專利名稱：一種新型薄板坯連鑄用結(jié)晶器組合銅板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬薄板坯的連續(xù)鑄造輔助裝置，特別是一種新型薄板坯連鑄用漏斗形結(jié)晶器。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的板坯連鑄結(jié)晶器中，結(jié)晶器的每一個(gè)橫截面均為矩形，鑄坯厚度為150mm-270mm為了抵消坯殼向下運(yùn)動(dòng)過程中凝固降溫所造成的收縮，提高結(jié)晶器的傳熱效果，結(jié)晶器自上向下的每一個(gè)矩形截面逐漸變小，一般總的線收縮量為0.6％-1.2％。目前，薄板坯連鑄生產(chǎn)中，鑄坯厚度為50mm-100mm，在薄板坯連鑄中均采用漏斗型結(jié)晶器，漏斗型結(jié)晶器是將傳統(tǒng)板坯連鑄結(jié)晶器自上而下橫截面由長變短的收縮過程通過合理的曲面變形轉(zhuǎn)化為結(jié)晶器漏斗區(qū)凸度的由大變小，一方面為浸入式水口的插入提供了空間，另一方面為凝固殼的傳熱、生長以及合理的變形收縮創(chuàng)造了條件。
中國專利ZL85101082提供了一種連續(xù)鑄造鋼帶的方法及鑄模。其所述的結(jié)晶器為漏斗型結(jié)晶器，具有被冷卻的寬壁和窄側(cè)壁，其中寬壁的上部分和窄側(cè)壁構(gòu)成一個(gè)漏斗型的鑄造澆口區(qū)。該澆口區(qū)的寬壁在向窄側(cè)壁延伸時(shí)尺寸逐漸縮小，直到與鑄坯尺寸一致，鑄造澆口區(qū)側(cè)面的寬壁以相應(yīng)于帶鋼厚度的間距平行延伸到窄側(cè)壁，從而在鑄造澆口區(qū)以外各部分形成平行的區(qū)域。該專利技術(shù)未對冷卻方式進(jìn)行描述，它在使用中采用的是傳統(tǒng)的矩形平面水槽冷卻結(jié)構(gòu)。該技術(shù)目前已大量被應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中它對連鑄生產(chǎn)裂紋敏感性較差的低碳類鋼種是有利的，但在生產(chǎn)使用中由于溫度不均勻、大熱流以及存在應(yīng)力集中等等問題，致使在生產(chǎn)亞包晶鋼和中碳鋼時(shí)容易在距離鑄坯中心四分之一寬度處出現(xiàn)裂紋。(見《連鑄》2001年第4期，P1-2，“漏斗型結(jié)晶器內(nèi)金屬變形行為分析”以及《鋼鐵研究學(xué)報(bào)》1993年第5卷第3期，P7-14，“中寬度薄板坯連鑄工藝特性研究”)中國專利93119688.4提供了另外一種可以連續(xù)鑄造30-90mm厚度的薄板坯的連鑄用漏斗型結(jié)晶器。該結(jié)晶器在長度范圍內(nèi)有一個(gè)第一部分即擴(kuò)展的漏斗區(qū)和末端部分，一個(gè)彎曲連接區(qū)域配設(shè)在第一部分和末端部分之間，末端部分約為結(jié)晶器全長的四分之一至六分之一。其關(guān)鍵特征在于不僅在結(jié)晶器的上部第一部分具有向外擴(kuò)展的漏斗形，而且在結(jié)晶器下部末端部分也有一個(gè)向外開展的漏斗形所形成的結(jié)晶器下部凹面；為了配合上述形狀，在二冷支撐輥區(qū)結(jié)晶器下方的前幾組支撐輥也采用帶凹面的設(shè)置。該專利技術(shù)也已大量被應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。由于其采用了結(jié)晶器下部甚至二冷支撐輥帶有漏斗型的結(jié)構(gòu)，使得實(shí)際生產(chǎn)中連鑄坯坯殼所受應(yīng)力降低，加上采用緩冷的方式，使其可以生產(chǎn)中碳鋼和包晶鋼。但該結(jié)晶器在連鑄生產(chǎn)低碳鋼時(shí)，由于低碳鋼固相收縮大于中碳鋼，加上結(jié)晶器下部漏斗型凹面的存在，低碳鋼坯殼在凝固收縮的作用下將結(jié)晶器中心部位脫離結(jié)晶器傳熱面，形成熱結(jié)，最終導(dǎo)致坯殼中心傳熱變差、溫度升高、應(yīng)力增加，容易造成鑄坯中心縱裂紋。(見《薄板坯連鑄連軋技術(shù)交流與開發(fā)協(xié)會(huì)第三次技術(shù)交流會(huì)議論文集》，2005年唐山，P210-222，“唐鋼FTSC技術(shù)薄板坯連鑄開發(fā)SPHD冷軋用鋼的工藝及效果”)發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種改進(jìn)的結(jié)晶器組合銅板，其冷卻能力得到提高，因此凝固殼生長均勻、能減少應(yīng)力集中，且能夠生產(chǎn)良好表面質(zhì)量的低碳鋼、包晶鋼以及中碳鋼鑄坯。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案一種薄板坯連鑄用結(jié)晶器組合銅板，它由相對布置的一對寬面水冷銅板1、2和一對窄面水冷銅板3、4組成，所述寬面水冷銅板1、2的上段為光滑凹進(jìn)的漏斗形澆注區(qū)5，下段為垂直平面的形腔區(qū)7，其改進(jìn)是(1)所述寬面水冷銅板1、2內(nèi)部有沿銅板寬度方向間隔布置、上下貫通的多條冷卻管道8；(2)所述漏斗形澆鑄區(qū)5曲面的曲率半徑自上而下逐漸增大，直至光滑過渡形成寬面水冷銅板1、2下面的平面形腔區(qū)7。
寬面水冷銅板1、2的外表面開有多個(gè)應(yīng)力釋放槽10。
應(yīng)力釋放槽10為可釋放縱向、橫向應(yīng)力的十字交織小槽。
應(yīng)力釋放槽10的加工深度為該槽的尖端部位與結(jié)晶器銅板工作面的距離基本相等。
冷卻管道8的中心線與結(jié)晶器銅板厚度方向上的漏斗曲面保持基本平行。
寬面水冷銅板1、2水平截面的各段直線和曲線是光滑連接的，且以銅板垂直中心線為軸對稱。
漏斗形澆鑄區(qū)寬面的水平截面曲線的一邊形狀為由彼此相切的二段內(nèi)凹弧BC和ED、一段外凸弧CD與兩段直線AB和EF組成；且兩個(gè)直線段AB和EF與對面的寬面銅板相應(yīng)區(qū)域相互平行。
寬面水冷銅板1、2的上段漏斗形澆鑄區(qū)中，凹面區(qū)域BE的寬度L為700mm到1350mm。
寬面水冷銅板1、2的上段漏斗形澆鑄區(qū)中，結(jié)晶器上口最大凸度H為20-60mm。
該結(jié)晶器總高度為800-1300mm，寬面銅板上段漏斗形澆鑄區(qū)的長度約占總高度的60-85％。
在窄面水冷銅板3、4之間，上口間距與下口間距之比為1.0～1.02。
窄面水冷銅板3、4沿水平部分的長度是可調(diào)的，每側(cè)銅板的可調(diào)范圍為50-500mm。
在寬面銅板1、2的水平截面上，組成凹面區(qū)域BE的三段弧BC、CD、DE可以是圓弧、拋物線弧或其它類型的光滑曲線段。
窄面銅板3、4內(nèi)部也有沿銅板寬度方向間隔布置、上下貫通的多條冷卻用管道。
窄面銅板3、4的工作面由一個(gè)平面構(gòu)成，或由從上向下的兩個(gè)或多個(gè)平面構(gòu)成。
每個(gè)冷卻用管道8的上、下端口有可拆卸的螺栓或絲堵9，銅板背面有進(jìn)水口和出水口。
薄板坯厚度為40-100mm，寬度為800-1900mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)晶器的水冷結(jié)構(gòu)采用均勻的管道式冷卻，可以提高結(jié)晶器冷卻的均勻性，保證凝固坯殼的均勻生長；同時(shí)管道式冷卻結(jié)構(gòu)為緩冷結(jié)構(gòu)，有利于中碳鋼、亞包晶鋼、包晶鋼的生產(chǎn)。
2、在結(jié)晶器寬面合理布置一些縱向和橫向交織的深槽，可以消除結(jié)晶器在加工和熱態(tài)使用過程中的應(yīng)力所帶來的變形，提高結(jié)晶器的使用壽命。
3、結(jié)晶器的窄面采用兩個(gè)或多個(gè)平面相接，可有效調(diào)節(jié)結(jié)晶器下口錐度，以適應(yīng)不同鋼種的生產(chǎn)。
4、結(jié)晶器下部采用平面結(jié)構(gòu)，有利于加強(qiáng)結(jié)晶器下部的傳熱，消除生產(chǎn)低碳鋼時(shí)由于冷卻收縮所造成的鑄坯中心裂紋。


圖1為本實(shí)用新型薄板坯結(jié)晶器組合銅板的水平截面視圖，圖2為圖1中結(jié)晶器組合銅板的寬面銅板中心縱向視圖，圖3為圖1中結(jié)晶器組合銅板的寬面銅板平面區(qū)域的垂直剖面視圖，圖4單一平面窄面銅板垂直剖面視圖，圖5兩個(gè)平面相接的窄面銅板垂直剖面視圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步說明在本實(shí)施例的結(jié)晶器中，1、2是寬面水冷銅板，3、4是窄面水冷銅板，5為結(jié)晶器上段漏斗型澆鑄區(qū)，6為結(jié)晶器銅板寬面上下段的連接點(diǎn)。圖2中B、E為弧線的端部，也是寬面弧線與直線的切點(diǎn)，C、D為兩弧的切點(diǎn)，其中BC、DE為凹弧，CD為凸弧。BC、CD、DE三段弧的曲率半徑自上而下是遞增的。7是下段為垂直平面的形腔區(qū)，8是鉆孔的冷卻通水管道，9是螺栓或絲堵，10是寬面銅板的背面在縱向和橫向的十字交織的應(yīng)力釋放槽。
參見圖1，漏斗形澆鑄區(qū)寬面的水平截面曲線一邊由彼此相切的二段內(nèi)凹弧BC和ED、一段外凸弧線CD與兩條直線AB和EF組成。其改進(jìn)為(1)結(jié)晶器的冷卻采用沿銅板寬度方向間隔布置的多個(gè)鉆孔的管道8形式的冷卻結(jié)構(gòu)，并使得所有的管道8的中心線與結(jié)晶器銅板厚度方向上的漏斗曲面保持基本平行。這樣的布置既可以均勻結(jié)晶器寬面上的冷卻強(qiáng)度，又可以實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器弱冷的工藝制度。(2)寬面銅板上段是由上向下逐步光滑過渡的頸縮曲面，漏斗形澆鑄區(qū)曲面的曲率半徑自上而下逐漸增大，直至光滑過渡到寬面銅板下面成為平面形腔區(qū)。以便降低坯殼在拉坯方向所受的應(yīng)力。(3)寬面銅板的水平截面的各段直線和曲線是光滑連接的，它們以銅板垂直中心線為對稱軸，并保持兩個(gè)直線段AB和EF與對面的寬面銅板相應(yīng)區(qū)域相互平行。以便最大程度上減少坯殼橫向的應(yīng)力不均勻性。(4)為了減少結(jié)晶器加工和使用過程中的變形，將寬面銅板的被面在縱向和橫向加以釋放應(yīng)力的十字交織小槽即應(yīng)力釋放槽10。該槽的加工深度要求保證每一個(gè)槽的頂尖部位與結(jié)晶器銅板工作面的距離基本相等或相近。
在該結(jié)晶器寬面銅板上段的漏斗形澆鑄區(qū)中，組成凹面區(qū)域BE的三段弧BC、CD、DE可以是圓弧、拋物線弧或其它類型的光滑曲線段。為了確保薄板坯連鑄生產(chǎn)工藝的順行，必須保證結(jié)晶器上口截面中ABCDEF弧線與AF直線的比值在1.003-1.02之間，凹面區(qū)域BE的寬度L越小，漏斗形澆鑄區(qū)中結(jié)晶器上口最大凸度H也越小，這樣可澆鑄坯寬度和可供浸入式水口插入的空間也越小。一般根據(jù)所澆鑄的連鑄坯斷面需求，可以使凹面區(qū)域BE的寬度L為700mm到1350mm。漏斗形澆鑄區(qū)中結(jié)晶器上口最大凸度H為20-60mm。同時(shí)要保證兩塊窄面之間上口間距與下口間距之比為1.0～1.02。該結(jié)晶器可以通過調(diào)節(jié)窄面銅板水平部分AB和EF的長度以澆鑄不同寬度的鑄坯，窄面銅板水平部分單側(cè)可調(diào)范圍為50-500mm。
根據(jù)上述結(jié)晶器，其寬面銅板上段漏斗形澆鑄區(qū)的長度大，約占總高度的60-85％；下段較小約為15-40％，上段與下段在6處光滑相接(圖2中)。
根據(jù)上述結(jié)晶器，其窄面銅板也可采用沿寬度方向間隔布置的多個(gè)鉆孔的管道式冷卻結(jié)構(gòu)(見圖4)。窄面銅板的工作面可以是一個(gè)平面，也可以是由上向下的兩個(gè)或多個(gè)平面構(gòu)成(見圖4、圖5)。
為了便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)晶器寬面和窄面的冷卻管道8的上下孔用螺栓或絲堵9堵死，使冷卻水從銅板被面流入流出(見圖2)。
上述結(jié)晶器適合澆鑄的金屬薄板坯厚度為40-100mm，寬度為800-1900mm。
權(quán)利要求1.一種薄板坯連鑄用結(jié)晶器組合銅板，它由相對布置的一對寬面水冷銅板(1)、(2)和一對窄面水冷銅板(3)、(4)組成，所述寬面水冷銅板(1)、(2)的上段為光滑凹進(jìn)的漏斗形澆注區(qū)(5)，下段為垂直平面的形腔區(qū)(7)，其特征是(1)所述寬面水冷銅板(1)、(2)內(nèi)部有沿銅板寬度方向間隔布置、上下貫通的多條冷卻管道(8)；(2)所述漏斗形澆鑄區(qū)(5)曲面的曲率半徑自上而下逐漸增大，直至光滑過渡形成寬面水冷銅板(1)、(2)下面的平面形腔區(qū)(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述寬面水冷銅板(1)、(2)的外表面開有多個(gè)應(yīng)力釋放槽(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述應(yīng)力釋放槽(10)為可釋放縱向、橫向應(yīng)力的十字交織小槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述應(yīng)力釋放槽(10)的加工深度為該槽的尖端部位與結(jié)晶器銅板工作面的距離基本相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述冷卻管道(8)的中心線與結(jié)晶器銅板厚度方向上的漏斗曲面保持基本平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述寬面水冷銅板(1)、(2)水平截面的各段直線和曲線是光滑連接的，且以銅板垂直中心線為軸對稱。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述漏斗形澆鑄區(qū)寬面的水平截面曲線的一邊形狀為由彼此相切的二段內(nèi)凹弧BC和ED、一段外凸弧CD與兩段直線AB和EF組成；且兩個(gè)直線段AB和EF與對面的寬面銅板相應(yīng)區(qū)域相互平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述寬面水冷銅板(1)、(2)的上段漏斗形澆鑄區(qū)中，凹面區(qū)域BE的寬度L為700mm到1350mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述寬面水冷銅板(1)、(2)的上段漏斗形澆鑄區(qū)中，結(jié)晶器上口最大凸度H為20-60mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是該結(jié)晶器總高度為800-1300mm，寬面銅板上段漏斗形澆鑄區(qū)的長度約占總高度的60-85％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是在所述窄面水冷銅板(3)、(4)之間，上口間距與下口間距之比為1.0～1.02。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述窄面水冷銅板(3)、(4)沿水平部分的長度是可調(diào)的，每側(cè)銅板的可調(diào)范圍為50-500mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是在所述寬面銅板(1)、(2)的水平截面上，組成凹面區(qū)域BE的三段弧BC、CD、DE可以是圓弧、拋物線弧或其它類型的光滑曲線段。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述窄面銅板(3)、(4)內(nèi)部也有沿銅板寬度方向間隔布置、上下貫通的多條冷卻用管道。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是所述窄面銅板(3)、(4)的工作面由一個(gè)平面構(gòu)成，或由從上向下的兩個(gè)或多個(gè)平面構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器組合銅板，其特征是每個(gè)冷卻用管道(8)的上、下端口有可拆卸的螺栓或絲堵(9)，銅板背面有進(jìn)水口和出水口。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯連鑄用結(jié)晶器銅板，其特征是所述的薄板坯厚度為40-100mm，寬度為800-1900mm。
專利摘要本發(fā)明涉及薄板坯連鑄用的結(jié)晶器組合銅板，它由相對布置的一對寬面水冷銅板1、2和一對窄面水冷銅板3、4組成，所述寬面水冷銅板1、2上段為光滑的凹形漏斗形澆注區(qū)5，下段為垂直平面的形腔區(qū)7，其中所述寬面水冷銅板1、2內(nèi)部有沿銅板寬度方向間隔布置、上下貫通的多條冷卻管道8；所述漏斗形澆鑄區(qū)5曲面的曲率半徑自上而下逐漸增大，直至光滑過渡形成寬面水冷銅板1、2下面的平面形腔區(qū)7。這樣，該組合銅板的冷卻能力得到提高，因此凝固殼生長均勻、能減少應(yīng)力集中，且能夠生產(chǎn)良好表面質(zhì)量的低碳鋼、包晶鋼以及中碳鋼鑄坯。
文檔編號B22D11/11GK2885458SQ20062002284
公開日2007年4月4日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者干勇, 王天義, 張慧, 張洪波, 王玫, 孔慶福, 仇圣桃, 劉建華, 劉愛強(qiáng), 徐志榮, 陶紅標(biāo), 楊曉江, 徐李軍 申請人:鋼鐵研究總院, 唐山鋼鐵股份有限公司