本发明专利技术公开了一种气封式连铸结晶器装置，结晶器包括两个宽面结晶器和两个窄面结晶器，窄面结晶器的内侧面为钢水接触面，钢水接触面由上向下分别形成初始面、中间面和末端面，初始面和末端面的横断面呈弧形，窄面结晶器靠近顶部及底部处厚度逐渐变小，初始面、末端面与中间面连接处平滑过渡；窄面结晶器内部设有弧形冷却槽，弧形冷却槽靠近钢水接触面设置，且弧形冷却槽的投影曲线与钢水接触面投影曲线相同；弧形冷却槽下端连接冷却水进口、上端连接冷却水出口；钢水接触面相邻的两面为侧面，窄面结晶器的两个侧面上开设有长条状的出气缝，窄面结晶器的内部设有气体腔，所述气体腔与出气缝连通；窄面结晶器的外侧面上还设有与气体腔连通的进气口。气体腔连通的进气口。气体腔连通的进气口。
【技术实现步骤摘要】
一种气封式连铸结晶器装置
[0001]本专利技术属于钢铁生产设备
，具体涉及一种连铸板坯生产设备，更具体地，涉及一种气封式连铸结晶器装置。
技术介绍
[0002]连铸机薄板坯结晶器上部区域为漏斗型，下部区域铜板内腔工作表面为平直面，当锥度过高时，该区域的凝固壳会受到来自于窄面铜板宽度方向上的挤压应力，凝固壳将向钢液内部的方向发生凹下变形，铜壁与凝固壳之间的气隙增大，凝固壳在下移过程中其厚度减小；凝固壳脱离结晶器以后，受到的钢水静压力大于凝固收缩力，凝固壳将出现鼓肚变形现象，凝固壳在结晶器内先凹下、出结晶器后又凸起的变形现象容易引起表面中心纵裂纹的产生。
[0003]连铸机薄板坯结晶器上部区域为漏斗型，下部区域铜板内腔工作表面为平直面，当锥度过高时，在漏斗区中部的凝固壳将向铜壁方向变形，坯壳与铜壁的接触更加紧密，热像图上的因锥度过低引起的中心“冷齿”现象（即局部低温区）能够得到消除，表面中心纵裂不易发生，但是在漏斗区和边部平面区交界的区域附近，锥度过高时凝固壳在该位置会受到挤压应力而出现局部凹下现象。在结晶器高度方向上，漏斗区和边部平面区交界区域附近的凝固壳在下移过程中，也会发生结晶器内先凹下、出结晶器后又凸起的变形行为，造成宽度方向1/4位置附近表面纵裂纹的发生。
[0004]另外，锥度过高时，窄面坯壳与结晶器窄面铜壁之间的接触压力将会增大，铸坯窄面与结晶器壁间的摩擦力增大，在拉坯方向上，这种摩擦力对坯壳产生纵向拉伸和热撕裂的破坏作用，这会导致坯壳窄面横裂纹的产生，此外，锥度过高时铜板下部的磨损速度将会迅速加快，尤其是在铜板下部的边角部位置，这降低了铜板的使用寿命。
[0005]结晶器的冷却配合连铸机工艺及拉速的匹配也较为关键，尤其结晶器内部冷却效果不良，导致产品出现质量缺陷。
[0006]随着新品种的不断研发，产品用途越来越广，产品也逐步走向高端，客户对产品质量要求也随之更加严格。目前所生产的大部钢种均含有 Nb、V、Cu、Cr、Ti、Mn 等合金元素，裂纹敏感性强，主要表现为边角部横向裂纹和表面纵向裂纹，在轧制表现为热轧卷板的边裂、烂边缺陷以及纵裂缺陷，控制难度极大，一直是薄板连铸的一技术瓶颈。且边裂、烂边对于后道工序的生产也造成一定的影响，尤其是酸轧遇到边裂、烂边容易造成断边、切月牙导致切损量上升。因此，为提高钢种质量，迫切需要提高结晶器性能。
技术实现思路
[0007]本专利技术提供了一种气封式连铸结晶器装置，目的在于改进现有结晶器结构，以提高钢种质量。
[0008]为此，本专利技术采用如下技术方案：一种气封式连铸结晶器装置，所述结晶器包括两个宽面结晶器和两个窄面结晶
器，两宽面结晶器位于结晶器前后两侧，两窄面结晶器位于结晶器左右两侧，两个宽面结晶器和两个窄面结晶器内腔形成钢水浇铸腔，所述两宽面结晶器结构相同，两窄面结晶器结构相同；所述窄面结晶器的内侧面为钢水接触面，钢水接触面由上向下分别形成初始面、中间面和末端面，初始面和末端面的横断面呈弧形，窄面结晶器靠近顶部及底部处厚度逐渐变小，初始面、末端面与中间面连接处平滑过渡；所述窄面结晶器内部设有弧形冷却槽，弧形冷却槽靠近钢水接触面设置，且弧形冷却槽的投影曲线与钢水接触面投影曲线相同；弧形冷却槽下端连接冷却水进口、上端连接冷却水出口；所述钢水接触面相邻的两面为侧面，窄面结晶器的两个侧面上开设有长条状的出气缝，窄面结晶器的内部设有气体腔，所述气体腔与出气缝连通；窄面结晶器的外侧面上还设有与气体腔连通的进气口。
[0009]进一步地，所述出气缝与窄面结晶器侧面之间的夹角为30
‑
60
°
，出气缝前端朝向窄面结晶器内侧面一端。
[0010]进一步地，所述初始面和末端面相对于窄面结晶器的中心对称设置。
[0011]进一步地，所述中间面的长度大于1/2窄面结晶器的长度。
[0012]进一步地，所述窄面结晶器的上下两端设有固定螺栓孔。
[0013]进一步地，所述窄面结晶器的顶部和底部为平面。
[0014]结合结晶器外形的改变，对结晶器冷却槽内部冷却槽根据外部形状而改变，提高窄侧结晶器与铸坯接触面上的冷却效果能够保证，设计结构为弧形冷却槽满足结晶器冷却的要求。结构设计的原则是确保结晶器局部锥度的变化与钢的凝固收缩量相一致，如此可保证凝固坯壳与铜板之间的渣膜厚度均匀，坯壳受力最小，冷却效果充分保证，切实提高铸坯的质量。
[0015]窄侧结晶器的内部分为两个狭长的风道，密封气体从窄侧结晶器的两侧缝隙喷出，喷向前后宽面结晶器，收到宽面结晶器的阻碍，气流吹响铸坯，通过冷却气流的作用具有两个作用，阻止钢水未凝固前进入宽窄结晶器的缝隙中，利用气体的压力迫使钢水无法进入结晶器之间的缝隙当中，同时也对铸坯的边部进行强制冷却，同时也对于颗粒物吹掉。
[0016]窄侧结晶器内的气封气体可以优选的使用氩气或氮气，氩气的使用有利于防止钢水增氮，氮气的使用具有较强的冷却作用，气体的选择不限于这两种气体，主要取决于生产工艺及生产钢种的不同选择不同的气体，在气体输入端可提供多种气体作为本专利技术的气源。
[0017]初始面为逐渐收缩的弧形接触面，配合弧形冷却水槽，解决薄板坯漏斗形结晶器内坯壳受力的特性形状，坯壳从弯月面位置开始运行至漏斗区域结束，坯壳一直处于受压缩状态，这导致两个方面的问题，一是窄侧边角部位坯壳与窄侧铜板之间的保护渣渣膜厚度减小，润滑传热条件恶化，容易生产粗大的奥氏体晶粒，且角部极其容易过冷，在二冷前段角部温度进入600℃~900℃的第一脆性区，受力则产生横向裂纹；二是坯壳靠近边角部受到拉应力，改变为弧形接触面降低受力的风险。
[0018]末端面采用弧形收缩尺寸配合弧形冷却水槽是为了在生产微合金化的钢种对裂纹敏感度，降低结晶器内的摩擦力，在结晶器内，振动的结晶器表面和凝固壳表面之间的摩
擦将会造成凝固壳内产生轴向应力。当结晶器相对凝固壳向上运动时，这种摩擦形成了拉应力，反之当结晶器相对凝固壳向下进行负滑脱运动时，就形成压应力。根据坯壳凝固收缩曲线设计窄侧铜板末端面的弧形接触面形状。
[0019]中间面设计成不带角度的直线通过模式和直线冷却水槽，是为了钢液在连铸机内完成凝固的过程中，由于不断受到来自于结晶器冷却，在铸坯厚度方向上不可避免地具有一定的温度梯度，由此形成横截面上的环向热应力，在板坯表面表现为拉伸性，在凝固前沿附近则有压缩性，但是当铸坯表面温度由于冷却速率突然降低而出现回升时，这种应力特征有时候也会正好相反。钢液在凝固成型的过程中至少发生着两次相变，一是从液态进入两相区，另一是δ铁素体到γ奥氏体的相变，两次相变都将发生较大的体积收缩，改善引起相变应力产生的影响。
[0020]本专利技术的有益效果在于：通过改变连铸窄侧结晶器的外观形状和内部冷却水槽的结构，提高结晶器的冷却效果并降低结晶器磨损，保证设备在高可靠度的情况下得到符合工艺要求和性能的铸坯，为后续的工艺生产提供优质的原材料。连铸薄板坯结晶器使用三段优化模式，即液态接触弧形本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气封式连铸结晶器装置，其特征在于，所述结晶器包括两个宽面结晶器和两个窄面结晶器，两宽面结晶器位于结晶器前后两侧，两窄面结晶器位于结晶器左右两侧，两个宽面结晶器和两个窄面结晶器内腔形成钢水浇铸腔，所述两宽面结晶器结构相同，两窄面结晶器结构相同；所述窄面结晶器的内侧面为钢水接触面，钢水接触面由上向下分别形成初始面、中间面和末端面，初始面和末端面的横断面呈弧形，窄面结晶器靠近顶部及底部处厚度逐渐变小，初始面、末端面与中间面连接处平滑过渡；所述窄面结晶器内部设有弧形冷却槽，弧形冷却槽靠近钢水接触面设置，且弧形冷却槽的投影曲线与钢水接触面投影曲线相同；弧形冷却槽下端连接冷却水进口、上端连接冷却水出口；所述钢水接触面相邻的两面为侧面，窄面结晶器的两个侧面上开设有长条状的出气缝，窄面结晶器的内部...
【专利技术属性】
技术研发人员：李积鹏，王海，罗晓阳，冯永平，苏晓智，
申请(专利权)人：甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。