CN105108082A

CN105108082A - 连铸结晶器的窄面铜板

Info

Publication number: CN105108082A
Application number: CN201510585333.XA
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 赵家亮; 黄国团; 马超; 廖春谊; 郭明源
Original assignee: Xixia Longcheng Special Material Co Ltd
Current assignee: Xixia Longcheng Special Material Co Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2015-12-02

Abstract

本发明公开了一种连铸结晶器的窄面铜板，包括工作铜板和背板，所述工作铜板内设置冷却机构，所述工作铜板的背面上部通过固定支撑件与所述背板连接，所述工作铜板的背面下部通过弹性支撑件与所述背板连接；本发明采用上部固定支承下部设置弹性支承的结构形式，使得结晶器中的钢坯始终紧贴铜板面，时刻保持极佳的散热性，保证钢坯的生产质量，在同等资源条件下最大限度的发挥了其实用价值，值得应用与推广。

Description

连铸结晶器的窄面铜板

技术领域

本发明涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别是一种连铸结晶器的窄面铜板。

背景技术

随着世界冶金技术的发展，现代连铸技术不断进步，可浇铸钢种不断扩大，一些高合金、高品质、高裂纹敏感性钢种已经不断在大型钢铁企业连铸生产流程中得以生产；这其中主要的技术进步之一是大断面铸坯连铸技术的发展；大断面铸坯连铸技术的发展，钢材的压缩比增加，钢材的产品质量提高；但铸坯断面的增大带来的不利影响就是：在连铸过程中由于铸坯体积较大，在凝固的过程中其由液相变为固相时，体积收缩使得在结晶器下部的空腔中，铸坯与结晶器铜板之间产生间隙，从而严重影响了铸坯的散热，使其下部拉出的钢坯表面产生大量的裂纹以及边角开裂率高的现象，而且由于散热较慢使铸坯外皮过薄可能导致压力不均匀造成铸坯表面产生压痕，尤其是近年来大板坯连铸机的铸坯厚度已经达到220～450mm厚度以上，大方坯和大矩形坯厚度更是达到了350～500mm以上，如果由于产生间隙较大导致散热不均匀，轻则停机检查，重则受压造成钢坯钢皮破裂导致钢水泄漏的严重生产事故；在CN202415652中公开了一种内型腔可调式板坯结晶器，包括结晶器单体，结晶器单体包括两个相对且活动设置的夹持体，所述夹持体包括由一块铜板和多块钢板围成的密闭冷却水腔，所述铜板设置于两冷却水腔相对面；所述结晶器单体还包括两个相对且活动设置于所述两夹持体之间的内夹体，所述内夹体包括由一块铜板和多块钢板围成的密闭冷却水腔，所述铜板设置于两冷却水腔相对面；所述夹持体和内夹体的铜板共同围成了所述结晶器单体的内型腔，所述夹持体设置有固定内夹体的可调紧固装置，该结晶器只需用一套夹持体配以多套内夹体即可生产多种规格的板坯，其在增强了结晶器的适应性，然而并未充分考虑到钢水在结晶过程中体积的缩小带来的问题，收缩的体积会使得结晶器的下部的钢坯与结晶器窄板的内壁出现导热不良的现象发生。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，公开了一种在弹性支撑件的作用下使得钢水在凝固的过程中钢坯始终紧贴结晶器内壁的连铸结晶器的窄面铜板。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：

一种连铸结晶器的窄面铜板，包括工作铜板和背板，所述工作铜板内设置冷却机构，所述工作铜板的背面上部通过固定支撑件与所述背板连接，所述工作铜板的背面下部通过弹性支撑件与所述背板连接。

所述工作铜板的两侧面下部设置凹面。

所述固定支撑件与弹性支撑件的分布区域从工作铜板两侧面的凹面起始端连线处分开。

所述凹面与工作铜板侧面上部的高度差为0.05～0.25㎜。

所述凹面的起始端设置在距离工作铜板上端1/5～1/3距离处。

所述凹面为平面。

本发明的有益效果：

1.采用工作铜板的背面上部通过固定支撑件与背板相连接，背面下部通过弹性支撑件与背板相连接，在本装置装配成结晶器后，由于上部固定，因此利于钢水倾倒与钢坯外壳的形成，在下部牵引辊的牵引下使形成的钢坯向下移动，由于钢水凝结使体积缩小，并在钢坯与结晶器铜板侧壁之间产生空气层，这严重影响了钢坯的散热性，因此采用在下部设置弹性支撑的结构，使工作铜板的下部具备一定的形变范围，进而保证结晶器铜板紧贴铸坯。

2.为了保证弹性的效果，在工作铜板下部设置宽度小于上部宽度的凹面，通过实验优选的采用凹面与侧面上部高度落差在0.05～0.25毫米之间形成的凹平面，整个面加工一次装夹成型，保证其能够与宽板侧壁之间产生极小的缝隙，实现一种似接非接的临界状态，不仅能够保证工作铜板下部的自由活动也保证具备很好的密封性，从而可以防止钢渣的侵入。

3.将凹面的起始端设置在工作铜板自上端向下的五分之一至三分之一处，这种设计方式使得上部通过背板与结晶器的宽板限位固定，可以防止整板活动导致的钢水泄漏的现象，也为下部的弹性支撑件提供了较长的形变距离，避免形变点集中造成的工作铜板长期使用性能下降的现象。

4.采用的工作铜板内设置冷却机构，也可在工作铜板背部直接连冷却机构，然后在连接固定支撑与弹性支撑，这两种设计均能实现工作铜板很好的散热以及工作铜板下部的自由移动，而直接设置在工作铜板的冷却机构，可以设置成散热水槽或散热水孔，以此来增强散热效果，由于具备独立的冷却机构使得本装置具备很好的适应性。

5.本发明克服了长期以来在连铸结晶器领域，本领域技术人员因为担心漏钢和其内高温的因素不敢将连铸中的工作铜板设计为活动式的技术偏见，为本领域的技术创新提供了新的方向。

本发明采用上部固定支撑下部设置弹性支撑的结构形式，使得结晶器中的钢坯始终紧贴工作铜板面，时刻保持极佳的散热性，保证钢坯的生产质量，在同等资源条件下最大限度的发挥了其实用价值，值得应用与推广。

附图说明

图1是本发明的侧面结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是本发明的正面结构示意图；

图4是本发明凹面处的结构放大示意图；

图5是本发明凹面处的另一种实施方式；

图6是本发明另一种俯视的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步的说明本发明的优越性，对本发明的性能进行不同数据的测试：

第一组：采用相同的结晶器铜板分别采用全部固定连接和本发明的结构形式，分别测试钢坯的裂纹情况、边角开裂率和使用寿命，获得的实验数据如下表所示：

名称	裂纹率%	边角开裂率%	使用寿命（万吨）
				全部固定连接	10～13	10～12	3～6
本发明	1～1.5	0.9～2	12～15

注：本组实验测试为生产200～240毫米不锈钢板获得的数据，连续对200套设备进行测试获得的平均范围值。

由上表可以看出虽然采用相同结晶器铜板均应用在生产200～240毫米厚度的不锈钢连铸结晶器中，经过200套设备连续不断的生产获得平均数值可以看出，本发明不仅减少了裂纹率而且边角开裂率与使用寿命也得到了极大的提升且未增加成本；由于全部弹性连接和上部弹性下部固定的方式，在试验中由于漏钢因此未采用上述结构。

第二组：采用本发明上部固定支撑下部弹性支撑的方式，分别设置凹平面、斜角面、倒斜角面和曲面，分别测试密封性与摩擦系数，获得的数据如下：

名称	密封性	摩擦系数
			斜角面	优	0.17～0.2
倒斜角面	良	0.1～0.15
			曲面	优	0.18～0.22
凹平面	优	0.7～0.9

注：本组实验测试为每项测试200次，密封性的测试是采用1.8米长的铜板在其下部分别设置在1/3、1/4、1/5处为起始端获得的平均数据。

由上表可以看出尽管均采用工作铜板上部宽度大于下部宽度且均在本发明高度落差范围内，但获得的密封性与摩擦系数相差较大，而采用凹平面的方式不仅获得的密封性优而且摩擦系数小，利于弹性支撑的同时保证密封性，且具有很好的密封效果，优化的试验方案在凹平面处设置石墨层，其高度小于等于凹面的高度差，可使得摩擦系数减小至0.03且密封性非常好，装配在成型后可承受10个大气压高压水2小时冲击无泄漏。

第三组：采用本发明上部固定支撑下部弹性支撑的方式，分别在1/5、1/4、1/3处设置凹面起始点，分别测试下端的安全形变位移和形变次数，获得的数据如下：

名称	安全形变位移（毫米）	形变次数（往返次数）	边角开裂率%
				1/5处	8～11	3.5～4万次	1.8～2.0
1/4处	4～5	4.5～5万次	0.9～1.2
				1/3处	2～3	2～2.5万次	1.5～1.7

注：本组实验测试为每项测试200次，生产320*280mm方坯的1.8米长铜板在其下部分别设置在1/3、1/4、1/5处为起始端获得的平均数据。

由上表可以看出在1/4处综合性能最佳，不仅安全形变次数达到最佳而且边角开裂率为0.9～1.2之间，可见，在此处安全形变位移为最佳。

以下结合具体实施例进一步说明本发明的优越性：

如图1-4所示：实施例一：

一种连铸结晶器的窄面铜板，包括工作铜板1和背板3，所述工作铜板1内设置冷却机构7，所述工作铜板1的背面上部通过固定支撑件2与所述背板3连接，所述工作铜板1的背面下部通过弹性支撑件4与所述背板3连接。

所述工作铜板1的两侧面下部设置凹面5。

所述固定支撑件2与弹性支撑件4的分布区域从工作铜板1两侧面的凹面5起始端连线处分开。

所述凹面5与工作铜板侧面上部的高度差为0.1㎜。

所述凹面5的起始端设置在距离工作铜板1上端1/4距离处。

所述凹面5为平面。

所述固定支撑件2为螺栓支撑件，所述弹性支撑件4为弹簧支撑件。

所述冷却机构7为设置在工作铜板1背部的水柱。

所述工作铜板1与背板3的上部距离小于下部距离。

实施例一生产实践，某钢厂3台中薄板坯高拉速铸机结晶器，钢包容量150t，板坯尺寸为900mm×135mm，连铸机半径为5m，冶金长度24.2m，设计拉速为1.8～2.6m/min，获得钢板的裂纹率11～13%，边角开裂率为10～11%，该高拉速铸机结晶器平均寿命为470炉。

该结晶器使用本发明的设计后，获得的钢板裂纹率为1.5～2%，边角开裂率为1.3～1.7%，减少了钢板裂纹与边角开裂的发生，大大提高了产品的质量，同时该高拉速铸机结晶器平均寿命延长为800炉，大幅度提高了中薄板坯连铸结晶器的寿命。

如图1-4所示：实施例二：

所述工作铜板1的两侧面下部设置凹面5。

所述凹面5与工作铜板侧面上部的高度差为0.15㎜。

所述凹面5的起始端设置在距离工作铜板1上端1/5距离处。

所述冷却机构7为设置在工作铜板背部的水槽。

实施例二生产实践，某钢厂5台低碳方坯拉速铸机结晶器，钢包容量250t，方坯尺寸为320mm×280mm，连铸机半径为5m，冶金长度25.6m，设计拉速为0.8～1.6m/min，常规获得钢板的裂纹率8～10%，边角开裂率为9～11%，该高拉速铸机结晶器平均寿命为530炉。

该结晶器使用本发明的设计后，获得的钢板裂纹率为1.3～1.8%，边角开裂率为1.1～1.35%，减少了钢板裂纹与边角开裂的发生，大大提高了产品的质量，同时该高拉速铸机结晶器平均寿命延长为900炉，大幅度提高了低碳方坯连铸结晶器的寿命。

如图1-3和5所示：实施例三：

所述工作铜板1的两侧面下部设置凹面5。

所述凹面5与工作铜板侧面上部的高度差为0.20㎜。

所述凹面5的起始端设置在距离工作铜板1上端1/3距离处。

所述冷却机构7为设置在工作铜板1背部的水槽或水柱。

所述凹面5为平面。

所述凹面5处设置石墨层6。

实施例三生产实践，某钢厂7台不锈钢方坯拉速铸机结晶器，钢包容量150t，方坯尺寸为220mm×200mm，连铸机半径为6m，冶金长度23.5m，设计拉速为0.9～1.9m/min，常规获得钢板的裂纹率9.8～11.5%，边角开裂率为8.9～10.1%，该高拉速铸机结晶器平均寿命为385炉。

该结晶器使用本发明的设计后，获得的钢板裂纹率为0.9～1.2%，边角开裂率为0.9～1.15%，减少了钢板裂纹与边角开裂的发生，大大提高了产品的质量，同时该高拉速铸机结晶器平均寿命延长为970炉，大幅度提高了不锈钢方坯连铸结晶器的寿命。

如图1、3、5和6所示：实施例四：

所述工作铜板1的两侧面下部设置凹面5。

所述凹面5与工作铜板侧面上部的高度差为0.25㎜。

所述凹面5的起始端设置在距离工作铜板1上端1/4距离处。

所述工作铜板包括支撑板8与铜板本体10，所述铜板本体10通过螺栓9固定在支撑板8上，所述支撑板8与铜板本体1之间形成冷却槽。

所述凹面5为平面。

所述凹面5处设置石墨层6。

实施例四生产实践，某钢厂5台薄钢板连铸机结晶器，钢包容量120t，板坯尺寸为1000mm×50mm，连铸机半径为6.5m，冶金长度19.5m，设计拉速为0.8～1.5m/min，常规获得钢板的裂纹率12.8～14.5%，边角开裂率为7.9～9.3%，该高拉速铸机结晶器平均寿命为552炉。

该结晶器使用本发明的设计后，获得的钢板裂纹率为1.1～1.5%，边角开裂率为1.21～1.36%，减少了钢板裂纹与边角开裂的发生，大大提高了产品的质量，同时该高拉速铸机结晶器平均寿命延长为1306炉，大幅度提高了不锈钢方坯连铸结晶器的寿命。

Claims

1.连铸结晶器的窄面铜板，包括工作铜板和背板，所述工作铜板内设置冷却机构，其特征在于：所述工作铜板的背面上部通过固定支撑件与所述背板连接，所述工作铜板的背面下部通过弹性支撑件与所述背板连接。

2.如权利要求1所述的连铸结晶器的窄面铜板，其特征在于：所述工作铜板的两侧面下部设置凹面。

3.如权利要求2所述的连铸结晶器的窄面铜板，其特征在于：所述固定支撑件与弹性支撑件的分布区域从工作铜板两侧面的凹面起始端连线处分开。

4.如权利要求2所述的连铸结晶器的窄面铜板，其特征在于：所述凹面与工作铜板侧面上部的高度差为0.05～0.25㎜。

5.如权利要求2所述的连铸结晶器的窄面铜板，其特征在于：所述凹面的起始端设置在距离工作铜板上端1/5～1/3距离处。

6.如权利要求2所述的连铸结晶器的窄面铜板，其特征在于：所述凹面为平面。