快凝结晶器制造技术

一种快凝结晶器，由铜壁构成的管状结晶器冷却段的顶端，连通着耐火材料构成的管状结晶器预冷段；在结晶器冷却段的上部，采用以冲击冷却为主的复合强化冷却方式，在结晶器冷却段下部仍采用水缝结构的强制对流冷却方式。进入快凝结晶器的钢水，经过结晶器预冷段的缓慢降温并过冷后，进入结晶器冷却段被强冷，使靠近铜壁的钢水快速凝固成坯壳。由于钢水快速凝固避免了坯壳的表面裂纹，将显著提高铸坯质量和连铸生产的效率；钢水快速凝固，也将增加坯壳的厚度，大幅减少甚至取消连铸机对铸坯的二次冷却，提高连铸钢坯的温度。

Quick setting crystallizer

A rapid crystallizer is composed of a copper wall at the top of the cooling section of the tubular crystallizer, connected with the precooling section of the tubular crystallizer made of refractory materials; in the upper part of the cooling section of the crystallizer, the composite enhanced cooling mode with impact cooling as the main method is adopted, while in the lower part of the cooling section of the crystallizer, the forced convective cooling side with water slot structure is still used. Type. The molten steel entering the rapid crystallizer is cooled slowly and undercooled in the precooling section of the crystallizer, then the molten steel entering the cooling section of the crystallizer is strongly cooled, which makes the molten steel near the copper wall solidify rapidly into a billet shell. As the rapid solidification of molten steel avoids surface cracks of billet shell, it will significantly improve the quality of billet and the efficiency of continuous casting production; the rapid solidification of molten steel will also increase the thickness of billet shell, greatly reduce or even cancel the secondary cooling of billet by continuous caster, and increase the temperature of continuous casting billet.

【技术实现步骤摘要】
快凝结晶器
本技术属于炼钢连续铸造领域，特别涉及一种快凝结晶器。
技术介绍
钢的连铸生产中铸坯表面裂纹是常见的缺陷,裂纹产生的原因错综复杂,它与结晶器冷却的不均匀、结晶器倒锥度、钢水的化学成分、钢水的温度、浇铸速度的变化、保护渣性能、水口的插入深度、水口的吐出孔角等工艺参数和设备因素有关。影响铸坯表面裂纹的因素比较多，但其重要的因素是钢水在结晶器初凝时由于凝固的坯壳厚度不均匀产生应力，当应力大于坯壳的强度时，在初生的坯壳中产生了裂纹或裂纹源，在之后的工序中进一步扩展。另外，虽然钢水及钢水凝固的温度比较高，目前因为连铸技术的问题，在连铸机将钢水凝固成钢坯后，钢坯温度远低于热轧对钢坯温度的要求，导致了在热轧前需对钢坯进行加热，此加热的能耗巨大，约占钢铁生产流程总能耗的10%，提高铸坯温度，是连铸技术需要解决的重要问题，它对降低钢铁生产成本、节约能源、减少排放具有重要意义。为解决上述铸坯表面裂纹问题，现有技术中有许多解决方案：除了严格控制上述炼钢和连铸的工艺参数和设备因素之外，通过控制结晶器的热流量是目前被普遍采用的方案，例如，中国专利“CN104889358A”公开了一种控制连铸板坯表面裂纹的方法，该方法根据不同钢种对裂纹敏感性的差别，确定板坯出现裂纹的热流密度临界上限为：包晶钢热流密度≤1.3MW/m2，中碳钢热流密度≤1.45MW/m2，低碳钢热流密度≤1.65MW/m2，此技术方案虽然可以有效的对应铸坯裂纹，但限制了结晶器热流量，也就限制了连铸机的生产效率。为解决上述提高铸坯温度的问题，现有技术中有许多解决方案：国内外钢铁企业目前普遍采用了热装热送技术，例如，中国专利“CN104550237A”公开了一种用于生产棒线材和型材的连铸—直接轧制装置及方法，该技术方案是将连铸机后的工序：铸坯的切割、输送钢坯的辊道等设备及钢坯输送的生产组织等进行技术改造，快速的、在保温条件下将钢坯输送至热轧机前，最大限度的保存钢坯铸成后的温度；为进一步利用钢水的高温，如能改进钢水凝固技术，取消或大幅减小连铸机二冷段对钢坯的冷却，则将从源头上提高铸坯温度，具有重要意义。
技术实现思路
本技术的目的是解决上述技术中的不足，提供一种快凝结晶器，包括由铜壁构成的管状的结晶器冷却段，其特征在于：所述结晶器冷却段的顶端与耐火材料构成的管状结晶器预冷段连通，在所述结晶器冷却段的外围设置有冷却水喷射口，与结晶器冷却段的外表面间隔相对。上述的结晶器冷却段，其特征在于：所述的结晶器冷却段的横截面方向，铜壁外表面的形状为凹槽。上述的凹槽，其特征在于：所述凹槽底部铜壁的厚度为4～160mm，凹槽侧壁的高度为1～400mm，凹槽侧壁的厚度为1～60mm。上述的凹槽，其特征在于：所述凹槽侧壁的表面，设置有波纹，波纹的高度为0.1~2mm，波纹的间距为2~25mm。上述的结晶器冷却段，其特征在于：冷却水喷射口设置在所述结晶器冷却段上部的外围，与所述的结晶器冷却段外表面的凹槽间隔相对。冷却水喷射口、结晶器冷却段外表面的凹槽及凹槽表面的波纹，构成以冲击冷却为主的复合强化冷却结构。在所述结晶器冷却段下部的外围，设置有套装在结晶器冷却段外的水套，在结晶器冷却段铜壁外表面与水套内表面之间构成冷却水流动的水缝。上述的结晶器冷却段，其特征在于：在所述结晶器冷却段下部铜壁外表面，设置有横向的波纹，波纹的高度为0.1~2mm，波纹的间距为2~25mm，波纹与结晶器铜管轴向的角度为45~90度。在结晶器冷却段外表面，设置横向的波纹，可以提高冷却水对铜壁的冷却。上述的结晶器预冷段，其特征在于：所述结晶器预冷段的长度为100mm～1500mm。上述的结晶器冷却段，其特征在于：所述结晶器冷却段的长度为160mm～1000mm。上述的结晶器预冷段，其特征在于：在所述结晶器预冷段的外表面可以采用隔热材料保温。在结晶器预冷段的外表面采用隔热材料保温，可以调节钢水在结晶器预冷段内的温度降低的情况。进入结晶器的钢水，首先在结晶器预冷段经过缓慢降温并过冷后，进入结晶器冷却段，在结晶器冷却段的上部，由于钢水未形成坯壳及坯壳与铜壁间的气隙，钢水与铜壁间的热阻较小，此处采用以冲击冷却为主的复合强化冷却，强化冷却结晶器内的钢水、使靠近铜壁的钢水快速凝固成坯壳。本技术具有以下积极效果。本技术的快凝结晶器由于钢水快速凝固成坯壳，避免了钢水凝固过程中裂纹的产生；由于凝固快，钢坯出结晶器时的坯壳厚度大、强度高，可以大幅减少甚至取消连铸机对铸坯的二次冷却，从源头上提高了连铸钢坯的温度，为实现连铸坯直接热轧创造了条件。附图说明图1是快凝结晶器纵向剖面示意图。图中，1为结晶器预冷段，2为结晶器冷却段，3为冷却水喷射口，4为水套，5为钢水，6为坯壳，图中箭头为冷却水流动方向。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。实施例。以150方坯结晶器为例，结晶器预冷段（1）的长度为300mm、结晶器冷却段（2）的长度为600mm，在结晶器冷却段（2）上部热流量最大的部位采用以狭缝冲击冷却为主的复合强化冷却，结晶器冷却段（2）下部仍采用水缝结构的强制对流冷却。图1为本技术的快凝结晶器纵向剖面示意图。快凝结晶器上段为耐火材料构成的管状结晶器预冷段（1），在结晶器预冷段（1）的下部，连通有铜壁构成的管状的结晶器冷却段（2），在结晶器冷却段（2）上部的横截面方向，铜壁外表面的形状为凹槽。凹槽底部的厚度即为结晶器冷却段（2）管壁的厚度，凹槽侧壁的高度为100mm，凹槽侧壁的厚度为16mm，在凹槽侧壁的表面，设置有波纹，波纹的高度为0.2毫米，波纹的间距为6毫米。在所述结晶器冷却段（2）上部的外围，设置有冷却水喷射口（3），与结晶器冷却段（2）外表面的凹槽间隔相对。在所述结晶器冷却段（2）下部的外围，设置有套装在结晶器冷却段（2）外的水套（4），在结晶器冷却段（2）外表面与水套内表面之间构成冷却水流动的水缝，水缝的宽度为4.5mm。结晶器冷却段（2）下部铜壁外表面，设置有横向的波纹，以提高冷却水对铜壁的冷却，波纹的高度为0.1毫米，波纹的间距为6毫米，波纹与结晶器铜管轴向的角度为90度。进入快凝结晶器的钢水（5），首先在结晶器预冷段（1）经过缓慢降温并过冷后，进入结晶器冷却段（2），在结晶器冷却段（2），冷却水经过冷却水喷射口（3）以射流的方式冲击冷却与之间隔相对的铜壁外表面，强化冷却结晶器内的钢水（5）、使靠近铜壁的钢水快速凝固成坯壳（6）。由于钢水快速凝固成坯壳，避免了钢水凝固过程中裂纹的产生；由于凝固快，钢坯出结晶器时的坯壳厚度大、强度高，可以大幅减少甚至取消连铸机对铸坯的二次冷却。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快凝结晶器，包括由铜壁构成的管状的结晶器冷却段，其特征在于：所述结晶器冷却段的顶端与耐火材料构成的管状结晶器预冷段连通，在所述结晶器冷却段的外围设置有冷却水喷射口，与结晶器冷却段的外表面间隔相对。

【技术特征摘要】
1.一种快凝结晶器，包括由铜壁构成的管状的结晶器冷却段，其特征在于：所述结晶器冷却段的顶端与耐火材料构成的管状结晶器预冷段连通，在所述结晶器冷却段的外围设置有冷却水喷射口，与结晶器冷却段的外表面间隔相对。2.根据权利要求1所述的一种快凝结晶器，其特征在于：所述的结晶器冷却段的横截面方向，铜壁外表面的形状为凹槽。3.根据权利要求2所述的一种快凝结晶器，其特征在于：所述凹槽底部铜壁的厚度为4～160mm，凹槽侧壁的高度为1～400mm，凹槽侧壁的厚度为1～60mm。4.根据权利要求2所述的一种快凝结晶器，其特征在于：所述凹槽侧壁的表面，设置有波纹，波纹的高度为0.1~2mm，波纹的间距为2~25mm。5.根据权利要求2所述的一种快凝结晶器，其特征在于：冷却水喷射口设置在所述结晶器冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：周嘉平，于德弘，
申请(专利权)人：周嘉平，
类型：新型
国别省市：陕西,61