一種不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶金工裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管。
【背景技術(shù)】
[0002]目前越來越多的大方坯連鑄機(jī)采用銀銅或磷脫氧銅材質(zhì)的管式結(jié)晶器，管式結(jié)晶器銅管內(nèi)腔尺寸變大、壁厚相對變薄，澆注過程銅管冷卻依靠其外壁和水套間窄水縫內(nèi)的高壓水進(jìn)行冷卻，銅管四個面中間在力學(xué)上屬于撓性梁的受力最大變形部位、在高壓水作用下銅管半高度部位四個面中間將產(chǎn)生2毫米左右的向內(nèi)變形量(附圖1、圖2)。
[0003]這種變形的存在使結(jié)晶器固有倒錐度發(fā)生變化、不適應(yīng)坯殼的凝固收縮規(guī)律，銅管四個面中間部位向內(nèi)收縮擠壓初生坯殼、導(dǎo)致銅管內(nèi)壁上下部分與坯殼的接觸緊密程度不同，上半部分接觸緊、銅管和坯殼摩擦力大，下半部分接觸松、銅管和坯殼間氣隙變大、水汽進(jìn)入氣隙侵蝕鍍層；
綜上，目前大方坯連鑄機(jī)管式結(jié)晶器結(jié)構(gòu)對鑄坯質(zhì)量和本身的有效澆鋼應(yīng)用不是最佳形式，有改善的要求和必要性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，采用新的銅管材質(zhì)，提高銅管的彈性模量；再采用新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，減小銅管變形量，保證銅管倒錐度適應(yīng)坯殼收縮規(guī)律，減輕銅管內(nèi)表面鍍層磨損，提高結(jié)晶器有效使用壽命和鑄坯質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，包括方形管本體，所述方形管本體的四面內(nèi)壁分別成型為內(nèi)陷的曲面，相鄰所述曲面之間通過圓角過渡。
[0006]優(yōu)選地，方形管本體壁厚為20?30mm，曲面弦高從方形管本體上口到中間部位逐漸減少，最大弦高值范圍1?3_。在結(jié)晶器彎月面高度處銅管曲面弦高最大、向下逐漸減少，在一半高度下弦高收縮到零、曲面恢復(fù)到平面結(jié)構(gòu)(附圖5)。曲面內(nèi)壁銅管相當(dāng)于將撓性梁改良成了拱形梁，受力結(jié)構(gòu)型式發(fā)生改變，同時角部壁厚加大提高了對拱形梁受力變形的支撐強(qiáng)度，銅管最大變形部位在高壓水作用下的向內(nèi)變形量會進(jìn)一步減小30?40%。
[0007]優(yōu)選地，圓角半徑10?30mm，使相鄰曲面相接部位接近切線形式過渡。
[0008]進(jìn)一步地，銅管材質(zhì)按質(zhì)量百分比計包括Zr 0.08?(λ 30%、Cr (λ 5?L 5%、0< lOOppm，余量為銅及不可避免的雜質(zhì)元素。機(jī)械性能滿足:抗拉強(qiáng)度σ b ^ 294MPa、屈服強(qiáng)度δ s彡235MPa、延伸率δ彡15%、硬度彡100ΗΒ。
[0009]本發(fā)明采用高彈性模量的CrZrCu材質(zhì)銅管代替目前AgCu材質(zhì)銅管，CrZrCu材質(zhì)硬度比AgCu材質(zhì)提高40%左右，冷試打壓最大變形量比相同條件下的AgCu材質(zhì)銅管減小15 ?30%。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、曲面結(jié)構(gòu)銅管內(nèi)壁在冷卻水壓力下的變形量大幅減少、并且變形平緩，避免了結(jié)晶器內(nèi)薄弱的初生坯殼受到銅管局部大變形部位的擠壓作用，曲面內(nèi)壁結(jié)構(gòu)具有提高結(jié)晶器倒錐度的作用，可以更好的適應(yīng)線收縮大的、包晶反應(yīng)鋼種的澆注生產(chǎn)，內(nèi)壁和坯殼間氣隙小，有利于補(bǔ)償結(jié)晶器內(nèi)液態(tài)和坯殼包晶反應(yīng)收縮量。
[0011]2、銅管內(nèi)壁弦高逐漸降低對初生坯殼有均勻穩(wěn)定的面部積壓作用，再加之角部銅壁厚度增大帶來的弱冷作用，可以減小坯殼與銅管內(nèi)壁之間的氣隙量，使鑄坯表面更加平整光滑。
[0012]3、平面結(jié)構(gòu)銅管高度中間部位的受力最大變形減小了坯殼周長，增大坯殼在結(jié)晶器下半部分氣隙量，足輥區(qū)域的水汽侵入結(jié)晶器下端銅管內(nèi)部區(qū)域，水汽增大坯殼表面渣中氟的活躍度，氟對銅管內(nèi)壁鍍層的侵蝕反應(yīng)加劇，導(dǎo)致銅管下口內(nèi)壁鍍層的大面積剝落；曲面內(nèi)壁結(jié)構(gòu)可以明顯減輕這種銅管內(nèi)壁鍍層剝落發(fā)生。
[0013]4、曲面結(jié)構(gòu)銅管內(nèi)壁和角部與坯殼的接觸比平面結(jié)構(gòu)銅管要輕柔，減輕了坯殼對銅管內(nèi)壁鍍層的磨損，可以提高銅管的有效使用壽命。
【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有銅管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為現(xiàn)有銅管的受力示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中銅管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中銅管的受力示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中銅管的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0016]如圖3和4所示，本實(shí)施例中的不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，包括方形管本體1，所述方形管本體1的四面內(nèi)壁分別成型為內(nèi)陷的曲面a，相鄰曲面a之間通過圓角過渡。方形管本體壁厚為20?30mm，曲面弦高從方形管本體上口到中間部位逐漸減少，在一半高度下弦高收縮到零、曲面恢復(fù)到平面結(jié)構(gòu)，最大弦高值范圍1?3mm，圓角半徑為10?30mmo
[0017]進(jìn)一步地，銅管采用高彈性模量的CrZrCu材質(zhì)銅管，按質(zhì)量百分比計包括Zr0.08?0.30%、Cr 0.5?1.5%、0 < lOOppm，余量為銅及不可避免的雜質(zhì)元素。機(jī)械性能滿足:抗拉強(qiáng)度σ b彡294MPa、屈服強(qiáng)度δ s彡235MPa、延伸率δ彡15%、硬度彡100ΗΒ。
[0018]CrZrCu材質(zhì)硬度比現(xiàn)有銅管AgCu材質(zhì)提高40%左右、冷試打壓最大變形量比相同條件下的AgCu材質(zhì)銅管減小15?30%。
[0019]上述結(jié)構(gòu)的曲面內(nèi)壁銅管相當(dāng)于將撓性梁改良成了拱形梁，受力結(jié)構(gòu)型式發(fā)生改變，同時角部壁厚加大提高了對拱形梁受力變形的支撐強(qiáng)度，銅管最大變形部位在高壓水作用下的向內(nèi)變形量會進(jìn)一步減小30?40%。
[0020]銅管內(nèi)壁弦高逐漸降低對初生坯殼有均勻穩(wěn)定的面部積壓作用，再加之角部銅壁厚度增大帶來的弱冷作用，可以減小坯殼與銅管內(nèi)壁之間的氣隙量，使鑄坯表面更加平整ο P-l LH
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，其特征在于:包括方形管本體，所述方形管本體的四面內(nèi)壁分別成型為內(nèi)陷的曲面，相鄰所述曲面之間通過圓角過渡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，其特征在于:所述方形管本體壁厚為20?30mm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，其特征在于:所述曲面弦高從方形管本體上口到中間部位逐漸減少，在一半高度下弦高收縮到零、曲面恢復(fù)到平面結(jié)構(gòu)，最大弦高值范圍1?3mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，其特征在于:所述圓角半徑10?30mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，其特征在于:銅管材質(zhì)按質(zhì)量百分比計包括Zr 0.08?0.30%,Cr 0.5?1.5%、0 < lOOppm，余量為銅及不可避免的雜質(zhì)元素。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，其特征在于:機(jī)械性能滿足:抗拉強(qiáng)度σ b彡294MPa、屈服強(qiáng)度δ s彡235MPa、延伸率δ彡15%、硬度彡100ΗΒ。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種不易變形的大方坯連鑄結(jié)晶器銅管，包括方形管本體，所述方形管本體的四面內(nèi)壁分別成型為內(nèi)陷的曲面，相鄰所述曲面之間通過圓角過渡。方形管本體壁厚為20～30mm，曲面弦高從方形管本體上口到中間部位逐漸減少，最大弦高值范圍1～3mm，圓角半徑10～30mm。銅管采用彈性模量更高的CrZrCu材質(zhì)，硬度和變形量都有所提高。曲面內(nèi)壁銅管相當(dāng)于將撓性梁改良成了拱形梁，受力結(jié)構(gòu)型式發(fā)生改變，內(nèi)壁弦高逐漸降低對初生坯殼有均勻穩(wěn)定的面部積壓作用，再加之角部銅壁厚度增大帶來的弱冷作用，可以減小坯殼與銅管內(nèi)壁之間的氣隙量，使鑄坯表面更加平整光滑。
【IPC分類】B22D11/04, C22C9/00, B22D11/059
【公開號】CN105290351
【申請?zhí)枴緾N201510773689
【發(fā)明人】張廣軍, 吳云剛, 朱國榮, 劉曉東, 喬俊杰, 趙宗華
【申請人】江陰興澄特種鋼鐵有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月13日