專利名稱：一種連鑄用組合結(jié)晶器的窄面銅板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及金屬凝固和連續(xù)鑄造領(lǐng)域，特別是一種組合結(jié)晶器中帶側(cè)面倒角 的窄面銅板。
背景技術(shù)：
隨著世界冶金技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代連鑄技術(shù)不斷進步，可澆鑄鋼種不斷擴大，一些高 合金、高品質(zhì)、高裂紋敏感性鋼種已經(jīng)不斷在大型鋼鐵企業(yè)連鑄生產(chǎn)流程中得以生產(chǎn)。這其 中主要的技術(shù)進步之一是大斷面鑄坯連鑄技術(shù)的發(fā)展。大斷面鑄坯連鑄技術(shù)的發(fā)展，鋼材的壓縮比增加，鋼材的產(chǎn)品質(zhì)量提高。但鑄坯斷 面的增大帶來的不利影響就是由于鑄坯在鑄機里需要彎曲、矯直，由此會帶來鑄坯角部裂 紋的增加。尤其是近年來大板坯連鑄機的鑄坯厚度已經(jīng)達到250-450mm厚度以上，大方坯 和大矩形坯厚度更是達到了 350-500mm以上，由于角部的冷卻不均勻，在彎曲、矯直過程中 的應(yīng)力集中勢必導(dǎo)致鑄坯角部裂紋的增加。為此，冶金工作者除了在鋼水質(zhì)量、二冷技術(shù)方面進行優(yōu)化外，所采取的一個主要 技術(shù)措施就是采用帶倒角的結(jié)晶器技術(shù)，使得鑄坯原有的直角變成兩個鈍角，以消除應(yīng)力 集中。在現(xiàn)有技術(shù)中，采用側(cè)面帶倒角的結(jié)晶器技術(shù)是比較普遍的，結(jié)晶器窄面銅板帶 側(cè)面倒角一般有兩種形勢一是單獨做一個倒角夾持在結(jié)晶器窄邊和寬面中間；二是在結(jié) 晶器窄面銅板上下兩側(cè)各做出一個一體的側(cè)面倒角。夾在寬面銅板和窄面銅板間的單獨倒角由于其靠的是銅板的接觸冷卻，因此倒角 做的都比較小，一般為3-10mm，而且使用壽命也很低。中國實用新型專利No. 02214026. 3 (公告號CN2547438Y，名稱“板坯連鑄結(jié)晶器 窄邊銅板”)提供了一種帶側(cè)面倒角的結(jié)晶器窄面銅板，其倒角尺寸為6-10mm，角度為45 度。該專利并未有指出側(cè)面倒角的冷卻方式。一般在實際使用中，較小的窄面銅板側(cè)面倒角，如IOmm以下，其冷卻可以靠銅板 自身的傳導(dǎo)傳熱來實現(xiàn)。而采用較大的窄面銅板側(cè)面倒角，如20mm以上的倒角，則必須考 慮增加特殊冷卻結(jié)構(gòu)。中國文獻《連鑄結(jié)晶器內(nèi)大方坯的熱力耦合分析》(文獻來源陳永，羅歆，沈厚 發(fā).鋼鐵.2008，43(3)，p33 37)對結(jié)晶器帶側(cè)面倒角的窄面銅板在大方坯連鑄生產(chǎn)中的 傳熱過程和坯殼的應(yīng)力分布進行了分析，結(jié)果表明帶側(cè)面倒角的窄面銅板如果采用較大 的倒角如25mm，角度為45度，結(jié)晶器內(nèi)側(cè)面倒角處所對應(yīng)的鑄坯傳熱條件變差，角部凝固 殼溫度升高、凝固殼厚度減薄，并由此導(dǎo)致鑄坯的角部裂紋；結(jié)晶器倒角變小為12mm時，角 度為45度，可改善鑄坯角部的傳熱條件，降低凝固坯殼角部溫度，增加凝固坯殼厚度，有利 于減輕和防止鑄坯角部裂紋。由此可以看出盡管帶側(cè)面倒角的結(jié)晶器窄面銅板技術(shù)早已被應(yīng)用于實際生產(chǎn) 中，但是由于沒有充分考慮側(cè)面倒角的特殊冷卻，一方面結(jié)晶器窄面銅板的側(cè)面倒角沒有做大，另一方面也會由于側(cè)面倒角做大后，由于倒角面上冷卻效果差，在結(jié)晶器內(nèi)鑄坯會產(chǎn) 生裂紋。這便成為大的側(cè)面倒角的結(jié)晶器窄面銅板技術(shù)在大板坯、大方坯生產(chǎn)中應(yīng)用的主 要障礙。針對上述技術(shù)中存在的缺陷和不足，本實用新型提出了一種改進的帶側(cè)面倒角的 連鑄結(jié)晶器窄面銅板。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種連鑄用組合結(jié)晶器的窄面銅板，可以保證窄面銅 板的側(cè)面倒角區(qū)域的冷卻效果、避免鑄坯角部的裂紋。為了達到上述目的，本實用新型提供了如下技術(shù)方案一種連鑄用組合結(jié)晶器的窄面銅板1，該窄面銅板1包括平面區(qū)域和側(cè)面倒角區(qū) 域，其中側(cè)面倒角區(qū)域的每個側(cè)面倒角2的角度α為40-75度，側(cè)面倒角2的高度H為該 窄面銅板1整體寬度的3% -25%，側(cè)面倒角2的內(nèi)部有一個或多個上下貫通的冷卻水道； 其中，所述角度α為側(cè)面倒角區(qū)域的工作面與窄面銅板側(cè)面之間的夾角。所述側(cè)面倒角2的高度H為5_120mm。所述角度α的頂端具有過渡性的第一圓弧10，第一圓弧10的第一圓弧外切線11 與窄面銅板側(cè)面的夾角α 2小于75度，第一圓弧10的圓弧半徑為l-15mm。所述冷卻水道可以為直徑為10_16mm的圓孔水道3。所述冷卻水道也可以為具有上、下兩部分的圓孔水道4，其中圓孔水道上管4-1多 而小，圓孔水道下管4-2少而大。其中，所述圓孔水道上管4-1直徑為6-10mm，高度為200-400mm，圓孔水道下管4_2 直徑為10-16mm。所述冷卻水道的上下端有絲堵5，且有穿過窄面銅板背面6的進出水孔7。所述平面區(qū)域具有縱向水槽或圓管水道的冷卻結(jié)構(gòu)。所述冷卻水道的外沿到側(cè)面倒角區(qū)域工作面8-1的距離Ll與窄面銅板1平面區(qū) 域的縱向水槽或圓管水道外沿到平面區(qū)域工作面8-2的距離L2相同，均為窄面銅板1厚度 的 25% -50%。上述距離Li、L2 為 10_25mm。所述的窄面銅板1具有至少以下特征之一I)側(cè)面倒角區(qū)域工作面8-1和平面區(qū)域工作面8-2上有鎳鐵鍍層或鎳鈷鍍層；II)窄面銅板1的材質(zhì)為銀銅、鉻鋯銅、磷銅、鈹銅中的一種。所述的窄面銅板1的側(cè)面倒角區(qū)域工作面8-1和平面區(qū)域工作面8-2之間的夾角 β位置有第二圓弧9，所述第二圓弧9的圓弧半徑為3-15mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于本實用新型實現(xiàn)的帶側(cè)面倒角的窄面銅板，可以保證倒角冷卻效果、避免鑄坯角 部裂紋，并可提高窄面銅板和側(cè)面倒角的使用壽命和鑄坯質(zhì)量。

圖1為本實用新型的連鑄用組合結(jié)晶器的窄面銅板一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，所
4示為采用冷卻水道冷卻側(cè)面倒角2、采用常規(guī)縱向水槽冷卻其余平面區(qū)域的窄面銅板1。圖2為圖1中A-A剖視圖，所示為具有圓孔水道3 (不分節(jié))并在背面上具有進出 水孔7的窄面銅板1，其中圓孔水道3的上、下端用絲堵5堵死。圖3為圖1中冷卻水道采用分節(jié)的圓孔水道4時窄面銅板1的A-A剖視圖。圖4為本實用新型另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，所示為側(cè)面倒角2采用冷卻水道、 其余平面區(qū)域采用圓管水道的冷卻結(jié)構(gòu)的窄面銅板1。圖5為本實用新型夾角β處過渡性的第二圓弧9的示意圖。[0035]圖6為本實用新型夾角α2處過渡性的第一圓弧10的示意圖。[0036]附圖標(biāo)記[0037]1窄面銅板8-1側(cè)面倒角區(qū)域工作面[0038]2側(cè)面倒角8-2平面區(qū)域工作面[0039]3圓孔水道9第二圓弧[0040]4圓孔水道10第一圓弧[0041]4--1圓孔水道上管11第一圓弧外切線[0042]4--2圓孔水道下管α側(cè)面倒角區(qū)域的工作面與窄面銅板側(cè)面[0043]之間的夾角[0044]5絲堵α 2第一圓弧外切線與側(cè)面的夾角[0045]6窄面銅板背面β兩個工作面(即側(cè)面倒角區(qū)域工作面8-[0046]和平面區(qū)域工作面8-2)之間的夾角[0047]7進出水孔Ll冷卻水道的外沿到側(cè)面倒角區(qū)域工作面[0048]8-1的距離[0049]H突出的側(cè)面倒角高度L2窄面銅板1平面區(qū)域的縱向水槽或圓管[0050]水道外沿到平面區(qū)域工作面8-2的距離
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，介紹本實用新型的實施例。本實施例為用于鑄坯厚度為180_480mm的連鑄結(jié)晶器，該組合結(jié)晶器中帶側(cè)面倒 角2的窄面銅板1如圖1示。它采用冷卻水道冷卻側(cè)面倒角2、采用常規(guī)縱向水槽冷卻其余 平面區(qū)域；該窄面銅板1的突出的側(cè)面倒角2為一個直角三角形，該直角三角形垂直于窄面 銅板1的平面區(qū)域，突出的高度H為5-120mm，為該窄面銅板1整體寬度(即板坯厚度)的 3% -25%。側(cè)面倒角2的角度α為40-75度，如α小于40度，倒角角度小，意味著側(cè)面倒角 很尖很長，冷卻水道無法對倒角的尖端部分實施很好的冷卻，側(cè)面倒角2的壽命也會降低； 倒角不易過大，理論上最大為90度，但如α大于75度，鑄坯變形過程中的應(yīng)力集中無法消 除，會使得倒角失去意義，同樣地，如果α小于40度，由于倒角區(qū)空間小，難以設(shè)置足夠數(shù) 量的冷卻小圓孔水道，鑄坯角部受到冷卻的強度不高導(dǎo)致裂紋的發(fā)生，倒角的作用同樣難 以發(fā)揮。倒角的冷卻靠倒角內(nèi)或靠近倒角處的一個或多個貫穿銅板上下的、直徑為 10-16mm的圓孔水道3來實現(xiàn)(見圖2)。采用冷卻水道的冷卻方式可以有效保證倒角的冷卻效果，確保了倒角處凝固殼的均勻生長，并以此避免鑄坯由于彎曲和矯直的應(yīng)力集中所 造成的鑄坯角部裂紋。為了進一步強化結(jié)晶器上部窄面銅板1的側(cè)面倒角2的冷卻，冷卻水道可以采用 上多下少、上小下大的分節(jié)貫通的圓孔水道4來進行冷卻(見圖3)，上部采用較小的圓孔水 道上管4-1，可以增加冷卻水道個數(shù)、提高冷卻面積，以提高銅板上部的冷卻強度。但小直徑 冷卻水道由于受到小鉆頭強度的限制，其鉆孔不能太深。因此在結(jié)晶器下部不需要強冷的 區(qū)域，可以采用數(shù)量較少的大直徑的圓孔水道下管4-2進行冷卻，其鉆孔深度也可以得到 保證。在這里，結(jié)晶器上部小的分節(jié)圓孔水道上管4-1直徑為6-10mm，高度為200-400mm ； 結(jié)晶器下部大的圓孔水道下管4-2直徑為10-16mm。在結(jié)晶器窄面銅板1上，上述冷卻水道是上下貫通的，為了實現(xiàn)在銅板背面進出 水，可在窄面銅板背面6上鉆進出水孔7，該進出水孔7在窄面銅板背面6連通側(cè)面倒角2 的冷卻水道，同時用絲堵5將冷卻水道的上、下端堵死，以實現(xiàn)銅板下進水、上出水的密閉 循環(huán)。除了倒角處采用冷卻水道外，窄面銅板1其余平面區(qū)域可以采用常規(guī)的縱向水槽 冷卻(見圖1)，也可以采用圓管水道的結(jié)構(gòu)冷卻(見圖4)。為了保證上述帶側(cè)面倒角2的窄面銅板1的使用壽命，用于冷卻側(cè)面倒角2的冷 卻水道的外沿到側(cè)面倒角區(qū)域工作面8-1的距離Ll與銅板平面區(qū)域的縱向水槽或圓管水 道外沿到平面區(qū)域工作面8-2的距離L2相同，為10-25mm。即銅板在使用中，由于磨損或其 他方式的損壞，窄面銅板1可以進行修復(fù)，修復(fù)的方法就是刨掉或車掉一層損壞銅板，直到 最小安全使用厚度IOmm為止。另外，為了進一步提高上述帶側(cè)面倒角2的窄面銅板1的使用壽命，可以在側(cè)面倒 角區(qū)域工作面8-1和平面區(qū)域工作面8-2上電鍍鎳鐵、鎳鈷或其它鍍層。結(jié)晶器帶側(cè)面倒角2的窄面銅板1的材質(zhì)可以是銀銅、鉻鋯銅、磷銅、鈹銅等中的一種。通過設(shè)置在窄面銅板1上的固定螺栓孔將其與結(jié)晶器窄面背水箱連接在一起。這樣的窄面銅板1與寬面的平面銅板組合在一起，使得常規(guī)組合結(jié)晶器的矩形截 面的每一個直角變成兩個均大于90度、且內(nèi)角和為270度的鈍角，即鑄坯斷面由常規(guī)的四 個直角的矩形變?yōu)榘藗€鈍角的多邊形，該形狀鑄坯具有良好的受力結(jié)構(gòu)，在連鑄過程中可 有效避免由于彎曲和矯直的應(yīng)力集中所造成的鑄坯角部裂紋。為了進一步提高鑄坯質(zhì)量，上述帶側(cè)面倒角2的窄面銅板1，其兩個工作面的夾角 β可以采用第二圓弧9進行過渡(見圖5)，圓弧半徑為3-15mm。為了進一步提高側(cè)面倒角2的使用壽命，其倒角α的頂端可以采用第一圓弧10 進行過渡(見圖6)，第一圓弧10的第一圓弧外切線11與側(cè)邊的夾角α 2仍然小于75度， 第一圓弧10半徑為l-15mm。這種帶側(cè)面倒角2的窄面銅板1，不僅適用于180_480mm厚度的大板坯連鑄結(jié)晶 器，同時也適用于200-600mm厚度的大方坯和矩形坯。
權(quán)利要求一種連鑄用組合結(jié)晶器的窄面銅板(1)，該窄面銅板(1)包括平面區(qū)域和側(cè)面倒角區(qū)域，其特征在于側(cè)面倒角區(qū)域的每個側(cè)面倒角(2)的角度α為40 75度，側(cè)面倒角(2)的高度H為該窄面銅板(1)整體寬度的3％ 25％，側(cè)面倒角(2)的內(nèi)部有一個或多個上下貫通的冷卻水道；其中，所述角度α為側(cè)面倒角區(qū)域的工作面與窄面銅板側(cè)面之間的夾角。
2.如權(quán)利要求1所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述側(cè)面倒角(2)的高度H為5-120mmo
3.如權(quán)利要求1所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述角度α的頂端具有過渡性的 第一圓弧(10)，第一圓弧(10)的第一圓弧外切線(11)與窄面銅板側(cè)面的夾角α 2小于75 度，第一圓弧(10)的圓弧半徑為l_15mm。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述冷卻水道為直徑為 10-16mm的圓孔水道(3)。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述冷卻水道為具有上、 下兩部分的圓孔水道(4)，其中圓孔水道上管(4-1)多而小，圓孔水道下管(4-2)少而大。
6.如權(quán)利要求5所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述圓孔水道上管(4-1)直徑為6-10mm，高度為200_400mm，圓孔水道下管(4_2)直徑為10_16mm。
7.如權(quán)利要求1至3之一所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述冷卻水道的上下端有 絲堵(5)，且有穿過窄面銅板背面(6)的進出水孔(7)。
8.如權(quán)利要求1所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述平面區(qū)域具有縱向水槽或圓管 水道的冷卻結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1至3之一所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述冷卻水道的外沿到側(cè) 面倒角區(qū)域工作面(8-1)的距離Ll與窄面銅板(1)平面區(qū)域的縱向水槽或圓管水道外沿 到平面區(qū)域工作面(8-2)的距離L2相同，均為窄面銅板(1)厚度的25% -50%。
10.如權(quán)利要求9所述的窄面銅板(1)，其特征在于上述距離Li、L2為10-25mm。
11.如權(quán)利要求9所述的窄面銅板(1)，其特征在于具有至少以下特征之一I)側(cè)面倒角區(qū)域工作面(8-1)和平面區(qū)域工作面(8-2)上有鎳鐵鍍層或鎳鈷鍍層；II)窄面銅板(1)的材質(zhì)為銀銅、鉻鋯銅、磷銅、鈹銅中的一種。
12.如權(quán)利要求1至3之一所述的窄面銅板(1)，其特征在于側(cè)面倒角區(qū)域工作面 (8-1)和平面區(qū)域工作面(8-2)之間的夾角β位置有第二圓弧(9)，所述第二圓弧(9)的 圓弧半徑為3-15mm。
專利摘要本實用新型涉及金屬凝固和連續(xù)鑄造領(lǐng)域，特別是一種組合結(jié)晶器中帶側(cè)面倒角的窄面銅板。該窄面銅板(1)包括平面區(qū)域和側(cè)面倒角區(qū)域，其中，側(cè)面倒角區(qū)域的每個側(cè)面倒角(2)的角度α為40-75度，側(cè)面倒角(2)的高度H為該窄面銅板(1)整體寬度的3％-25％，側(cè)面倒角(2)的內(nèi)部有一個或多個上下貫通的冷卻水道；其中，所述角度α為側(cè)面倒角區(qū)域的工作面與窄面銅板側(cè)面之間的夾角。本實用新型得到的帶側(cè)面倒角的窄面銅板，可以保證倒角冷卻效果、避免鑄坯角部裂紋，并可提高窄面銅板和側(cè)面倒角的使用壽命和鑄坯質(zhì)量。
文檔編號B22D11/04GK201744629SQ20102020514
公開日2011年2月16日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者劉建華, 原祿春, 吳夜明, 張興中, 張慧, 張揚, 彭國仲, 楊春政, 梁紅兵, 王寶生, 王明林, 王玫, 王莉, 陶紅標(biāo), 魏鋼 申請人:鋼鐵研究總院