专利名称：定向凝固钢锭侧壁双层中空绝热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金工业生产工艺技术领域，是应用于生产高质量钢锭定向凝固钢锭侧壁双层中空绝热装置。
背景技术：
定向凝固是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固金属熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，最终得到具有特定取向柱状晶的技术。定向凝固技术可以较好的控制凝固组织的晶粒取向，消除横向晶界，获得柱状或单晶组织，而且可以提高材料的纵向力学性能。生产的钢锭产品可用于军工、造船、核电站等特种钢板生产。
日本各钢铁厂于70年代末开始研究定向凝固铸坯工艺，1984年在KASHIMANAGOYA钢厂装备了40吨定向凝固的生产设备，1983年在KEIHEN钢厂用定向凝固设备铸造了单重2～50吨高370～870mm的铸坯。我国钢铁研究总院曾做过大量试验。河南舞阳钢铁公司在90年代进行工业试验并进行试生产，但是因为生产工艺和绝热条件等因素产品质量未能达到要求，因此未能进行工业生产。
清水正已将侧壁隔热材料分成内外两层，内层与钢水接触，每次使用后都将被损坏而需撤换，但外层不必每次都换，从而节省了一半左右的隔热材料(文献出于大型铸锻件，1995，25～8.《定向凝固技术文献综述》)。Y·N·卡布洛夫等人(申请专利号CN97196890.1)将铸型加热到一个预定的温度，然后将铸型从加热区域拉入一个冷却区域进行定向凝固。下畗幸郎，大谷雄一等人(申请专利号CN02152824.1)利用冷却器产生冷却气体从预订区冷却多个铸模。以上专利主要将重点放在铸型冷却，加大温度梯度方面。可以达到加快冷却速度，提高生产效率的作用。不足之处是在冷却的同时，铸型侧壁也产生较大的温度梯度，不利于柱状晶的生长，影响产品质量。
定向凝固装置的侧壁一般是采用保温耐火材料，在生产铸锭过程中，由于生产时间长，保温耐火材料侧壁不能保证良好的绝热效果，影响铸锭凝固过程中柱状晶的生长，在铸锭中会产生等轴晶。等轴晶的出现会破坏钢锭中的纵向力学性能，降低钢锭质量。侧壁长时间保温效果是定向凝固的关键技术，也是影响定向凝固工艺应用的主要难题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种定向凝固钢锭侧壁双层中空绝热装置，该装置在两层绝热材料之间设有充满空气的绝热气层，通过抑制定向凝固铸型侧壁的传热，减少钢锭的侧向散热，有利于柱状晶的生长，提高铸锭质量。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案叙述如下定向凝固钢锭侧壁双层中空绝热装置，其特征在于该装置在盛满钢液的铸型内侧设有两层绝热材料，在两层绝热材料之间设有充满空气的绝热气层，内层绝热材料与钢液接触；在钢液及绝热气层上部设有保温发热剂；水冷底盘设在装置的底部。
本发明与现有技术相比的有益效果是在两层绝热材料之间设有充满空气的绝热气层，利用空气热阻大，保温效果明显优于保温耐火材料的特点，减少侧壁的传热，通过抑制定向凝固铸型侧壁的传热，使铸型侧壁处于近似理想的绝热状态，有利于柱状晶的生长，提高了铸锭质量。本发明可用于生产军工、造船、核电站等特种钢板。
图1是定向凝固钢锭侧壁双层中空绝热装置的结构示意图。
1-水冷底盘 2-铸型 3-外层绝热材料 4-保温发热剂5-内层绝热材料 6-保温发热剂 7-钢液 8-绝热气层具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述见图1，该装置在盛满钢液7的铸型内侧设有两层绝热材料，外层绝热材料3和内层绝热材料5，在两层绝热材料之间设有充满空气的绝热气层8，内层绝热材料5与钢液7接触；在钢液7及绝热气层8上部分别设有保温发热剂6和4；水冷底盘1设在装置的底部。
水冷底盘1和铸型2为铸铁制成，其中水冷底盘1内部装有连通的水管，并在底盘两侧安装进水和出水装置，目的是冷却钢液，降低底盘温度。水冷底盘1在生产过程中直接与钢液、绝热材料、铸型等接触，是主要的热量传递装置。铸型2的作用是盛装钢液，固定等作用。外层绝热材料3位于铸型2内侧，其成分是膨胀珍珠岩，其作用是保温作用。绝热气层8的气体成分为空气，其作用是利用空气热阻大的特点，抑制侧壁的热量传递。在绝热气层8上部添加保温发热剂4，其成分是碳化稻壳+铝粉，其作用是密封、保温作用。内层绝热材料5的主要成分是二氧化硅+三氧化二铬，其主要作用是保温，同时耐高温和钢液侵蚀。在内层绝热材料5内侧为钢液。为了防止热量从上部散发，在钢液上部添加保温发热剂6，其成分同保温发热剂4的成分，主要为碳化稻壳+铝粉，其主要作用是保温、防止热量从上部散失。最后需要说明的是本发明装置的部件1至5之间的连接都要添加少量的耐火泥，其主要成分是氧化镁、三氧化二铝等，其作用是粘结、密封作用。
权利要求
1.定向凝固钢锭侧壁双层中空绝热装置，其特征在于该装置在盛满钢液的铸型内侧设有两层绝热材料，在两层绝热材料之间设有充满空气的绝热气层，内层绝热材料与钢液接触；在钢液及绝热气层上部设有保温发热剂；水冷底盘设在装置的底部。
全文摘要
本发明涉及冶金工业生产工艺技术领域，定向凝固钢锭侧壁双层中空绝热装置，该装置在盛满钢液的铸型内侧设有两层绝热材料，在两层绝热材料之间设有充满空气的绝热气层，内层绝热材料与钢液接触；在钢液及绝热气层上部设有保温发热剂；水冷底盘设在装置的底部。本发明与现有技术相比的有益效果是在两层绝热材料之间设有充满空气的绝热气层，利用空气热阻大，保温效果明显优于保温耐火材料的特点，减少侧壁的传热，通过抑制定向凝固铸型侧壁的传热，使铸型侧壁处于近似理想的绝热状态，有利于柱状晶的生长，提高了铸锭质量。
文档编号B22D7/00GK1923411SQ20061004766
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月8日 优先权日2006年9月8日
发明者沈明钢, 苗信成, 高巨伟, 张凤清, 张世平 申请人:鞍山科技大学