专利名称：电磁软接触连铸用切缝式陶瓷焊接密封结晶器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁软接触连铸技术，尤其涉及电磁软接触连铸用切缝式结晶器。
背景技术：
由于电磁软接触连铸技术能生产出无振痕、无裂纹等缺陷的优质连铸坯，同时能够大幅度提高连铸拉速，因此此技术受到人们的极大关注。电磁软接触连铸的结晶器的技术按软接触结晶器的材质及结构的不同可分为切缝式软接触结晶器和无缝式软接触结晶器两种。切缝式电磁软接触结晶器按冷却方式的不同可分为分瓣体单独水冷的冷坩埚式软接触结晶器和全水冷切缝式软接触结晶器。分瓣体单独水冷的冷坩埚式软接触结晶器是由许多单独水冷分瓣体组成，导致结晶器的冷却水系统复杂，冷却强度不均匀，设计困难，尚无法实现冶金生产的工业应用。由于全水冷切缝式软接触结晶器的具有冷却水路简单、冷却均匀的特点，适合实现电磁软接触连铸的工业应用，因此全水冷切缝式软接触结晶器被大量研究和开发。但是，全水冷切缝式软接触结晶器对切缝的密封，不仅要保证结晶器内部的钢水不泄漏到结晶器外部，还要保证结晶器外部的高压冷却水泄漏到结晶器内部。
目前，常采用将高电阻率的铜基合金粉末添入到结晶器的切缝缝隙内经热等静压烧结加工成为一体。它使冷却水系统布置简单化，与纯铜(铜合金)结晶器相比，其磁场穿透效率大大提高。然而，这种结晶器仍然电磁效率很低，由于添入的缝隙内的铜基合金粉末，烧结成形后的电阻率较结晶器的本体铜(铜合金)的电阻率，只高1到2个数量级，因此在结晶器内感应电流仍能形成闭合回路，对磁场的屏蔽作用仍然很大，不适合应用于高频磁场的软接触技术。另外，由于热等静压要在高温(至少1000℃)高压下进行，因此超过结晶器本体铜(铜合金)的再结晶温度，结晶器本体的强度和硬度大大下降，结晶器的变形严重，还需重新加工。因此这种方法必须克服其在材质的选择、制备工艺的困难，其加工成本也是相当高的。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电磁软接触连铸用切缝式陶瓷焊接密封结晶器，它有效的解决了全水冷切缝式软接触结晶器切缝的密封问题，避免结晶器内部钢水的泄出和外部的高压冷却水的渗入，满足了结晶器强度和刚度的要求，同时满足高频电磁场对结晶器铜管的绝缘和导磁性能的要求，具有高刚度、高强度、高透磁率等优点。
为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的一种电磁软接触连铸用切缝式陶瓷焊接密封结晶器，包括结晶器铜管，在结晶器铜管上开有切缝，铜管切缝内包含陶瓷片和结合体，陶瓷片和铜管间充填结合体，陶瓷片和结合体将铜管切缝密封，陶瓷片包括陶瓷体和陶瓷体表面覆盖的金属层。所述结合体为钎料或中间合金。
本实用新型是对铜管切缝采用陶瓷片焊接充填，选用薄片状陶瓷片，因为陶瓷材料具有较好的电绝缘和不导磁的性质。对陶瓷片的待焊表面进行金属化预处理，使得陶瓷体表面覆盖有金属层，然后在陶瓷片和铜管待焊面之间夹入适量的钎料或中间合金，在真空中加热，加热温度控制在铜管的再结晶温度以下，通过焊接方法实现陶瓷片与结晶器铜管本体的紧密封接。本实用新型与现有技术相比，满足了结晶器强度和刚度的要求，同时满足高频电磁场对结晶器铜管的绝缘和导磁性能的要求，适合10000Hz以上超音频电磁软接触技术的实施，具有高刚度、高强度、长寿命、高透磁率等优点。本实用新型适用于采用通体切缝、上端通体切缝或中间切缝形式的全水冷电磁软接触结晶器。
(四)
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图1为切缝式全水冷电磁软接触结晶器结构示意图；图2为切缝式结晶器筒体示意图；图3为图2中A-A向剖视示意图；图4为图3中B-B向剖视示意图；图5为图2中I部局部放大示意图；图6为图3中K部局部放大示意图；图7为图3中K部局部放大示意图(陶瓷片包括陶瓷体和金属层)。
图中1结晶器铜管，2切缝，3电磁线圈，4结晶器内水套，5结晶器外水套，6结晶器上法兰，7结晶器下法兰，8连接件，9金属化陶瓷片，10钎料或中间合金，11陶瓷体，12金属层。
具体实施方式
参见
图1，一种切缝式全水冷电磁软接触结晶器由结晶器铜管1，电磁线圈3，结晶器内水套4、结晶器外水套5、结晶器上法兰6、结晶器下法兰7、连接件8组成，结晶器铜管1上开有切缝2。切缝2内有充填物密封。
参见图2、图3、图4、图5、图6、图7，一种电磁软接触连铸用切缝式陶瓷焊接密封结晶器，无论结晶器铜管1是方坯还是圆坯，无论是采用通体切缝、上端通体切缝或中间切缝2形式对结晶器铜管1实施切缝，缝2宽在0.2mm～10mm之间，切缝2的端部加工为圆角(直径等于缝宽)。选用耐温远高于结晶器母材的再结晶温度的薄片状陶瓷片9，陶瓷片9具有优良的电绝缘和不导磁的性质。
先对陶瓷片9的待焊表面进行金属化预处理，得到陶瓷体11表面覆盖有金属层12的陶瓷片9，金属预处理可采用以下三种方法(1)采用烧结金属粉末法，可选用Mo-Mn等金属粉末进行烧结，可获得金属层12与陶瓷基片11(陶瓷体)很大的结合力。
(2)采用活性金属钎料法，可选用Ti粉或Ti箔12加热与陶瓷11发生反应，此方法简单、可靠。
(3)采用物理气相沉积法，可选用Ni-Cr或Mo真空蒸发、溅射沉积等方法实现与陶瓷11的结合。
然后在陶瓷片9和铜管1待焊面之间夹入适量的钎料或中间合金10，焊接方法有二种(1)采用钎焊工艺，通过设计钎料10成分来调整其熔化温度，使熔化温度低于铜管1的再结晶温度，而且使焊接部位满足结晶器铜管1工作的耐温要求。
(2)采用扩散焊工艺，要根据铜管1材料的特性调整中间合金10成分，使中间合金10与铜管1在低于铜管1的再结晶温度以下相互扩散，并且通过相互扩散作用使其焊缝的熔化温度提高，从而实现在低温焊接而在高温使用。
通过焊接完成陶瓷片9与铜管1本体的连结，实现对结晶器铜管切缝2的密封。
权利要求1.一种电磁软接触连铸用切缝式陶瓷焊接密封结晶器，包括结晶器铜管，在结晶器铜管上开有切缝，其特征是铜管切缝内包含陶瓷片和结合体，陶瓷片和铜管间充填结合体，陶瓷片和结合体将铜管切缝密封，陶瓷片包括陶瓷体和陶瓷体表面覆盖的金属层。
2.根据权利要求1所述的电磁软接触连铸用切缝式陶瓷焊接密封结晶器，其特征是结合体为钎料。
3.根据权利要求1所述的电磁软接触连铸用切缝式陶瓷焊接密封结晶器，其特征是结合体为中间合金。
专利摘要本实用新型涉及电磁软接触连铸技术，尤其涉及电磁软接触连铸用切缝式结晶器。一种电磁软接触连铸用切缝式陶瓷焊接密封结晶器，包括结晶器铜管，在结晶器铜管上开有切缝，铜管切缝内包含陶瓷片和结合体，陶瓷片和铜管间充填结合体，陶瓷片和结合体将铜管切缝密封，陶瓷片包括陶瓷体和陶瓷体表面覆盖的金属层。所述结合体为钎料或中间合金。本实用新型具有高刚度、高强度、长寿命、高透磁率等优点，适用于采用通体切缝、上端通体切缝或中间切缝形式的全水冷电磁软接触结晶器。
文档编号B22D11/049GK2724884SQ20042008245
公开日2005年9月14日 申请日期2004年9月1日 优先权日2004年9月1日
发明者陈向勇, 张永杰 申请人:宝山钢铁股份有限公司