全水冷切缝式软接触结晶器切缝多层胶接密封法

摘要

本发明涉及电磁软接触连铸技术，尤其涉及全水冷切缝式软接触结晶器切缝密封。一种全水冷切缝式软接触结晶器切缝多层胶接密封法，其特征是：在结晶器套管切缝内侧实施多层结构胶，在切缝外侧实施多层弹性密封胶，结构胶和弹性密封胶相复合填充在切缝内对缝隙进行胶粘，结构胶与弹性密封胶厚度比例为1∶100～100∶1。本发明加工工艺简单、制备成本低、透磁效率高，同时满足强度和刚度的使用要求。采用本发明多层胶接密封法实现的电磁软接触结晶器的冷却水系统简单、冷却均匀、效果好，适用于高频电磁软接触技术的实施。且此种电磁结晶器无需对现有常规连铸机进行大的改动就能实现电磁软接触连铸技术，即可实现在工业生产中的应用。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及电磁软接触连铸技术，尤其涉及全水冷切缝式软接触结晶器切缝密封。

(二)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锅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锅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。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种全水冷切缝式软接触结晶器切缝多层胶接密封法。该多层胶接密封法有效的解决了对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，同时解决了切缝密封后的绝缘和不导磁问题，提高透磁效率，也满足了结晶器强度和刚度的要求。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种全水冷切缝式软接触结晶器切缝多层胶接密封法，其特征是：在结晶器套管切缝内侧实施多层结构胶，在切缝外侧实施多层弹性密封胶，结构胶和弹性密封胶相复合填充在切缝内对缝隙进行胶粘，结构胶与弹性密封胶厚度比例为1∶100～100∶1。

上述的全水冷切缝式软接触结晶器切缝多层胶接密封法，所述套管切缝内侧的结构胶实施多层注胶，每层厚度范围0.01mm～50mm，层数范围1～100层，相邻胶层的结构胶选择热膨胀系数相同的同一种结构胶，或选择自套管内壁向外不同胶层热膨胀系数递增的不同种结构胶。

上述的全水冷切缝式软接触结晶器切缝多层胶接密封法，所述套管切缝外侧的弹性密封胶实施多层注胶，每层厚度范围0.01mm～50mm，层数范围1～100层，相邻胶层的弹性密封胶选择热膨胀系数相同的同一种弹性密封胶，或选择自套管内壁向外不同胶层热膨胀系数递增的不同种弹性密封胶。

上述的全水冷切缝式软接触结晶器切缝多层胶接密封法，所述采用高压、振动法去除胶体中的气泡，增加胶接的致密性。

本发明是采用切缝内侧选用结构胶，对缝隙进行胶粘；切缝外侧选用弹性密封胶，对缝隙进行胶粘；将多层结构胶和多层弹性密封胶相复合，实现热膨胀系数由内向外递增的梯度胶接密封。本发明与现有技术相比，其加工工艺简单、制备成本低、透磁效率高，同时满足强度和刚度的使用要求。采用这种多层胶接密封法实现的电磁软接触结晶器的冷却水系统简单、冷却均匀、效果好，适用于高频电磁软接触技术的实施。此种电磁结晶器无需对现有常规连铸机进行大的改动就能实现电磁软接触连铸技术，即可实现在工业生产中的应用。

(四)附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为全水冷切缝式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4中J部局部放大示意图；

图7为图3中K部局部放大示意图；

图8为图4中J部局部放大示意图(实施例1)；

图9为图3中K部局部放大示意图(实施例1)；

图10为图4中J部局部放大示意图(实施例2)；

图11为图3中K部局部放大示意图(实施例2)；

图12为图4中J部局部放大示意图(实施例3)；

图13为图3中K部局部放大示意图(实施例3)

图中：1结晶器套管，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多种多层结构胶，10多种多层弹性密封胶。

(五)具体实施方式

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，切缝式电磁软接触连铸结晶器包括电磁感应线圈3、结晶器套管1、切缝2、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。一般全水冷切缝式软接触结晶器的结晶器套管1壁厚为8mm～50mm之间，采用通体切缝、上端通体切缝或中间切缝形式对结晶器套管1实施切缝2，缝宽0.2mm～10mm之间，切缝2的端部加工为圆角(直径等于或大于缝宽)。切缝2的内侧选用具有结构支撑作用的胶粘剂9(简称结构胶)对缝隙进行胶粘，结构胶9耐温高于400℃，抗压强度＞200Mpa，热膨胀系数与结晶器套管1的热膨胀系数相近，绝缘和不导磁。切缝2的外侧选用具有弹性和密封作用的胶粘剂10(简称弹性密封胶)对缝隙进行胶粘，弹性密封胶10耐温高于200℃，绝缘和不导磁。采用多层结构胶9和多层弹性密封胶10相复合，实现热膨胀系数由内向外递增的梯度胶接密封。

在施胶过程中采用高压、振动的方法进行。利用高压、振动和多层复合注胶的方法就有效的出除结构胶9或弹性密封胶10胶体中的气泡，避免穿透性气孔的产生，近而增强胶接的致密性。因为这样的气泡容易造成冷却水穿透气泡进入结晶器内，与钢液混合造成爆炸等事故。

实施例1

参见图8、图9，图中，2W1、2W2、2W3、2W4为四种耐高温无机结构胶9，2Y1、2Y2、2Y3为同一种耐高温有机弹性密封胶10的三个胶层。

选用耐高温无机结构胶9和耐高温有机弹性密封胶10两类胶。其中采用四种耐高温无机结构胶9，热膨胀系数均与结晶器套管1的热膨胀系数相近，且耐高温结构无机胶2W1、2W2、2W3、2W4的热膨胀系数递增。采用同一种耐高温弹性密封胶10，要求绝缘和不导磁，耐温高于200℃。应用上述四种耐高温无机结构胶9和一种高温有机弹性密封胶10相复合，实现热膨胀系数由内向外递增的梯度胶接密封。

操作时，制作一根外径与结晶器套管1内径相同尺寸的钢管，将此钢管插入结晶器套管1内。利用高压注胶器安装在振动装置上，由切缝2的外侧向切缝内实施2W1无机结构胶的注胶，待胶体固化后，除去多余的胶，到达要求的2W1的胶层厚度为止。然后再利用同样方法对内侧2W2、2W3、2W4无机结构胶和外侧2Y1、2Y2、2Y3有机弹性密封胶对切缝施胶。最后取出钢管，对结晶器套管切缝2内外侧进行表面平整处理。

实施例2

参见图10、图11，图中，2W1、2W2、2W3、2W4、2W5、2W6、2W7、2W8、2W9、2W10为十种耐高温无机结构胶9，2Y1、2Y2为同一种耐高温有机弹性密封胶10的二个胶层。

选用耐高温无机结构胶9和耐高温有机弹性密封胶10两类胶。其中采用十种耐高温无机结构胶9，热膨胀系数均与结晶器套管1的热膨胀系数相近，且耐高温结构无机胶2W1、2W2、2W3、2W4、2W5、2W6、2W7、2W8、2W9、2W10的热膨胀系数递增。采用同一种耐高温弹性密封胶10。应用上述十种耐高温无机结构胶9和一种高温有机弹性密封胶10相复合，实现热膨胀系数由内向外递增的梯度胶接密封。

操作时，制作一根外径与结晶器套管1内径相同尺寸的钢管，将此钢管插入结晶器套管1内。利用高压注胶器安装在振动装置上，由切缝2的外侧向切缝内实施2W1无机结构胶的注胶，待胶体固化后，除去多余的胶，到达要求的2W1的胶层厚度为止。然后再利用同样方法对内侧2W2、2W3、2W4、2W5、2W6、2W7、2W8、2W9、2W10无机结构胶和外侧2Y1、2Y2有机弹性密封胶对切缝施胶。最后取出钢管，对结晶器套管切缝2内外侧进行表面平整处理。

实施例3

参见图12、图13，图中：2W1、2W2为二种耐高温无机结构胶9，2Y1、2Y2、2Y3、2Y4、2Y5、2Y6、2Y7、2Y8、2Y9、2Y10为同一种耐高温有机弹性密封胶10的十个胶层。

选用耐高温无机结构胶9和耐高温有机弹性密封胶10两类胶。其中采用二种耐高温无机结构胶9，热膨胀系数均与结晶器套管的热膨胀系数相近，且耐高温结构无机胶2W1、2W2的热膨胀系数递增。采用同一种耐高温弹性密封胶10，应用上述二种耐高温无机结构胶9和一种高温有机弹性密封胶10相复合，实现热膨胀系数由内向外递增的梯度胶接密封。

操作时，制作一根外径与结晶器套管1内径相同尺寸的钢管，将此钢管插入结晶器套管1内。利用高压注胶器安装在振动装置上，由切缝2的外侧向切缝内实施2W1无机结构胶的注胶，待胶体固化后，除去多余的胶，到达要求的2W1的胶层厚度为止。然后再利用同样方法对内侧2W2无机结构胶和外侧2Y1、2Y2、2Y3、2Y4、2Y5、2Y6、2Y7、2Y8、2Y9、2Y10有机弹性密封胶对切缝施胶。最后取出钢管，对结晶器套管切缝2内外侧进行表面平整处理。

本发明的多层胶接密封法有效的解决了高频电磁软接触连铸结晶器套管切缝2绝缘密封和冷却的难题，其透磁效率高，同时满足结晶器整体的强度、刚度的使用要求。采用此密封法密封的电磁软接触结晶器具有冷却水系统简单、冷却均匀的特点，并与传统的圆、方坯连铸结晶器冷却方式非常相似，因此可将电磁软接触连铸技术应用于现有铸机。