[发明专利]快凝结晶器

说明书

技术领域

本发明属于炼钢连续铸造领域，特别涉及一种快凝结晶器。

背景技术

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。

发明内容

本发明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4～160 mm，凹槽侧壁的高度为1～400 mm，凹槽侧壁的厚度为1～60 mm。

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0.1~2 mm，波纹的间距为2 ~ 25 mm。

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0.1~2 mm，波纹的间距为2~25 mm，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100 mm～1500 mm。

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160 mm～1000 mm。

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。