專利名稱：定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鋼生產(chǎn)過程中的鑄錠裝置，尤其是一種定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置。
背景技術(shù)：
核電站設(shè)備、壓力容器、超大型船舶等需要大型鋼板制造。這些鋼板不僅趨于大重量、超厚度，而且對(duì)疏松、偏析、非金屬夾雜物的要求極為嚴(yán)格，還要求有較好的鍛造性能和焊接性能。普通鋼錠由于存在負(fù)偏析、V偏析、Λ偏析、疏松及沉積錐等缺陷，而且鋼錠的重量越大，這些偏析越嚴(yán)重，越難以控制，難以滿足上述大型鋼板的苛刻要求。為改善普通鑄造工藝生產(chǎn)的大鋼錠質(zhì)量，科研人員在大量的理論研究，實(shí)驗(yàn)研究及生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)鋼錠凝固界面的推進(jìn)速度和推進(jìn)方向直接影響偏析的形成，高徑比H/D和錠模錐度對(duì)消除末端凝固缺陷都有直接的影響。當(dāng)H/D< 1時(shí)，可消除疏松區(qū)域。為此，法國(guó)和日本在上個(gè)世紀(jì)七十年代末期相繼提出小高徑比、高冷卻強(qiáng)度的定向凝固鋼錠技術(shù)。其鋼錠的H/D ^ 1，通過放置絕熱或發(fā)熱材料來抑制從側(cè)壁和頂部的散熱，保證凝固前沿從底部向上單向推進(jìn)，由此保證大型鋼錠的質(zhì)量，可滿足大型鋼板板苛刻的要求。不少研究人員還對(duì)定向凝固鋼錠的均質(zhì)性、含氧量等方面進(jìn)行了分析，認(rèn)為均優(yōu)于普通鋼錠。與此相關(guān)的公開文獻(xiàn)是花尾方史，川本正幸.高速鑄造鑄型內(nèi)O 7，^夕^ 7 4 > A .鐵i 鋼 Vol.92. 2006. 655-660 ；Shinjo A sano et al. Proc. of the 3rd Process Technology Conf. 1982 :807 ；Tooru MATSUMIYA. recenttopics of research and development in casting. ISIJ International. Vol. 46. 2006 :1800。抑制側(cè)壁傳熱是定向凝固鋼錠有別于普通鋼錠的主要標(biāo)志，它能顯著地減少偏析的產(chǎn)生。川上公成等將側(cè)壁做成兩層，在兩層之間倒入熔渣，從而顯著降低了側(cè)壁的導(dǎo)熱，使缺陷大為減少。公開文獻(xiàn)是川上公成6 .公開特許公報(bào).昭57-75252。網(wǎng)本節(jié)男等認(rèn)為，在以往的定向凝固鋼錠中，由于鋼錠大面積收縮，保溫材料和鋼錠之間會(huì)產(chǎn)生氣隙，另外在保溫材料與底盤之間也可能產(chǎn)生氣隙，當(dāng)氣隙間構(gòu)成通路時(shí)，側(cè)壁的保溫性能會(huì)大為下降。為此，發(fā)明者在側(cè)壁下部外側(cè)圍起一層薄鐵皮，在鐵皮和鑄模之間填入耐熱性粉末以阻斷氣路，從而減小了偏析的區(qū)域。公開文獻(xiàn)是網(wǎng)本節(jié)男6 .公開特許公報(bào).昭 57-70079。清水正己等人將側(cè)壁隔熱材料分成內(nèi)外兩層，內(nèi)層與鋼水接觸，每次使用后都將破損而需更換，但外層不必每次都換，從而節(jié)省了一半左右的隔熱材料。公開文獻(xiàn)是清水正己^ .公開特許公報(bào).昭61-176463。上述日本定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫技術(shù)，側(cè)壁采用高保溫材料，用發(fā)熱材料代替肩部、在鋼液上面保溫材料中用石墨電極進(jìn)行電弧放電加熱或在側(cè)壁的絕熱材料與耐火磚之間放入一對(duì)電阻發(fā)熱體，來抑制側(cè)壁的熱損失，提高鋼錠質(zhì)量。但高保溫材料不耐高溫，使用壽命短；發(fā)熱材料的發(fā)熱時(shí)間短且對(duì)鋼水產(chǎn)生污染，加入石墨電極或電阻發(fā)熱體實(shí)際應(yīng)用不便，生產(chǎn)成本高。影響上述方法在定向凝固鋼錠生產(chǎn)工藝中應(yīng)用。本發(fā)明申請(qǐng)人曾經(jīng)提出“定向凝固鋼錠側(cè)壁雙層中空絕熱裝置”專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)構(gòu)思了絕熱氣層結(jié)構(gòu)，但沒有給出絕熱氣層尺度和數(shù)量，絕熱保溫效果也不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置，旨在通過抑制定向凝固鑄型側(cè)壁的傳熱，減少鑄錠的側(cè)向散熱，有利于柱狀晶的生長(zhǎng)，提高鑄錠質(zhì)量。普通的定向凝固裝置的側(cè)壁一般是靠近鑄錠側(cè)為高強(qiáng)度的耐熱材料，靠近外側(cè)為高保溫的耐熱材料，在生產(chǎn)鑄錠過程中，不能達(dá)到側(cè)壁良好的絕熱效果。如果側(cè)壁傳熱量增大，將影響鑄錠凝固過程中柱狀晶的生長(zhǎng)，在鑄錠中會(huì)產(chǎn)生等軸晶。等軸晶的出現(xiàn)會(huì)破壞鑄錠中的縱向力學(xué)性能，降低鑄錠質(zhì)量。本發(fā)明提供的定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置包括水冷底盤、保溫材料層、高強(qiáng)度耐熱材料層、隔熱氣層、耐火板、高保溫耐熱材料層，水冷底盤在裝置底部，保溫材料層覆蓋在鋼水表面，高強(qiáng)度耐熱材料層接觸鋼水，位于裝置內(nèi)側(cè)，隔熱氣層在中間，隔熱氣層內(nèi)插入耐火板，高保溫耐熱材料層在裝置外側(cè)和上面，將整個(gè)側(cè)壁保溫裝置封閉。在高強(qiáng)度耐熱材料層外側(cè)表面和高保溫耐熱材料層內(nèi)側(cè)表面鑲嵌或涂有低黑度物質(zhì)，耐火板的表面也鑲嵌或涂有低黑度物質(zhì)。所述插入的耐火板為1-10個(gè)，耐火板厚度為4-10毫米，耐火板間的距離2-20毫米。本發(fā)明提供的定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置與現(xiàn)有同類裝置相比，其實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和有益效果體現(xiàn)在以下方面輻射傳熱量主要與高強(qiáng)度的耐熱材料和耐火板表面溫度差、兩者表面黑度等有關(guān)；對(duì)流傳熱量主要與空氣層間距離和溫度及溫度差有關(guān)。通過在高強(qiáng)度的耐熱材料外側(cè)和高保溫的耐熱材料內(nèi)側(cè)及耐火板表面鑲嵌或涂加低黑度物質(zhì)，即降低表面黑度來減少輻射傳熱量；在空氣層插入若干表面低黑度的耐火板，通過合理設(shè)置高強(qiáng)度的耐熱材料和耐火板間、耐火板和高保溫的耐熱材料間、耐火板間空氣層的距離，避免高強(qiáng)度的耐熱材料和耐火板間、耐火板和高保溫的耐熱材料間、耐火板間空氣層產(chǎn)生對(duì)流傳熱，即縮小空氣層間的距離來減少對(duì)流傳熱量。本發(fā)明可以顯著減少通過側(cè)壁的傳熱，保持鑄錠側(cè)壁處于近似理想的絕熱狀態(tài)，可以提高柱狀晶的形成率，提高鑄錠的質(zhì)量。


圖1是定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置單側(cè)截面示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置包括水冷底盤1、保溫材料層3、高強(qiáng)度耐熱材料層4、隔熱氣層5、耐火板6、高保溫耐熱材料層7，水冷底盤1在裝置底部，保溫材料層3覆蓋在鋼水2表面，高強(qiáng)度耐熱材料層4接觸鋼水2，位于裝置內(nèi)側(cè)，隔熱氣層5在中間，隔熱氣層內(nèi)插入耐火板6，高保溫耐熱材料層7在裝置外側(cè)和上面，將整個(gè)側(cè)壁保溫裝置封閉。在高強(qiáng)度的耐熱材料層外側(cè)表面和高保溫的耐熱材料內(nèi)側(cè)表面鑲嵌或涂有低黑度物質(zhì)，耐火板的表面也鑲嵌或涂有低黑度物質(zhì)。所述水冷底盤通水冷卻，保溫材料采用碳化稻殼，鋼錠高度400毫米，高強(qiáng)度耐熱材料層采用200毫米寬的硅質(zhì)或鉻質(zhì)鑄造砂，高保溫耐熱材料層采用100毫米寬的硅藻土保溫磚，兩者之間放入3塊10毫米厚的硅質(zhì)絕熱板，硅質(zhì)或鉻質(zhì)鑄造砂與硅質(zhì)絕熱板間、硅質(zhì)絕熱板與硅藻土保溫磚間、硅質(zhì)絕熱板間的距離均為10毫米，在硅質(zhì)絕熱板表面、硅質(zhì)或鉻質(zhì)鑄造砂外表面、硅藻土保溫磚內(nèi)表面分別鑲嵌拋光低黑度鋁板。
權(quán)利要求
1.一種定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置，其特征在于該裝置包括水冷底盤、保溫材料層、高強(qiáng)度耐熱材料層、隔熱氣層、耐火板、高保溫耐熱材料層，水冷底盤在裝置底部，保溫材料層覆蓋在鋼水表面，高強(qiáng)度耐熱材料層接觸鋼水，位于裝置內(nèi)側(cè)，隔熱氣層在中間，隔熱氣層內(nèi)插入耐火板，高保溫耐熱材料層在裝置的外側(cè)和上面，將整個(gè)側(cè)壁保溫裝置封閉，在高強(qiáng)度耐熱材料層外側(cè)表面和高保溫的耐熱材料層內(nèi)側(cè)表面鑲嵌或涂有低黑度物質(zhì)，耐火板的表面也鑲嵌或涂有低黑度物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置，其特征在于所說插入的耐火板為1-10個(gè)，耐火板厚度為4-10毫米，耐火板間的距離2-20毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定向凝固鋼錠側(cè)壁保溫裝置，其特征在于該裝置包括水冷底盤、保溫材料層、高強(qiáng)度耐熱材料層、隔熱氣層、耐火板、高保溫耐熱材料層，水冷底盤在裝置底部，保溫材料層覆蓋在鋼水表面，高強(qiáng)度耐熱材料層接觸鋼水，位于裝置內(nèi)側(cè)，隔熱氣層在中間，隔熱氣層內(nèi)插入耐火板，高保溫耐熱材料層在裝置外側(cè)和上面，將整個(gè)側(cè)壁保溫裝置封閉。在高強(qiáng)度耐熱材料層外側(cè)表面和高保溫耐熱材料層內(nèi)側(cè)表面鑲嵌或涂有低黑度物質(zhì)，耐火板的表面也鑲嵌或涂有低黑度物質(zhì)。本發(fā)明可以顯著減少通過側(cè)壁的傳熱，保持鑄錠側(cè)壁處于絕熱狀態(tài)，提高柱狀晶的形成率，提高鑄錠的質(zhì)量。
文檔編號(hào)B22D27/04GK102240797SQ20101017053
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者張振山, 敖廣武, 沈明鋼 申請(qǐng)人:遼寧科技大學(xué)