiáng)化冷卻，強(qiáng)化冷卻結(jié)晶器內(nèi)的鋼水、使靠近銅壁的鋼水快速凝固成坯殼。