专利名称：组合式结晶器的制作方法
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勻的导热性和刚性，以使凝固过程均勻、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，考虑到铸坯的均勻冷却，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勻冷却问题。
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。
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。
具体实施例方式在下文中，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勻气隙，导致热阻急剧增加，影响坯壳均勻生长。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勻的问题，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勻气隙导致的热阻不受控制的增加而影响坯壳的均勻生长，使坯壳棱角部位均勻散热。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。所述隔热材料可以由耐高温、耐腐蚀、导热系数比铜的导热系数小的金属陶瓷材料和金属等材料构成。其中，金属陶瓷材料是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的材料，金属陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性。本发明可以通过在电镀液中混入超细陶瓷粉末，采用被镀金属作为阳极，在将金属离子附着在基体上的同时，又将溶液中悬浮的超细陶瓷粉末带入的工艺来获得所需的金属陶瓷材料镀膜层。其中，结晶器的器壁可以为铜质。隔热材料层在结晶器窄面器壁上的覆盖宽度为组合式结晶器的窄面宽度的 1/10 1/4，并且所述隔热材料层可以是带有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或不等厚度隔热材料层。其中，带有倒角的等厚度隔热材料层的倒角优选地可以为45°。采用带倒角的隔热材料层的组合式结晶器在结晶器安装、运输过程中不易损坏。另外，关于等厚度的隔热材料层和不等厚度的隔热材料层，由于结晶器角部越靠近边缘散热作用越强，而非边缘区域过分地降低导热率对连铸质量会产生负面影响，为了使隔热效果均勻过度，当采用隔热系数较大的材料时，使用不等厚度的隔热材料层可以使隔热效果在所覆盖区域更合理。当隔热材料层为等厚度的镀层时，厚度范围可以为0. 2 5mm 当隔热材料层为不等厚度的隔热材料层时，厚度可以从薄面的0. 2 2mm平滑过渡到厚面的0. 5 5mm。在下文中，将结合附图来详细说明本发明的示例性实施例。实施例1如图1所示，根据本发明示例性实施例1的组合式结晶器具有在线调宽功能且能够改善连铸坯角部的凝固质量。该组合式结晶器包括组合式结晶器宽板1、组合式结晶器窄板2以及附于组合式结晶器窄板2的角部上的带有45°倒角的等厚度隔热材料层3。在实施例1中，组合式结晶器的工作壁窄面的尺寸为120mm，带有45°倒角的等厚度隔热材料层 3的宽度为20mm，厚度为1mm。在实施例1中，在结晶器的内壁上形成有涂镀层。在实施例 1中，带有45°倒角的等厚度隔热材料层3包含按重量计85%的Ni和15%的A1203。实施例2如图2所示，根据本发明示例性实施例2的组合式结晶器不具有在线调宽功能，并且能够改善连铸坯角部凝固质量。该组合式结晶器与实施例1的组合式结晶器的区别在于，实施例2的组合式结晶器不包括带有45°倒角的等厚度隔热材料层3，而是包括不带倒角的等厚度的金属镀膜4。在实施例2中，组合式结晶器的工作壁窄面的尺寸为120mm，不带倒角的等厚度的金属镀膜4的宽度为15mm，厚度为2mm。在实施例2中，在结晶器的内壁上没有形成涂镀层。在实施例2中，金属镀膜4包含按重量计90%的Cr和10%的&02。实施例3如图3所示，根据本发明示例性实施例3的组合式结晶器与实施例1的组合式结晶器的区别在于，实施例3的组合式结晶器不包括带有45°倒角的等厚度隔热材料层3，而是包括不等厚度的隔热材料层5。其中，不等厚度的隔热材料层5的厚度可以从1. 5mm平滑过渡到角部处的3mm。另外，在实施例3中，在结晶器的内壁上没有形成涂镀层。此外，在实施例3中，不等厚度的隔热材料层5包含按重量计90%的Ni和10%的Al2O3。根据本发明示例性实施例的组合式结晶器，通过在角部覆盖隔热层，可以使角部的热流降低20% _40%，从而有效改善角部的散热过快的问题，降低了由于角部的二维散热导致的急剧冷却引起的角部开裂等缺陷。另外，根据本发明示例性实施例的组合式结晶器具有如下优点第一，本发明的组合式结晶器结构简单、投资少、易于实现和维护；第二，本发明的组合式结晶器不影响现有技术对连铸坯表面及心部的质量控制水平及组合式结晶器的在线调宽技术；第三，本发明的组合式结晶器使坯壳角部位置的温度降低减少，从而使由于收缩率小而形成的气泡小， 有助于坯壳均勻生长；第四，本发明可以广泛应用于内表面没有镀层或涂层的组合式结晶器以及内表面镀覆有比铜耐磨的金属或合金的组合式结晶器。尽管已经参照附图示出和描述了本发明的示例性实施例，但是本发明的范围由权利要求及其等同物限定。在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和变形。
权利要求
1.一种组合式结晶器，其特征在于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。
2.根据权利要求1所述的组合式结晶器，其特征在于所述隔热材料层为带有 30° -75°倒角的等厚度隔热材料层。
3.根据权利要求1所述的组合式结晶器，其特征在于所述隔热材料层为不带倒角的等厚度隔热材料层。
4.根据权利要求2或3所述的组合式结晶器，其特征在于，所述隔热材料层的厚度为 0. 2mm 5mmο
5.根据权利要求1所述的组合式结晶器，其特征在于所述隔热材料层为不等厚度的隔热材料层。
6.根据权利要求5所述的组合式结晶器，其特征在于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。
7.根据权利要求1所述的组合式结晶器，其特征在于所述隔热材料层的长度为所述窄板的宽度的1/10 1/4。
8.根据权利要求1所述的组合式结晶器，其特征在于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。
全文摘要
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。根据本发明的组合式结晶器可以改善坯壳角部处的冷却质量，防止裂纹产生。
文档编号B22D11/04GK102527959SQ20111043457
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者刘超, 周来军, 孙会朝, 张冠锋, 李广艳, 王博, 马琳 申请人:莱芜钢铁集团有限公司