專利名稱：一種具有曲面結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器窄面銅板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬凝固和連續(xù)鑄造領(lǐng)域，特別涉及到一種具有曲面結(jié)構(gòu)的結(jié)晶 器窄面銅板。
背景技術(shù)：
為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，我國許多鋼鐵企業(yè)都在其板坯或薄板坯連鑄生產(chǎn)線上不斷 開發(fā)高附加值的品種鋼，尤其是生產(chǎn)含有鈮、釩、鈦等元素的微合金化鋼種。澆鑄這類鋼種 時(shí)，結(jié)晶器窄邊銅板一般采用平面結(jié)構(gòu)，鑄坯角部通常呈直角形狀。生產(chǎn)過程中由于窄邊 銅板表面不可避免地存在著一定程度的磨損，為了防止鑄坯表面發(fā)生縱裂紋，窄邊銅板在 操作過程中必須具有足夠的倒錐度，采用這種工藝澆鑄的鑄坯窄面通常向內(nèi)凹下，使得鑄 坯角部甚至呈銳角形狀，角部受到的冷卻更強(qiáng)，其溫度相對(duì)更低，在二冷段的彎曲段或矯直 段，鑄坯在角部的表面溫度極易進(jìn)入微合金化鋼的脆性區(qū)范圍，從而引起角橫裂紋的發(fā)生， 限制了微合金化鋼的規(guī)?；a(chǎn)。為了解決微合金鋼的邊角部橫裂紋問題，目前冶金工作者采用的主要措施包括提 高鋼水質(zhì)量、優(yōu)化和穩(wěn)定保護(hù)渣性能、優(yōu)化二冷段的冷卻工藝等。少數(shù)鋼鐵企業(yè)采用了倒角 結(jié)晶器技術(shù)，該技術(shù)的目標(biāo)是使得鑄坯原有的直角改為兩個(gè)鈍角，用以消除鑄坯角部的應(yīng) 力集中，同時(shí)達(dá)到提高角部溫度的目的。中國實(shí)用新型專利No. 02214026. 3 (公告號(hào)CN 2547438Y，名稱“板坯連鑄結(jié)晶器 窄邊銅板”)提出了一種帶側(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。中國實(shí)用新型專利No. 200720089029. 7 (公開號(hào)CN 201132207Y，名稱“一種板 坯結(jié)晶器”)提出了一種帶有過渡曲面的窄面銅板，曲面為圓弧面，圓弧倒角的半徑為2 10mm，因此其倒角量不足10mm，角部冷卻靠銅板自身導(dǎo)熱來實(shí)現(xiàn)，該專利的缺點(diǎn)是倒角量 小，鑄坯角部溫度的提升幅度有限。中國文獻(xiàn)《連鑄結(jié)晶器內(nèi)大方坯的熱力耦合分析》(文獻(xiàn)來源陳永，羅歆，沈厚 發(fā).鋼鐵.2008，43(3)，p33 37)對(duì)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(jìn)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(duì)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(shí)，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。目前倒角結(jié)晶器存在的問題是澆鑄的鑄坯在倒角區(qū)域的過渡均不光滑平緩，連鑄 過程中，鑄坯窄面倒角區(qū)域受到的熱應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和矯直應(yīng)力在周向上的均勻性較差，此 外鑄坯角部在二冷段的上部不可避免的會(huì)存在寬展，由此使得鑄坯角部由鈍角趨向于直 角，鑄坯邊角部的橫裂紋難以消除，降低了倒角結(jié)晶器的技術(shù)效果。為此，本實(shí)用新型提出 了一種具有曲面結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器窄面銅板。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具有曲面結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器窄面銅板，可以最大程度地 優(yōu)化鑄坯的窄面形狀，消除微合金化鋼種的邊角部裂紋缺陷。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案一種具有曲面結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器窄面銅板，包括平面區(qū)域2和曲面區(qū)域3，銅板內(nèi)部均 勻分布有圓管型和/或矩形冷卻水道，銅板的平面區(qū)域2位于中部，銅板邊角部厚度最大， 比中部平面區(qū)域2的銅板厚度大10 100mm，曲面區(qū)域3和平面區(qū)域2在橫截面方向上以 相切方式光滑連接。所述曲面區(qū)域在橫截面方向上的曲線4為以下幾種中的一種1.由1條折線和1 條弧線組合而成；2.由1或2條弧線組成，其中，所述弧線為圓弧線、雙曲線或拋物線中的一種。所述銅板的總寬度為120 480mm，平面區(qū)域2的寬度為銅板總寬度的0 95%， 窄面銅板1的工作面可全部為曲面結(jié)構(gòu)。所述銅板在寬度方向上以表面中心線為對(duì)稱線，呈對(duì)稱分布；在高度方向上，其工 作面為單錐度、雙錐度或多錐度中的一種。所述銅板曲面區(qū)域在橫截面上的曲線4與側(cè)邊形成的夾角α為15° 60°。所述銅板內(nèi)部采用均勻分布的高度方向上貫通的圓管型冷卻水道6和/或矩形冷 卻水道7，其中窄面銅板的側(cè)面邊部曲面區(qū)域?yàn)閳A管型冷卻水道6，中部區(qū)域?yàn)閳A管型冷卻 水道6或矩形冷卻水道7，邊部第一個(gè)水道距銅板側(cè)面的最小距離W為8 10mm，相鄰水道 之間的間距D為15 25mm，銅板內(nèi)布置的全部水道的根部距工作面的距離S保持一致，為 12 35mm。所述銅板至少具有以下特征之一I)平面區(qū)域2工作面和曲面區(qū)域3工作面上有鎳鍍層、鎳鐵鍍層或鎳鈷鍍層；II)整個(gè)銅板的材質(zhì)為銀銅、鉻鋯銅、磷銅、鈹銅中的一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用銅板澆鑄的板坯窄面呈現(xiàn)向外凸起的形狀，這 有利于避免鑄坯邊角部裂紋的發(fā)生，從而促進(jìn)熱軋鋼板的表面質(zhì)量的提高，并有助于延長(zhǎng) 該銅板的使用壽命。

[0020]圖1為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖右側(cè)為其A-A縱截面示意 圖；圖2為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記1 結(jié)晶器窄面銅板2 窄面銅板工作面的平面區(qū)域
4[0028]3窄面銅板工作面的曲面區(qū)域4曲面區(qū)域在橫截面上的曲線5銅板上部的斜面區(qū)域6圓管型冷卻水道7矩形冷卻水道α ；曲面區(qū)域在橫截面方向上的曲線與側(cè)邊形成的夾角W邊部第一個(gè)水道距銅板側(cè)面的最小距離D水道之間的間距S水道根部距銅板工作面的最小距離
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型提出的窄面銅板1主要用于厚度為120 480mm鑄坯的連鑄生產(chǎn)，連 鑄機(jī)為直弧型或立彎型，結(jié)晶器在高度方向上為豎直結(jié)構(gòu)。該窄面銅板1可以通過組合以 形成生產(chǎn)斷面為(120 480)mmX (1000 2150)mm鑄坯的板坯結(jié)晶器，板坯結(jié)晶器寬面銅 板的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，也可用以通過組合形成邊長(zhǎng)為200 480mm的大方坯或矩形坯 結(jié)晶器，該窄面銅板1工作面為單錐度、雙錐度或多錐度中的一種。附圖1給出了窄面銅板1的整體結(jié)構(gòu)，所示窄面銅板工作面為雙錐度結(jié)構(gòu)，上部區(qū) 域?yàn)樾泵?，下部區(qū)域?yàn)橹泵?，上部區(qū)域的斜面提高了結(jié)晶器上部區(qū)域的錐度，起到增加凝 固初期的坯殼與銅壁之間接觸緊密程度的作用，從而加強(qiáng)了初始凝固過程的傳熱，提高了 初始凝固殼的厚度和強(qiáng)度，有利于鑄坯表面質(zhì)量的提高。附圖2給出了另一個(gè)實(shí)施例的窄面銅板，所示窄面銅板工作面為單錐度豎直結(jié) 構(gòu)，即其在垂直縱截面上呈矩形。附圖3 5給出了窄面銅板1內(nèi)部的冷卻結(jié)構(gòu)和側(cè)面的倒角α。該窄面銅板1內(nèi) 部水道布置的原則是必須確保坯殼與銅壁之間傳熱的均勻性，尤其要保證鑄坯角部具有足 夠的冷卻。窄面銅板倒角尺寸為lO-lOOmm，曲面區(qū)域在橫截面方向上的曲線與側(cè)邊形成的 夾角α控制在15° 60°，相應(yīng)地鑄坯的角部由原有的90°直角增大到120° 165°， 這樣可以弱化傳熱而提高鑄坯邊角部溫度，并且容易消除彎曲矯直過程中鑄坯角部的拉應(yīng) 力集中，達(dá)到控制角橫裂的目的。除了倒角處采用圓管型冷卻水道6外，窄面銅板1的其余平面區(qū)域2可以采用圓 管型冷卻水道6進(jìn)行冷卻，也可以采用矩形冷卻水道7進(jìn)行冷卻。圖3所示為帶有平面區(qū)域及曲面區(qū)域的窄面銅板的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，銅板內(nèi)部 帶有高度方向上貫通的均勻分布的圓管型冷卻水道，圖4為僅帶有曲面區(qū)域的窄面銅板的 橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，銅板內(nèi)部帶有高度方向上貫通的均勻分布的圓管型冷卻水道，圖5為 帶有平面區(qū)域及曲面區(qū)域的窄面銅板的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，邊部曲面區(qū)域?qū)?yīng)的銅板內(nèi)部 帶有高度方向上貫通的均勻分布的圓管型冷卻水道，中部平面區(qū)域銅板內(nèi)部帶有高度方向 上貫通的均勻分布的矩形冷卻水道。
權(quán)利要求1.一種具有曲面結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器窄面銅板，包括平面區(qū)域(2)和曲面區(qū)域(3)，其特征在 于銅板內(nèi)部均勻分布有圓管型和/或矩形冷卻水道，銅板的平面區(qū)域( 位于中部，銅板 邊角部厚度最大，比中部平面區(qū)域( 的銅板厚度大10 100mm，曲面區(qū)域(；3)和平面區(qū)域 (2)在橫截面方向上以相切方式光滑連接。
2.如權(quán)利要求1所述的窄面銅板，其特征在于所述曲面區(qū)域在橫截面方向上的曲線 ⑷為以下幾種中的一種I)由1條折線和1條弧線組合而成；II)由1或2條弧線組成，其中，所述弧線為圓弧線、雙曲線或拋物線中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述銅板的總寬度為120 480mm， 平面區(qū)域(2)的寬度為銅板總寬度的0 95%，窄面銅板(1)的工作面可全部為曲面結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述銅板在寬度方向上以表面中心 線為對(duì)稱線，呈對(duì)稱分布。
5.如權(quán)利要求1所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述銅板在高度方向上，其工作面 為單錐度、雙錐度或多錐度中的一種。
6.如權(quán)利要求1所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述銅板曲面區(qū)域在橫截面上的曲 線⑷與側(cè)邊形成的夾角α為15° 60°。
7.如任一權(quán)利要求1 6所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述銅板內(nèi)部采用均勻 分布的高度方向上貫通的圓管型冷卻水道(6)和/或矩形冷卻水道(7)，其中窄面銅板的側(cè) 面邊部曲面區(qū)域?yàn)閳A管型冷卻水道(6)，中部區(qū)域?yàn)閳A管型冷卻水道(6)或矩形冷卻水道 (7)，邊部第一個(gè)水道距銅板側(cè)面的最小距離W為8 10mm，相鄰水道之間的間距D為15 25mm，銅板內(nèi)布置的全部水道的根部距工作面的距離S保持一致，為12 35mm。
8.如任一權(quán)利要求7所述的窄面銅板(1)，其特征在于所述銅板至少具有以下特征之I)平面區(qū)域( 工作面和曲面區(qū)域C3)工作面上有鎳鍍層、鎳鐵鍍層或鎳鈷鍍層；II)整個(gè)銅板的材質(zhì)為銀銅、鉻鋯銅、磷銅、鈹銅中的一種。
專利摘要本實(shí)用新型涉及金屬連鑄領(lǐng)域，特別涉及一種具有曲面結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器窄面銅板；它包括平面區(qū)域(2)和曲面區(qū)域(3)，其中銅板內(nèi)部有均勻分布的圓管型冷卻水道(6)和/或矩形冷卻水道(7)；窄面銅板(1)的邊角部厚度最大，比中部平面區(qū)域(2)厚度大10～100mm，曲面區(qū)域(3)和平面區(qū)域(2)以相切方式光滑連接。本實(shí)用新型采用銅板澆鑄的板坯窄面呈現(xiàn)向外凸起的形狀，這有利于避免鑄坯邊角部裂紋的發(fā)生，從而促進(jìn)熱軋鋼板的表面質(zhì)量的提高，并有助于延長(zhǎng)該銅板的使用壽命。
文檔編號(hào)B22D11/04GK201871696SQ20102058694
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者呂曉軍, 吳夜明, 席常鎖, 干勇, 張慧, 王明林, 王玫, 陶紅標(biāo) 申請(qǐng)人:中達(dá)連鑄技術(shù)國家工程研究中心有限責(zé)任公司, 鋼鐵研究總院