CN102642000A - 有效控制角部纵裂纹的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板 - Google Patents
有效控制角部纵裂纹的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板 Download PDFInfo
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Abstract
一种有效控制角部纵裂纹的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，窄面倒角铜板（1）与钢水接触的工作面包括两个倒角面、倒角面之间平面部分2，两个倒角面（3、4）在倒角面在结晶器上口宽度（5、6），下口的宽度（7、8）；其特征在于：倒角面在结晶器下口宽度（7、8）尺寸分别大于各自对应倒角面在结晶器上口宽度（5、6）的尺寸，这样从倒角面在结晶器上口到倒角面在结晶器下口在倒角面（3、4）上形成一个锥度，从而在结晶器内宽面、窄面坯壳收缩量不同的情况下通过倒角面上的锥度补偿，消除因宽面收缩量大而在倒角面上形成的气隙。优点在于，避免角部纵裂纹以及由此引发的漏钢事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别涉及一种有效控制角部纵裂纹的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，组合式板坯连铸倒角结晶器具有锥度补偿的窄面铜板。
背景技术
直角连铸板坯由于角部二维传热的特点使得连铸坯角部温度比较低，容易在矫直时落入钢的高温脆性区而产生角横裂纹缺陷。一直以来冶金工作者为解决直角连铸坯的角横裂纹问题作了大量工作，但因直角连铸坯角部二维传热的特点，使得直角连铸坯角横裂纹一直无法得到稳定的控制。另外，直角板坯连铸坯在热轧时，由于角部二维传热而使得边角部冷却比较快，这样在轧制钢板边部容易产生纵向条状“黑线”或折叠缺陷。
为此，近年来连铸板坯倒角结晶器技术在一些钢厂得到了应用，其目的就是将传统连铸坯的直角变为钝角，使角部的二维传热变为近一维传热，从而有效地提高了矫直区连铸坯角部温度，使其避开钢的高温脆性区，有利于消除连铸坯角横裂纹缺陷。同时与直角连铸坯相比，倒角连铸坯角部及其附近区域温度更加趋近一致，这样减少了角部因温度梯度大而产生的热应力，这也有利于对连铸坯角横裂纹的控制。同样，在倒角连铸坯热轧过程中，因连铸坯边角部由原来的二维传热变为准一维传热，所以角部温度得到了提高，角部与附近区域在轧制过程中的变形趋近于一致，所以可有效消除轧后钢板边部的“黑线”或折叠缺陷。
从现有钢厂应用倒角结晶器的效果来看，倒角结晶器可显著改善连铸坯角横裂纹角横裂纹缺陷以及轧后钢板的黑线或折叠缺陷。然而，在实际应用过程中，为了确保倒角连铸坯角部足够高的温度，倒角面两侧边长尺寸往往都比较大，基本都在30mm以上，而现有板坯连铸倒角铜板在结构设计上都没有考虑结晶器内宽面和窄面坯壳收缩量不同而对倒角部位坯壳生长以及支撑的影响，所以在实际生产过程中，结晶器内因宽面坯壳收缩量大而容易在倒角面上形成气隙，影响了倒角面部位的传热以及此处坯壳的正常生长，所以在倒角面上容易出现纵裂纹缺陷，甚至还会发生倒角面纵裂纹而引发的漏钢事故。
众所周知，连铸板坯宽面和窄面尺寸相差很大，一般宽面尺寸变动范围在1200-3200mm之间，而窄面尺寸则在150-450mm之间，所以在结晶器内宽面和窄面坯壳在凝固过程中所产生的收缩量会有很大的差别，这在浇铸直角连铸坯时可以通过调整宽面和窄面不同的倒锥度而予以补偿，但在浇铸倒角连铸坯时由于倒角面的存在则无法仅仅通过宽面和窄面倒锥度的设置而消除在倒角面上形成的气隙。所以，在窄面倒角铜板结构设计时，必须充分考虑结晶器内宽面和窄面坯壳凝固收缩量差异对倒角部位传热和坯壳生长的影响。
中国专利200720089029.7公开了一种矩形内腔横截面四个角为过渡曲面的板坯结倒角晶器，对该专利分析可发现，其倒角面上下口宽度相等，因而没有考虑结晶器内宽、窄面收缩量不同对倒角面坯壳传热和生长的影响。
中国专利200720175143.1公开了一种矩形内腔横截面四个角为圆弧过渡面的板坯结晶器，该专利倒角面上下口宽度相等，因而没有考虑结晶器内宽、窄面收缩量不同对倒角面坯壳传热和生长的影响。
中国专利200720067413.7公开了一种板坯结晶器，该专利所述窄面铜板内凹呈圆弧形。该设计没有明确关键部位的尺寸，而且倒角面上下口宽度相等，因而没有考虑结晶器内宽、窄面收缩量不同对倒角面坯壳传热和生长的影响。
中国专利200520089594.4公开了一种矩形内腔横截面四个角带凸沿的板坯结晶器，凸沿与宽面和窄面铜板夹角均45︒，倒角面上下口宽度相等，因而没有考虑结晶器内宽、窄面收缩量不同对倒角面坯壳传热和生长的影响。
中国专利200920035404.9公开了一种矩形内腔横截面四个角为圆弧过渡面的板坯结晶器，该专利所述圆弧过渡面两端分别与宽面和窄面铜板圆滑过渡，倒角面上下口宽度相等，因而没有考虑结晶器内宽、窄面收缩量不同对倒角面坯壳传热和生长的影响。
中国专利201020205143.3公开了一种倒角部位采用圆孔冷却水道的板坯结晶器，其圆孔水道冷却方式，不但结构形式复杂，并且难以维护清理，实用性较差，而且倒角面上下口宽度相等，因而没有考虑结晶器内宽、窄面收缩量不同对倒角面坯壳传热和生长的影响。
针对上述技术中存在的缺陷和不足，本发明提出了一种板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，目的是补偿结晶器内宽面收缩量大而在倒角面上形成的气隙，确保倒角面处坯壳均匀稳定生长。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效控制角部纵裂纹的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，它可以有效补偿结晶器内因宽面坯壳收缩量大而在倒角面上形成的空隙，从而增强倒角面处坯壳生长的均匀性，避免倒角面上纵裂纹缺陷出现以及由此可能引起的漏钢事故的发生。
本发明专利的技术方案如下：
本发明的窄面倒角铜板1与钢水接触的工作面包括两个倒角面、倒角面之间平面部分2，两个倒角面3、4在倒角面在结晶器上口宽度5、6，下口的宽度7、8；倒角面在结晶器下口宽度7、8尺寸分别大于各自对应倒角面在结晶器上口宽度5、6的尺寸，这样从倒角面在结晶器上口到倒角面在结晶器下口在倒角面3、4上形成一个锥度，从而在结晶器内宽面、窄面坯壳收缩量不同的情况下通过倒角面上的锥度补偿，消除因宽面收缩量大而在倒角面上形成的气隙。
倒角面3、4上锥度补偿量，即倒角面在结晶器上、下口的宽度差（第一结晶器上口宽度5和第一结晶器下口宽度7的宽度差，第二结晶器上口宽度6和第二结晶器下口宽度8的宽度差）a与连铸坯宽面和窄面尺寸的关系为：a=(0.06-0.20)×(w/n-1) mm，式中w和n分别代表连铸坯宽度和厚度尺寸，其中w适用范围为1200-3500mm，n适用范围为150–600mm。
第一结晶器上口宽度5、第二结晶器上口宽度6为20–100mm。
两个倒角面3、4与倒角面之间平面部分2之间的夹角为100–160度。
这样在结晶器内窄面和宽面铜板倒锥度一定的条件下，通过窄面铜板倒角面锥度补偿设计，避免因宽面坯壳收缩量大而在倒角面上形成空隙，使倒角面处坯壳和铜板保持良好接触，倒角面处坯壳生长更加均匀，避免角部纵裂纹以及由此引发的漏钢事故的发生。
附图说明
图1是结晶器窄面倒角铜板结构示意图。其中，窄面倒角铜板1、倒角面之间平面部分2、倒角面3、4，倒角面在结晶器上口宽度5、6，倒角面在结晶器下口宽度7、8，
图2是结晶器窄面倒角结晶器铜的俯视图。
图3是不采用本发明设计时倒角结晶器、坯壳以及倒角面上所形成气隙的俯视图。
a为倒角面上对结晶器内宽面坯壳收缩而设计的锥度补偿量（图2）以及不采用本发明设计时由于宽面坯壳收缩而在倒角面上形成的气隙大小（图3）。
具体实施方式
本发明的窄面倒角铜板1与钢水接触的工作面包括两个倒角面、倒角面之间平面部分2，两个倒角面3、4在倒角面在结晶器上口宽度5、6，下口的宽度7、8；倒角面在结晶器下口宽度7、8尺寸分别大于各自对应倒角面在结晶器上口宽度5、6的尺寸，这样从倒角面在结晶器上口到倒角面在结晶器下口在倒角面3、4上形成一个锥度，从而在结晶器内宽面、窄面坯壳收缩量不同的情况下通过倒角面上的锥度补偿，消除因宽面收缩量大而在倒角面上形成的气隙。
实施例1
某钢厂在连铸机浇铸220mm×1800mm连铸板坯时采用了本发明倒角结晶器铜板，倒角面5、6尺寸为50mm，倒角面3、4在结晶器上口处与工作面2之间的夹角为135°，倒角面上对结晶器内宽面坯壳收缩而设计的锥度补偿量a为0.50mm，窄面铜板锥度系数为1.10%，拉速为1.2m/min，所浇铸连铸板坯没有角部纵裂纹缺陷，所轧制20～40mm钢板表面没有黑线和折叠缺陷。
实施例2
某钢厂在连铸机浇铸250mm×2400mm连铸板坯时采用了本发明倒角结晶器铜板，倒角面5、6尺寸为60mm，倒角面3、4在结晶器上口处与工作面2之间的夹角为135°，倒角面上对结晶器内宽面坯壳收缩而设计的锥度补偿量a为1.20mm，窄面铜板锥度系数为1.15%，拉速为1.0m/min，所浇铸连铸板坯没有角部纵裂纹缺陷，所轧制20～60mm钢板表面没有黑线和折叠缺陷。
实施例3
某钢厂在连铸机浇铸300mm×2000mm连铸板坯时采用了本发明倒角结晶器铜板，倒角面5、6尺寸为60mm，倒角面3、4在结晶器上口处与工作面2之间的夹角为135°，倒角面上对结晶器内宽面坯壳收缩而设计的锥度补偿量a为1.0mm，窄面铜板锥度系数为1.25%，拉速为0.85m/min，所浇铸连铸板坯没有角部纵裂纹缺陷，所轧制40～80mm钢板表面没有黑线和折叠缺陷。
Claims (6)
1.一种有效控制角部纵裂纹的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，窄面倒角铜板（1）与钢水接触的工作面包括两个倒角面、倒角面之间平面部分2，两个倒角面（3、4）在倒角面在结晶器上口宽度（5、6），下口的宽度（7、8）；其特征在于：倒角面在结晶器下口宽度（7、8）尺寸分别大于各自对应倒角面在结晶器上口宽度（5、6）的尺寸，这样从倒角面在结晶器上口到倒角面在结晶器下口在倒角面（3、4）上形成一个锥度，从而在结晶器内宽面、窄面坯壳收缩量不同的情况下通过倒角面上的锥度补偿，消除因宽面收缩量大而在倒角面上形成的气隙。
2.根据权利要求1所述的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，其特征在于：倒角面（3、4）上锥度补偿量，即倒角面在结晶器上、下口的宽度差a与连铸坯宽面和窄面尺寸的关系为：a=(0.06-0.20)×(w/n-1) mm。
3.根据权利要求1所述的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，其特征在于：所述的倒角面在结晶器上、下口的宽度差a是指第一结晶器上口宽度（5）和第一结晶器下口宽度（7）的宽度差，第二结晶器上口宽度（6）和第二结晶器下口宽度（8）的宽度差。
4.根据权利要求1所述的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，其特征在于：板坯连铸倒角结晶器窄面铜板所适用连铸坯厚度为150–600mm、宽度为1200-3500mm。
5.根据权利要求1所述的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，其特征在于：第一结晶器上口宽度（5）、第二结晶器上口宽度（6）为20–100mm。
6.根据权利要求1所述的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，其特征在于：两个倒角面（3、4）与倒角面之间平面部分（2）之间的夹角为100–160度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120822 |