CN105108085B - 金属连铸结晶器窄面铜板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属连铸结晶器窄面铜板，包括一个背面通过连接件与背板相连接的工作铜板，所述连接件设置在所述工作铜板的背面的填充件上，所述连接件通过其上设置的凸起与所述背板之间构成冷却剂间隙；本发明采用在工作铜板背面设置凹槽，并在其中设置上部带有螺栓填充件的结构形式，增强工作铜板与背板的结构强度，减少连接件的数量，从而减少冷却剂在其中的阻力；通过对工作铜板的预应力处理，延长了使用寿命；本发明结构简单，操作简便，值得推广与应用。

Description

金属连铸结晶器窄面铜板

技术领域

本发明涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别是一种金属连铸结晶器窄面铜板。

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，需要释放大量的热来保证固化的效果，若铜板导热效果不佳则极易导致散热不通畅，固化效果不佳的现象，在牵引辊牵引时若固化外皮过薄则极易导致受压变形，轻则影响钢坯质量重则可能由于受压造成钢坯钢皮破裂导致钢水泄漏的严重生产事故。

中国实用新型专利 ZL02214026.3（公告号 CN2547438Y，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，其倒角尺寸为 6～10mm，角度为 45度。该专利并未有指出侧面倒角的冷却方式，不利于一个水平面上产品冷却的一致性。CN201744629Y的专利，公开了一种连铸用组合结晶器的窄面铜板，其虽然设置较为全面的冷却槽，但是冷却面较小势必会影响冷却的效果，造成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，公开一种中部设置液冷面的倒角窄板。

为了实现上述目的所采用的技术方案：

一种金属连铸结晶器窄面铜板，包括一个背面通过连接件与背板相连接的工作铜板，所述连接件设置在所述工作铜板的背面的填充件上，所述连接件通过其上设置的凸起与所述背板之间构成冷却剂间隙。

进一步的，所述工作铜板的背面设置连接件处设置凹槽，所述凹槽内设置与其形状相匹配的填充件。

进一步的，所述凹槽为燕尾槽或T型槽。

进一步的，所述连接件为螺栓，所述螺栓下部与所述填充件设计为一体。

进一步的，所述凸起为套设在所述连接件上的套筒。

进一步的，所述凸起与螺栓设计为一体。

进一步的，所述填充件为硬质件。

进一步的，所述螺栓外壁设置镀铬层。

进一步的，所述硬质件为钢制件。

进一步的，所述填充件上部与工作铜板的背面平齐。

本发明在工作铜板背面设置凹槽，并在凹槽内设置填充件的形式，增大了铜板与填充件的接触面积并提高支撑力，将凹槽设计为燕尾槽或T型槽，以此来增强稳定性，降低填充件从工作铜板背面脱落的风险；在填充件上设置螺栓，并将螺栓与填充件设计为一体，能够增大连接的强度，减少螺栓的设置数量。

在螺栓中部设置凸起能够支撑背板，使得背板与工作铜板背面产生冷却剂间隙，而凸起即可与螺栓设计为一体的固定形式，来保证支撑力，同时仅仅在螺栓与背板的接触面处设置凸起，减少了冷却剂中的阻力块的形状，进而减小了冷却剂在冷却间隙内的阻力；为了保证冷却的质量在背板与工作铜板的边侧设置密封壁，从而保证在工作铜板与背板装配后其不会由于水压过大导致从两侧泄露冷却剂的现象。

采用的凸起也可设计为孔径大于螺栓直径的圆筒，根据设计的需要采用中部或下部或上部或整体镂空的圆筒，使得在铜板使用废弃后可以将圆筒取下重复利用，也可设计为螺母的形式，由于螺纹的下端至填充件的距离相同，使得螺母的形式得以实现。

采用的工作铜板与填充件均经过预应力处理，能够减少由于工作铜板受热造成的工作铜板内应力聚集的现象，延长了工作铜板的使用寿命，避免了由于内应力聚集造成填充件与工作铜板产生间隙或翘板的现象，采用的填充件与工作铜板背面相平齐，减少了冷却剂的流动阻力。

本发明采用在工作铜板背面设置凹槽，并在其中设置上部带有螺栓填充件的结构形式，增强工作铜板与背板的结构强度，减少连接件的数量，从而减少冷却剂在其中的阻力；通过对工作铜板的预应力处理，延长了使用寿命；本发明结构简单，操作简便，值得推广与应用。

附图说明

图1是本发明的侧面结构示意图；

图2是本发明的连接件处的第一种结构示意图；

图3是本发明的连接件处的第二种结构示意图；

图4是本发明的连接件处的第三种结构示意图；

图5是本发明的燕尾型的凹槽结构示意图；

图6是本发明的T型槽的结构示意图；

图7是本发明装配孔处的局部结构示意图；

图8是本发明圆筒的局部结构示意图。

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常规的螺栓连接和本发明的结构形式，分别测试钢坯的裂纹情况和使用寿命，获得的实验数据如下表所示：

名称	裂纹率%	使用寿命（万吨）
			常规螺栓连接	7～8	6～8
本发明	0.5～1.3	13～15

注：本组实验测试为生产200*240毫米不锈钢板、900*20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的不锈钢板和900*20钢板的连铸结晶器中，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使用寿命大大提升，由此可以看出本发明具备良好的导热性能。

第二组：采用本发明的连接方式、常规工作铜板背面设置凸台螺栓连接和平面螺栓连接，分别测试单位面积（1平方米）工作铜板获得相同强度所用的螺栓数量和使用寿命，获得的数据如下：

名称	螺栓数量	使用寿命（万吨）
			本发明连接方式	50～70	13～15
凸台螺栓连接	110～130	9～11
			平面螺栓连接	180～200	6～8

注：本组实验测试200次，实验采用1.8米长的铜板凸台面积为4～8平方厘米，采用的螺栓为M16/M12的细牙钢制螺栓获得的平均数据。

由上表可以看出尽管均采用相同性能的螺栓，但是要想获得相同的连接强度，本发明仅需50～70个螺栓即可实现，而凸台螺栓连接与平面螺栓连接，其由于需要设置螺栓数量多则导致工作铜板背面的导热面减少，然而数量众多的螺栓并没有延长使用寿命，而本发明不仅结构稳定而且导热面增大，使得使用寿命大大增加。

第三组：本发明采用分别施加预应力然后装配再次施加预应力的方式、常规铜板预应力和装配后预应力的方式，分别测试其相对与常规铜板提高的结构强度和使用寿命。

名称	提高的结构强度	使用寿命
			本发明	150～160Mpa	13～15万吨
常规铜板预应力	50～60Mpa	8～10万吨
			装配后预应力	80～100Mpa	10～12万吨

注：本组实验测试200次，实验采用2.8米长的铜板对其进行最佳预应力处理，测试其弯拉强度与使用寿命。

由上表可以看出，同样是采用预应力的方式，普通铜板预应力其提高的结构强度仅有50～60Mpa，使用寿命较常规的铜板提高了2万吨左右；同样的材料与结构，但是采用的预应力方式不同时，而产生的结构却大不相同，如果将填充件与工作铜板装配完毕后进行预应力处理，则结构强度提高了80～100兆帕，使用寿命为10～12万吨，提高幅度不是很大，然后对填充件与工作铜板分别施加预应力然后进行装配后再次施加预应力的方式却使得结构强度与使用寿命有了很大的提升，使得弯拉强度提高了150～160Mpa，使用寿命达到13～15万吨，究其原因发现两者施加预应力在装配后再施加预应力的方式，其能够在装配后施加预应力的方式将两者预应力而产生的内应力抵消，相互协同的作用下从而不仅提高了结构强度也增加了使用寿命。

以下结合附图1～8具体实施例进一步说明本发明的优越性：

实施例一：

一种金属连铸结晶器窄面铜板，包括一个背面通过连接件3与背板2相连接的工作铜板1，所述连接件3设置在所述工作铜板1的背面的填充件4上，所述连接件3通过其上设置的凸起6与所述背板2之间构成冷却剂间隙5。

进一步的，所述工作铜板1的背面设置连接件3处设置凹槽，所述凹槽内设置与其形状相匹配的填充件4。

进一步的，所述凹槽7为燕尾槽。

进一步的，所述连接件3为螺栓32，所述螺栓32下部与所述填充件4设计为一体。

进一步的，所述凸起33a与螺栓设计为一体。

进一步的，所述填充件4为硬质件，所述硬质件为钢制件。

进一步的，所述螺栓32外壁设置镀铬层。

进一步的，所述填充件4上部与工作铜板1的背面平齐。

实施例二：

一种金属连铸结晶器窄面铜板，包括一个背面通过连接件3与背板2相连接的工作铜板1，所述连接件3设置在所述工作铜板1的背面的填充件4上，所述连接件3通过其上设置的凸起6与所述背板2之间构成冷却剂间隙5。

进一步的，所述工作铜板1的背面设置连接件3处设置凹槽，所述凹槽内设置与其形状相匹配的填充件4。

进一步的，所述凹槽7为燕尾槽。

进一步的，所述连接件3为螺栓32，所述螺栓32下部与所述填充件4设计为一体。

进一步的，所述凸起为套设在螺栓32上的圆筒33b。

进一步的，所述填充件4为硬质件，所述硬质件为钢制件。

进一步的，所述螺栓32外壁设置镀铬层。

进一步的，所述填充件4上部与工作铜板1的背面平齐。

实施例三：

一种金属连铸结晶器窄面铜板，包括一个背面通过连接件3与背板2相连接的工作铜板1，所述连接件3设置在所述工作铜板1的背面的填充件4上，所述连接件3通过其上设置的凸起6与所述背板2之间构成冷却剂间隙5。

进一步的，所述工作铜板1的背面设置连接件3处设置凹槽，所述凹槽内设置与其形状相匹配的填充件4。

进一步的，所述凹槽7为燕尾槽。

进一步的，所述连接件3为螺栓32，所述螺栓32下部与所述填充件4设计为一体。

进一步的，所述凸起6为套设在螺栓32上的圆筒33b。

进一步的，所述填充件4为硬质件，所述硬质件为钢制件。

进一步的，所述螺栓32外壁设置镀铬层。

进一步的，所述填充件4上部与工作铜板1的背面平齐。

进一步的，所述螺栓上部螺纹处沿径向设置圆孔34。

进一步的，所述背板2边侧的孔内壁设置与背板侧面连通的装配孔35。

进一步的，所述圆孔34与装配孔35内设置刚性拉紧绳36。

进一步的，所述背板2的背面高于圆孔34的所处的平面。

实施例四：

一种金属连铸结晶器窄面铜板，包括一个背面通过连接件3与背板2相连接的工作铜板1，所述连接件3设置在所述工作铜板1的背面的填充件4上，所述连接件3通过其上设置的凸起6与所述背板2之间构成冷却剂间隙5。

进一步的，所述工作铜板1的背面设置连接件3处设置凹槽，所述凹槽内设置与其形状相匹配的填充件4。

进一步的，所述凹槽7为T型槽。

进一步的，所述连接件3为螺栓32，所述螺栓32下部与所述填充件4设计为一体。

进一步的，所述凸起6为套设在螺栓32上的圆筒33b。

进一步的，所述填充件4为硬质件，所述硬质件为钢制件。

进一步的，所述螺栓32外壁设置镀铬层，所述背板上设置螺栓孔31。

进一步的，所述填充件4上部与工作铜板1的背面平齐。

进一步的，所述螺栓上部螺纹处沿径向设置圆孔34。

进一步的，所述背板2边侧的孔内壁设置与背板侧面连通的装配孔35。

进一步的，所述圆孔34与装配孔35内设置刚性拉紧绳36。

进一步的，所述背板2的背面高于圆孔34的所处的平面。

进一步的，所述工作铜板与填充件经预应力处理后进行装配，在装配完成后，在进行预应力处理。

一种预应力的施工方法，包括以下步骤：

1）对工作铜板与填充件分别施加0.8～0.9倍弯拉强度的侧面压紧力；

2）稳定侧面压紧力2～5小时，将填充件装配在工作铜板背面，然后对整体施加最小弯拉强度的0.8～0.9倍的弯拉强度的侧面压紧力；

3）稳定压力3～5小时，去除压紧力，在工作铜板面施加其弯拉强度的1.05倍压力，观察是否出现形变，若有则去除压力，若无则继续施压，直至1.5倍压力，则产品合格。

本实施例，其将工作铜板与填充件经过预应力处理进行装配，在装配完成后，在进行预应力处理；提高了工作铜板的弯拉强度进而延长了使用寿命，在圆孔与装配孔内设置刚性拉紧绳，其能够保证在螺母固定后通过刚性拉紧绳对圆柱凸台提供一种向外的拉紧力，使得背板与工作铜板固定的更加牢固，同时可根据实际的需要调整刚性拉紧绳的拉力，以此来获得最佳的实用效果。

生产实践，某钢厂5台板坯高拉速铸机结晶器，钢包容量150t，板坯尺寸为900mm×20mm，连铸机半径为6.5m，冶金长度26.5m，设计拉速为1.8～3.2m/min，获得钢板的裂纹率10～11%，该高拉速铸机结晶器平均寿命为435 炉。

该结晶器使用本发明的设计后，获得的钢板裂纹率为0.5～0.9%，减少了钢板裂纹的发生，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979 炉，大幅度提高了中薄板坯连铸结晶器的寿命。

Claims (8)

1.金属连铸结晶器窄面铜板，包括一个背面通过连接件与背板相连接的工作铜板，其特征在于：所述连接件设置在所述工作铜板的背面的填充件上，所述连接件通过其上设置的凸起与所述背板之间构成冷却剂间隙；所述工作铜板的背面设置连接件处设置凹槽，所述凹槽内设置与其形状相匹配的填充件；所述凹槽为燕尾槽或T型槽；所述连接件为螺栓，螺栓上部螺纹处沿径向设置圆孔，所述背板边侧的孔内壁设置与背板侧面连通的装配孔；所述圆孔与装配孔内设置刚性拉紧绳。

2.如权利要求1 所述的金属连铸结晶器窄面铜板，其特征在于：所述螺栓下部与所述填充件设计为一体。

3.如权利要求1 所述的金属连铸结晶器窄面铜板，其特征在于：所述凸起为套设在所述连接件上的套筒。

4.如权利要求1 所述的金属连铸结晶器窄面铜板，其特征在于：所述凸起与螺栓设计为一体。

5.如权利要求1 所述的金属连铸结晶器窄面铜板，其特征在于：所述填充件为硬质件。

6.如权利要求1 所述的金属连铸结晶器窄面铜板，其特征在于：所述螺栓外壁设置镀铬层。

7.如权利要求5所述的金属连铸结晶器窄面铜板，其特征在于：所述硬质件为钢制件。

8.如权利要求1所述的金属连铸结晶器窄面铜板，其特征在于：所述填充件上部与工作铜板的背面平齐。