CN110076303A - 改变结晶器铜管凸度的方法及可变凸度结晶器铜管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改变结晶器铜管凸度的方法及可变凸度结晶器铜管，属于连续铸造技术领域。沿坯壳移动方向，铜管的内壁面为一连续的弧形段，而外壁面则由多个不同斜率的斜面段相连而成，使铜管壁厚在高度方向上沿一定规律变化。在浇铸不同钢种时，配合施加不同的冷却水压力，即可实现拉坯过程中铜管凸度随钢种和拉速的动态变化，使其既适应低碳钢、普碳钢的高拉速，又兼容中高碳钢的常规拉速。
Description
技术领域
本发明属于连续铸造技术领域，具体涉及一种改变结晶器铜管凸度的方法及可变凸度结晶器铜管。
背景技术
国内钢铁行业效益下滑，降本增效是钢铁企业生存与发展的重要途径，高速连铸技术可以减少连铸机流数，降低建设投资和生产运营成本。近年来，很多钢企对提高连铸速度的期望比较强烈，尤其是小方坯连铸。结晶器是决定能否实现高速的关键。钢水铸入结晶器后，要在很短时间内凝固，形成均匀的厚度坯壳，并安全地过渡到二冷区。
由于小方坯结晶器铜管均采用管式结构，因此只有一个锥度。但很多钢厂的产品随市场需求而变动，同一台铸机浇铸多个钢种，钢种成分跨度较大，一个浇次从低碳钢到高碳钢连续浇铸。在现如今普遍要求提高拉速的前提下，铜管锥度能否即适应低碳钢、普碳钢的高拉速，又兼容中高碳钢的常规拉速，便成为当前小方坯结晶器发展的痛点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改变结晶器铜管凸度的方法及可变凸度结晶器铜管，实现在拉坯过程中铜管凸度随钢种和拉速而动态变化，使其既适应低碳钢、普碳钢的高拉速，又兼容中高碳钢的常规拉速。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种改变结晶器铜管凸度的方法，主要包括以下步骤：
(1)根据浇铸钢种类型以及各钢种类型所对应的拉速范围，确定出铜管中对应钢种在对应拉速范围内的最优凝固收缩区间；
(2)根据确定出的最优凝固收缩区间，沿坯壳移动方向，将铜管的外壁对应分成若干个斜率不同的段，铜管内壁从上口到下口为连续的弧形段，使铜管的壁厚从上口到下口逐渐减薄；
(3)浇铸不同钢种时，配合施加不同的冷却水压力，使铜管在冷却水压力作用下产生微变形。
进一步，铜管外壁上的相邻段间圆弧过渡。
进一步，沿坯壳移动方向，铜管的内腔从上到下逐渐缩小变化。
一种可变凸度的结晶器铜管，所述铜管的截面为矩形；沿坯壳移动方向，铜管的外壁由上到下依次分成若干个斜率不同的段，铜管的壁厚从上口到下口逐渐减薄。
进一步，铜管的内腔从上口到下口逐渐缩小变化。
进一步，铜管外壁上的相邻段间圆弧过渡。
进一步，铜管的外壁上至少分有两个斜面段，各相邻斜面段间采用弧面以相切的方式光滑连接。
进一步，铜管的外壁由上到下设有两个斜面段，且铜管壁厚满足D1>D3>D2；
其中，D1为铜管上口的壁厚，D1的大小为10～20mm；
D2为铜管下口的壁厚，D2为D1的20％～50％；
D3为两斜面段相交处水平对应的铜管壁厚；
H为铜管上口到铜管下口的垂直高度，H的大小为600～1200mm；
H1为铜管上口到两斜面段相交处的垂直高度，H1为H的20％～50％。
进一步，铜管的内腔的圆角大小为R1，R1为铸坯边长的3％～16％。
进一步，铜管上口的内腔宽度为比铜管下口的内腔宽度大2～3mm，铜管上口的内腔长度比铜管下口的内腔长度大2～3mm，铜管下口的内腔宽度与内腔长度大小为90～200mm。
本发明的有益效果在于：
通过使铜管壁厚在高度方向上沿一定规律变化、和对不同钢种施加不同的冷却水压力，改变铜管内壁变形，使其在高度方向上的变化规律与所需要的锥度一致，动态适应浇铸过程，从而有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为可变凸度结晶器铜管的横向截面示意图；
图2为可变凸度结晶器铜管的纵向截面示意图；
图3为实施例一的铜管壁厚纵向截面示意图；
图4为实施例二的铜管壁厚纵向截面示意图。
附图标记：铜管上口—1；铜管下口—2；第一侧壁—3；第二侧壁—4；折线—5；折线—6；弧线—7；弧线—8；折线—9；折线—10；弧线—11。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图4。
一种改变结晶器铜管凸度的方法，主要包括以下步骤：
(1)根据浇铸钢种类型以及各钢种类型所对应的拉速范围，确定出铜管中对应钢种在对应拉速范围内的最优凝固收缩区间；
(2)根据确定出的最优凝固收缩区间，沿坯壳移动方向，将铜管的外壁对应分成若干个斜率不同的段，铜管内壁从上口到下口为连续的弧形段，使铜管的壁厚从上口到下口逐渐减薄；
(3)浇铸不同钢种时，配合施加不同的冷却水压力，使铜管在冷却水压力作用下产生微变形。
该方法中铜管凸度的改变本质是为改变铜管壁面变形(铜管壁面变形引起铜管内腔锥度改变)，其是从“改变铜管壁厚”以及“调节冷却水压力”两方面共同实现的，即通过联合调控实现了“不同钢种所需铜管内腔锥度不同”的目的，使其在高度方向上的变化规律与所需要的铜管锥度一致，动态适应浇铸过程。
具体的：沿坯壳移动方向(由上口到下口)，铜管的内壁面为一连续的弧形段，而外壁面则由多个不同斜率的斜面段相连而成，这样，可使铜管壁厚在高度方向上沿一定规律变化，即不同高度，铜管的壁厚是不一样的。由于部分段的铜管壁厚减薄快些，部分段的铜管壁厚减薄慢些；在浇铸不同钢种时，配合施加不同的冷却水压力，这样，不同的冷却水压力会使铜管壁产生不同的变形量，在相同冷却水压力下，壁厚薄的地方铜管壁变形量大些，而壁厚较厚的地方铜管壁变形量小些；由于不同铜管壁厚在不同冷却水压力下的变形量不一样，因此可实现拉坯过程中结晶器铜管凸度随钢种和拉速的动态调节，使其既适应低碳钢、普碳钢的高拉速，又兼容中高碳钢的常规拉速。
作为上述方案的进一步改进，铜管外壁上的相邻斜面段间圆弧过渡，这样可铜管应力情况，避免应力集中。
一种可变凸度的结晶器铜管，由一对相对设置的第一侧壁3和一对相对设置的第二侧壁4共同围成一个截面呈矩形的空腔结构，其上端为铜管上口1，下端为铜管下口2；铜管的内腔从上口到下口逐渐缩小变化；相邻的第一侧壁3和第二侧壁4之间倒圆角。沿坯壳移动方向，铜管的外壁由上到下依次分成若干个斜率不同的段，铜管外壁上的相邻段间圆弧过渡；铜管的壁厚从上口到下口逐渐减薄。
铜管外壁在纵向方向上的曲线从铜管上口1到铜管下口2有多种实施形式，具体可根据浇铸钢种、拉速调整。以下将以结晶器铜管的某一侧壁为例进行说明，其他三个侧壁的情况与该侧壁情况相同。
实施例一：
包括折线5和折线6，折线5和折线6间采用弧线7以相切的方式光滑连接；弧线为圆弧线、双曲线或抛物线中的一种。此处的折线5和折线6即是铜管外壁上的两个斜面段的投影，弧线7即是铜管外壁上两斜面段间圆弧面的投影。
此时，铜管外壁上各段的投影尺寸应当满足D1>D3>D2；
其中，D1为铜管上口的壁厚，D1的大小为10～20mm；
D2为铜管下口的壁厚，D2为D1的20％～50％；
D3为折线5和折线6相交处水平对应的铜管壁厚；
H为铜管上口到铜管下口的垂直高度，H的大小为600～1200mm；
H1为铜管上口到折线5和折线6相交处的垂直高度，H1为H的20％～50％。
优选的，铜管的内腔的圆角大小为R1，R1为铸坯边长(截面为矩形的管的宽边)的3％～16％。
优选的，铜管上口的内腔宽度l11比铜管下口的内腔宽度l12大2～3mm，铜管上口的内腔长度l21比铜管下口的内腔长度l22大2～3mm，铜管下口的内腔宽度与内腔长度大小为90～200mm。
实施例二：
由上到下依次包括弧线8、折线9、折线10以及弧线11，弧线8与折线9相切，折线9与折线10间采用弧线11以相切的方式光滑连接；弧线为圆弧线、双曲线或抛物线中的一种。同样的，此处的折线9和折线10即是铜管外壁上的两个斜面段的投影，弧线8与弧线11即是与两斜面段相接的圆弧面的投影。
此时，铜管外壁上各段的投影尺寸应当满足D1>D3>D4>D2，H>H2>H1；
其中，D1为铜管上口的壁厚，D1的大小为10～20mm；
D2为铜管下口的壁厚，D2为D1的20％～50％；
D3为弧线8与折线9连接处水平对应的铜管壁厚；
D4为折线9与折线10相交处水平对应的铜管壁厚；
H为铜管上口到铜管下口的垂直高度，H的大小为600～1200mm；
H1为铜管上口到弧线8与折线9连接处的垂直高度，H1为H的20％～50％；
H2为弧线8与折线9连接处到折线9与折线10连接处的垂直高度。
优选的，铜管的内腔的圆角大小为R1，R1为铸坯边长(截面为矩形的管的宽边)的3％～16％。
优选的，铜管上口的内腔宽度l11比铜管下口的内腔宽度l12大2～3mm，铜管上口的内腔长度l21比铜管下口的内腔长度l22大2～3mm，铜管下口的内腔宽度与内腔长度大小为90～200mm。
上述两实施例中，当铜管上、下口的长、宽相等时，铜管为正方形管，当长、宽不相等时，铜管为长方形管。
本方案通过使铜管壁厚在高度方向上沿一定规律变化、和对不同钢种施加不同的冷却水压力，改变铜管内壁变形，使其在高度方向上的变化规律与所需要的锥度一致，动态适应浇铸过程，从而有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种改变结晶器铜管凸度的方法，其特征在于主要包括以下步骤：
(1)根据浇铸钢种类型以及各钢种类型所对应的拉速范围，确定出铜管中对应钢种在对应拉速范围内的最优凝固收缩区间；
(2)根据确定出的最优凝固收缩区间，沿坯壳移动方向，将铜管的外壁对应分成若干个斜率不同的段，铜管内壁从上口到下口为连续的弧形段，使铜管的壁厚从上口到下口逐渐减薄；
(3)浇铸不同钢种时，配合施加不同的冷却水压力，使铜管在冷却水压力作用下产生微变形。
2.根据权利要求1所述的改变结晶器铜管凸度的方法，其特征在于：铜管外壁上的相邻段间圆弧过渡。
3.根据权利要求1或2所述的改变结晶器铜管凸度的方法，其特征在于：沿坯壳移动方向，铜管的内腔从上到下逐渐缩小变化。
4.一种可变凸度的结晶器铜管，所述铜管的截面为矩形；其特征在于：沿坯壳移动方向，铜管的外壁由上到下依次分成若干个斜率不同的段，铜管的壁厚从上口到下口逐渐减薄。
5.根据权利要求4所述的可变凸度的结晶器铜管，其特征在于：铜管的内腔从上口到下口逐渐缩小变化。
6.根据权利要求4或5所述的可变凸度的结晶器铜管，其特征在于：铜管外壁上的相邻段间圆弧过渡。
7.根据权利要求6所述的可变凸度的结晶器铜管，其特征在于：铜管的外壁上至少分有两个斜面段，各相邻斜面段间采用弧面以相切的方式光滑连接。
8.根据权利要求7所述的可变凸度的结晶器铜管，其特征在于：铜管的外壁由上到下设有两个斜面段，且铜管壁厚满足D1>D3>D2；
其中，D1为铜管上口的壁厚，D1的大小为10～20mm；
D2为铜管下口的壁厚，D2为D1的20％～50％；
D3为两斜面段相交处水平对应的铜管壁厚；
H为铜管上口到铜管下口的垂直高度，H的大小为600～1200mm；
H1为铜管上口到两斜面段相交处的垂直高度，H1为H的20％～50％。
9.根据权利要求8所述的可变凸度的结晶器铜管，其特征在于：铜管的内腔的圆角大小为R1，R1为铸坯边长的3％～16％。
10.根据权利要求8所述的可变凸度的结晶器铜管，其特征在于：铜管上口的内腔宽度为比铜管下口的内腔宽度大2～3mm，铜管上口的内腔长度比铜管下口的内腔长度大2～3mm，铜管下口的内腔宽度与内腔长度大小为90～200mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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