[发明专利]结晶器、生产铸坯的装置和方法、铸坯以及超大断面铸坯

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其是一种用于生产铸坯的结晶器、生产铸坯的装置和方法、铸坯(包括板坯、圆坯)以及超大断面铸坯。

背景技术

铸坯主要包括矩形坯(包括板坯)、圆坯等，其中板坯是生产钢板的主要原料、其他类型的矩形坯和圆坯主要用来生产线棒、管制品、大型锻件的原料。现有的铸坯通常采用结晶器生产，可以连铸，也可以铸成设定的长度。通常，采用结晶器生产铸坯时，通过向结晶器的内侧壁形成的内腔中注入钢水，现有的结晶器的内侧壁通常由铜板制成，铜板形成结晶器的内腔，铜板外侧设置冷却水，以对铜板进行冷却，从而使进入到结晶器内腔中的钢水结晶，然后通过引锭杆对铸坯头部的牵引进行拉坯，当铸坯长度达到预定的要求时，停止注入钢水，结晶器中位于上部的钢水在铜板形成的内侧壁中快速结晶并形成缩孔，以致形成较长的尾坯。

另外，铸锭也可生产以上产品，但由于受产量、能耗、环保的限制，目前只适用于一些特殊的领域。

就目前连铸设备的发展而言，采用常规的弧形或直弧形连铸机，由于需要对铸坯矫直，所以只能生产厚度在400mm以下的铸坯，且其宽度也受限制，一般在3000mm以下，其也不能生产一些硬度较高的高合金钢等等。

随着科学技术的进步和社会的发展，针对特厚特宽铸坯的需求比例也在增加。然而目前，无论是常规的弧形或直弧形连铸机，还是常规的立式连铸机，铸坯的尾坯都很长，收得率低、成本高。

采用常规的弧形圆坯连铸机，可生产的圆坯最大直径在1000mm以下，但也暴露出了生产钢种的限制(如生产合金钢的规格，尤其是高合金钢的规格)和铸坯尾部缩孔长、收得率低、成本高的缺陷，不能完全体现常规连铸的技术优势。尤其对于超大断面的合金钢铸坯的生产，由于收得率低而造成的浪费严重、成本的昂贵，使超大断面的合金钢铸坯的生产达难以实现产业化或规模化生产的要求。

如果采用常规的立式连铸机来生产大型断面的铸坯，其生产的铸坯厚度也在600mm以下，且铸坯尾部缩孔长(尾坯的长度一般在2米以上)、收得率低、设备投资高、生产操作不灵活，不适合于小批量、多品种的生产。另外对于立式连铸机来生产的超大断面的铸坯，由于单个铸坯的长度有限，一般在10米以下(如果长度再长，则需要增加大幅度的投资和成本，占用大量的场地)，这样的尾坯的长度太长，无缩孔的有效铸坯长度较短，难以进行下一步的轧制或锻压以生产特厚或特宽的板材。因此，目前无法规模化生产特厚或特宽的铸坯。

而对于采用铸锭而言，目前成熟的模注工艺主要集中在单重在40t以下的锭型，且存在着能耗高、成材率低、成本高的缺点，同时，对于50t以上单重的锭型工艺上更难以开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种结晶器、生产铸坯的装置和方法以解决现有技术在生产铸坯中，缩孔长、尾坯长的缺点。本发明的目的还在于规模化生产超大断面铸坯，以进一步制作超厚的钢板或大型锻件。

为此，本发明提出一种结晶器，所述结晶器的内侧壁形成用于铸坯的腔体，其中，所述内侧壁至少包括：上内侧壁以及位于所述上内侧壁下方并与所述上内侧壁邻接的下内侧壁；所述上内侧壁形成对钢水保温的保温区，所述下内侧壁形成对所述钢水冷却的结晶区。

上述的结晶器，其中，所述上内侧壁的导热系数小于所述下内侧壁的导热系数。

上述的结晶器，其中，所述上内侧壁由第一保温材料制成，所述下内侧壁由金属材料制成。

上述的结晶器，其中，所述上内侧壁由硅质绝热板制成，所述下内侧壁为铜板或铜合金板制成。

上述的结晶器，其中，所述腔体为圆柱形，所述圆柱形的直径大于1000mm；或所述腔体的截面为矩形，所述矩形的厚度大于500mm；或所述矩形的厚度大于500mm、宽度大于1500mm。

进一步地，所述圆柱形的直径大于1050mm；或所述矩形的厚度大于600mm；或所述矩形的宽度大于3100mm或所述矩形的厚度大于1000mm、宽度大于3000mm。

本发明还提出一种生产铸坯的装置，其中，所述生产铸坯的装置至少包括：

如上所述的结晶器；用于夹持铸坯的夹持段，所述夹持段位于所述结晶器下方，所述夹持段具有夹持辊/板和冷却所述铸坯的冷却系统，沿所述铸坯的移动方向，所述冷却系统的冷却强度逐渐增强。

如上所述的生产铸坯的装置，其中，所述夹持段由四面密排夹持辊/板形成并竖直地位于所述结晶器的正下方，所述冷却系统为具有多个喷嘴的水冷系统，沿所述铸坯的移动方向，所述喷嘴的喷水流量逐渐增强。

如上所述的生产铸坯的装置，其中，所述生产铸坯的装置还包括对保温区保温的保温装置。