一种圆弧形窄面铜板结晶器制造技术

本发明专利技术涉及冶金金属凝固与连铸成型领域，特别涉及一种圆弧形窄面铜板结晶器，所述结晶器包括两个一端开有半圆形光滑弧面的窄面铜板(1)和两个平板形宽面铜板(2)，两个所述窄面铜板(1)的半圆形光滑弧面相对，两个宽面铜板(2)相对，所述窄面铜板(1)与宽面铜板(2)组装形成长方体结构；所述窄面铜板(1)与所述宽面铜板(2)之间为相切式光滑连接，两个所述宽面铜板(2)之间的距离与所述窄面铜板(1)半圆形槽的直径相等。本发明专利技术所产生的有益效果为：消除结晶器窄面与宽面铜板的接角，均匀连铸凝固坯壳断面四角端部的热应力；优化结晶器的铜板锥度，降低凝固坯壳与铜板间的气隙。

Circular arc narrow area copper plate crystallizer

The present invention relates to metal solidification and continuous casting forming technology, in particular to a circular arc narrow face copper crystallizer, the crystallizer comprises two end is provided with a semicircular arc smooth narrow face copper plate (1) and two flat wide face copper plate (2), two (the narrow face copper plate 1) the semi circular smooth arc, two wide face copper plate (2) relative to the narrow face copper plate (1) and the wide face copper plate (2) assembled to form a cuboid structure; the narrow face copper plate (1) and the wide face copper plate (2) is a smooth connection between tangent type. Two of the wide face copper plate (2) and the distance between the narrow face copper plate (1) is equal to the diameter of the semicircle groove. The invention has the beneficial effect is: to eliminate the narrow face and wide plate angle, uniform continuous casting billet shell section four corner thermal stress; optimization of mold taper copper, reduce the gap between the solidified shell and copper.

【技术实现步骤摘要】
一种圆弧形窄面铜板结晶器
本专利技术涉及冶金金属凝固与连铸成型
，尤其涉及一种圆弧形窄面铜板结晶器。
技术介绍
随着连铸技术的不断进步，包括一些高合金、高品质、高裂纹敏感性钢种在内的可浇铸钢种与可浇筑断面不断扩大，极大的促进了冶金工业技术的发展。近年来大板坯连铸机的铸坯厚度已经达到250～600mm厚度，大矩形坯厚度更是达到500mm。由于结晶器窄、宽面接角处热应力集中，连铸坯角部的冷却热应力集中，铸坯断面的增大带来的不利影响是：弯曲、矫直过程中的应力集中导致铸坯角部裂纹的增加。目前的解决方法为：1)中国技术专利ZL02214026.3，专利技术创造名称：板坯连铸结晶器窄边铜板提供了一种带侧面倒角的结晶器窄面铜板，其工作面两边制造有6～10mm×45°的等腰三角形；2)中国技术专利号ZL200720089029.7，专利技术创造名称：一种板坯结晶器提供了一种板坯结晶器内腔矩形截面的四个角为过渡曲面，窄面铜板与宽面铜板的接触面和曲面交界处圆弧倒角圆弧倒角半径为2～10mm，其倒角的曲线形状和尺寸大小都是不变的；3)申请号201110232530.5的专利技术专利，名称：一种具有漏斗形曲面形状的带倒角结晶器窄边铜板提供了一种结晶器，其窄边铜板与钢水接触的工作面包括中间区域和两侧的两个倒角区域，其中铜板的上部为夹角40°～75°的直边倒角，铜板下部为圆弧倒角，所述工作面为上大下小的漏斗形曲面。由此可以看出，传统连铸用结晶器除了采用上大下小的锥度，就是采用带有一定倒角，其中倒角面的形式有平面和各种各样的曲面，虽也有考虑到倒角斜面的锥度，即窄面的锥度，但未曾完成或者彻底解决倒角处冷却热应力的集中，并不能进一步降低或消除结晶器倒角面的凝固收缩应用，势必会导致倒角面上冷却效果差，并进一步导致结晶器内的铸坯会产生裂纹。针对上述技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提出了一种圆弧形窄面铜板结晶器，通过将宽面铜板间距设计为窄面铜板圆弧直径长度，有效降低结晶器角部的热应力集中，增强了倒角面处凝固坯壳的凝固均匀性。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种圆弧形窄面铜板结晶器，通过将宽面铜板间距设计为窄面铜板圆弧直径长度，有效降低结晶器角部的热应力集中，增强了倒角面处凝固坯壳的凝固均匀性，降低或消除了铸坯边角部裂纹缺陷，提高了宽、窄面铜板的使用寿命。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种圆弧形窄面铜板结晶器，所述结晶器包括两个一端开有光滑半圆形弧面的窄面铜板1和两个平板形宽面铜板2，两个所述窄面铜板1的半圆形光滑弧面相对，两个宽面铜板2相对，所述窄面铜板1与宽面铜板2组装形成带有腔体的长方体结构；所述窄面铜板1与所述宽面铜板2之间为相切式光滑连接，两个所述宽面铜板2之间的距离与所述窄面铜板1半圆形槽的直径相等。将窄面铜板1设计为一端开有光滑半圆形弧面结构，能够达到或消除具有窄、宽接角的原有结晶器因应力集中产生的角部、对角及表面处裂纹；将窄面铜板与宽面铜板设计为相切式光滑连接，能够消除结晶器窄面铜板与宽面铜板的接角，均匀原连铸凝固坯壳端面四角的热应力，消除热应力集中。进一步的，所述结晶器铜板的锥度范围为0.00～1.00％/m。结晶器铜板的锥度由结晶器窄面铜板与宽面铜板成倒锥形的非平行对称实现，具有锥度的宽面铜板与窄面铜板一起形成结晶器的锥度，此种锥度与现有结晶器窄面铜板非平行对称分布、宽面铜板平行对称分布的方式相比，不仅可以降低窄面铜板因锥度大引起的磨损严重等问题，而且可以降低宽面铜板与铸坯坯壳间的气隙。进一步的，所述锥度满足公式式中：—结晶器的锥度；ξ—结晶器的上、下缘端面面积之比；L—结晶器上下缘间的垂直长度，单位是m。进一步的，所述窄面铜板距结晶器上缘li垂直距离的端面的圆弧直径根据结晶器锥度可分为恒定值与非恒定值，所述窄面铜板的端面的圆弧直径为恒定值时，结晶器锥度等于0，所述窄面铜板的端面的圆弧直径为非恒定值时，结晶器锥度不等于0，对于非恒定值的窄面铜板的端面的圆弧直径，距窄面铜板上缘垂直距离li处的圆弧直径可由下式得到：式中：Li—距结晶器上缘li垂直距离的窄面铜板的端面的圆弧直径，单位为mm；L1—结晶器窄面铜板上缘端面的圆弧的直径，单位为mm；L2—结晶器窄面铜板下缘端面的圆弧的直径，单位为mm；L—结晶器上下缘端面间的垂直长度，单位为m；li—距离窄面铜板上缘垂直距离li处，单位mm。窄面铜板的断面的圆弧直径为窄面截面宽度，结晶器上缘为结晶器入口端，结晶器下缘为结晶器出口端。距离窄面铜板上缘垂直距离li处半圆形弧面的圆弧直径是以距离宽面铜板上缘垂直距离为li处两宽面铜板的垂直间距，圆弧弧线长度为以该间距为直径的圆的周长的一半，窄面铜板圆弧两端与宽面铜板为相切式的光滑连接。进一步的，所述窄面铜板与宽面铜板的组合方式为组合式或一体式。组合式是指根据连铸坯断面尺寸的需要，将两块窄面铜板与两块宽面铜板拼成与连铸体断面尺寸相符的腔体断面，形成组合式结晶器；而一体式是指直接将两块窄面铜板与两块宽面铜板一起加工，相当于一个长方体中掏出一个圆弧形长方体后形成一个结晶器腔体。组合式结晶器能够根据连铸坯的需要进行尺寸的更换，能够满足不同断面尺寸连铸坯的要求，有利于提高组合式结晶器的使用效率；一体式结晶器虽然不能更改断面尺寸，但是能够用于某一断面尺寸连铸体，提高了制备过程中的效率。进一步的，所述组合式分为定断面尺寸和可调断面尺寸。定断面尺寸是指窄面铜板的断面宽度为定值，同时两窄面铜板之间长度不可调；可调断面尺寸是指窄面铜板能够沿着宽面铜板的长度方向移动，形成一个窄面铜板断面宽度为定值，而两窄面铜板之间长度可调的结晶器。进一步的，所述窄面铜板与宽面铜板选用的材质为铜基耐磨材料，所述窄面铜板与宽面铜板的工作层敷有镀层，所述镀层的材质是CoNi合金，所述镀层的厚度大于0.03mm。上述铜基耐磨材料包括纳米铜、Cu-Cr-Zr及Cu-Ag合金等，铜基耐磨材料具有良好的导热性与耐磨性，主要作用是增强铜板的抗磨性，提高铜板寿命；在窄面铜板与宽面铜板的工作层敷有镀层，镀层起到抗磨减磨，提高结晶器铜板的使用寿命的作用。进一步的，所述窄面铜板与宽面铜板组成的结晶器适用于直结晶器或弧形结晶器。进一步的，所述结晶器适用于厚度为10～600mm的连铸板坯。本专利技术有益效果如下：(1)本专利技术一种圆弧形窄面铜板结晶器能够有效消除结晶器窄面与宽面铜板的接角，均匀连铸凝固坯壳断面四角端部的热应力；(2)本专利技术一种圆弧形窄面铜板结晶器能够优化结晶器的铜板锥度，降低凝固坯壳与铜板间的气隙；(3)本专利技术一种圆弧形窄面铜板结晶器能够降低或消除结晶器倒角面的凝固收缩应用，进而降低结晶器内的铸坯产生裂纹，并可以有效降低单一锥度结晶器的铜板磨损。附图说明图1为一种圆弧形窄面铜板结晶器时的整体结构示意图；图2为一种圆弧形窄面铜板结晶器时的整体俯视图；图3为一种圆弧形窄面铜板结晶器时窄面铜板结构示意图；图4为一种圆弧形窄面铜板结晶器时窄面铜板的俯视图；图5为一种圆弧形窄面铜板结晶器时窄面铜板的剖面图；图6为一种圆弧形窄面铜板结晶器时窄面铜板的左视图；图7为一种圆弧形窄面铜板结晶器时窄面铜板剖面的正视图；图8为一种圆弧形窄面铜板结晶器的一体式式整体结构示意图；图9为一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆弧形窄面铜板结晶器，其特征在于，所述结晶器包括两个一端开有光滑半圆形弧面的窄面铜板(1)和两个平板形宽面铜板(2)，两个所述窄面铜板(1)的半圆形光滑弧面相对，两个宽面铜板(2)相对，所述窄面铜板(1)与宽面铜板(2)组装形成带有腔体的长方体结构；所述窄面铜板(1)与所述宽面铜板(2)之间为相切式光滑连接，两个所述宽面铜板(2)之间的距离与所述窄面铜板(1)半圆形槽的直径相等。

【技术特征摘要】
1.一种圆弧形窄面铜板结晶器，其特征在于，所述结晶器包括两个一端开有光滑半圆形弧面的窄面铜板(1)和两个平板形宽面铜板(2)，两个所述窄面铜板(1)的半圆形光滑弧面相对，两个宽面铜板(2)相对，所述窄面铜板(1)与宽面铜板(2)组装形成带有腔体的长方体结构；所述窄面铜板(1)与所述宽面铜板(2)之间为相切式光滑连接，两个所述宽面铜板(2)之间的距离与所述窄面铜板(1)半圆形槽的直径相等。2.根据权利要求1所述的一种圆弧形窄面铜板结晶器，其特征在于，所述结晶器铜板的锥度范围为0.00～1.00％/m。3.根据权利要求2所述的一种圆弧形窄面铜板结晶器，其特征在于，所述锥度满足公式式中：▽—结晶器的锥度；ξ—结晶器的上、下缘端面面积之比；L—结晶器上下缘间的垂直长度，单位是m。4.根据权利要求3所述的一种圆弧形窄面铜板结晶器，其特征在于，所述窄面铜板距结晶器上缘li垂直距离的端面的圆弧直径根据结晶器锥度可分为恒定值与非恒定值，所述窄面铜板的端面的圆弧直径为恒定值时，结晶器锥度等于0，所述窄面铜板的端面的圆弧直径为非恒定值时，结晶器锥度不等于0，对于非恒定值的窄面铜板的端面的圆弧直径，距窄面铜板上缘垂直距离li处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，杨利彬，郭俊祥，张昌泉，董睿，林腾昌，汪成义，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11