CN115815545A - 一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板及其使用方法，所述窄面铜板包括：第一工作面和第二工作面；所述第二工作面设置有两个；所述第一工作面分别和两个所述第二工作面连接，所述第一工作面和所述第二工作面的连接处为第一连接线，所述第一连接线设有两条；所述第一工作面的横截面为凸型弧线，所述第一工作面从所述窄面铜板的上口延伸至所述窄面铜板的下口，所述第一工作面相对于两条所述第一连接线所在平面凸起的高度从所述窄面铜板的上口向所述窄面铜板的下口的方向逐渐减小。本发明中第一工作面宽度足够宽，第一工作面的凸起变化量小，降低了连铸板坯轧制过程形成显著宽度边线裂纹缺陷和显著的双股形状缺陷的概率。

Description

一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板及其使用方法

技术领域

本发明涉及结晶器连铸领域，特别涉及一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板及其使用方法。

背景技术

连铸板坯是制备高性能中厚板与宽厚板等板材的主要铸坯母材。在实际板坯连铸生产中，高温钢液在由两块背面带有冷却水槽结构的水冷宽面铜板与两块背面带有冷却水槽结构的水冷窄面铜板构成的结晶器内凝固，从而形成具有一定形状、表面质量优良的凝固坯壳，而后随着拉坯下行，在二冷铸流内逐渐完全凝固形成质量、形状及尺寸均合格的铸坯。

连铸板坯窄面形状是影响板材轧制过程中间坯边部形貌演变的重要因素。在实际中/宽厚板轧制过程，平面形或近平面形板坯窄面逐渐发生了平面形→双股形→单股形的转变。在该过程中，中间坯的窄面逐渐上下翻至钢板的边部。受限于当前中/宽厚板轧制过程中间坯边部难以高温控制，中间坯窄面轧制过程极易形成“拉丝”形貌缺陷，并由此引发形成细直线状裂纹缺陷，而后伴随中间坯窄面上下翻转至钢板边部而形成了钢板边线裂纹缺陷。若连铸过程所生产的板坯窄面形成鼓肚，将进一步加剧中间坯窄面翻至钢板边部表面的宽度，进一步恶化钢板边部质量。严格控制连铸板坯窄面鼓肚，特别是将连铸板坯窄面制备呈大弧面内凹状结构，是减少宽厚板轧制过程形成显著宽度边线裂纹缺陷的关键。

专利号为201520673254.X的实用新型专利和专利号为201610796688.8的发明专利均公布了一种利用窄面工作面横向中部具有凸块结构的结晶器铜板制备窄面凹形结构板坯的方法。由该二专利所设计的结晶器窄面铜板，其工作面的横向中部为半径150～300mm、凸起高度为5～12mm圆弧面，且凸形圆弧面通过与其相切的过渡面过渡至铜板边部两侧的基础面。采用该结构结晶器窄面铜板，可以制备出直角结构的窄面凹形坯，从而在一定程度上能够减少宽厚板轧制过程形成显著宽度边线裂纹缺陷。然而，该窄面铜板为了实现横向中部凸形圆弧面与其两侧边部基础面之间平滑过渡，需设计宽过渡区，使得留给结晶器窄面铜板横向中部区域圆弧凸面的宽度就十分窄，从而致使窄面铜板横向中部的弧面凸形量变得十分集中，即凸起结构变化过快，由此将导致采用该结晶器所生产的铸坯窄面内凹变化过快，易使铸坯窄面形成近“三角形”的内凹结构坯型。对于宽厚板轧制而言，该形铸坯轧制过程的中间坯边部极易形成显著的双股形状缺陷。特别是在大展宽比时，易造成钢板边部大尺寸折叠缺陷。

因此，需要设计新型窄面铜板，新型的窄面铜板的横向中部区域圆弧凸面的宽度需要足够宽，以避免弧面凸起变化量大使铸坯窄面形成近“三角形”的内凹结构。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板及其使用方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面提供了一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，所述窄面铜板包括工作面，所述工作面包括：

第一工作面和第二工作面；

所述第二工作面设置有两个，一个所述第二工作面设置在所述第一工作面一侧，另一个所述第二工作面设置在所述第一工作面的另一侧，两个所述第二工作面相对设置；

所述第一工作面分别和两个所述第二工作面连接，所述第一工作面和所述第二工作面的连接处为第一连接线，所述第一连接线设有两条；

所述第一工作面的横截面为凸型弧线，所述第一工作面从所述窄面铜板的上口延伸至所述窄面铜板的下口，所述第一工作面相对于两条所述第一连接线所在平面凸起的高度从所述窄面铜板的上口向所述窄面铜板的下口的方向逐渐减小。

优选的，所述窄面铜板的上口所在平面和所述窄面铜板的下口所在平面平行；

所述窄面铜板的上口所在平面内所述第一工作面和两条所述第一连接线所在平面之间的最大垂直距离为上口第一长度；

所述窄面铜板的下口所在平面内所述第一工作面和两条所述第一连接线所在平面之间的最大垂直距离为下口第一长度；

所述窄面铜板的上口所在平面和所述窄面铜板的下口所在平面之间的垂直距离为780～1200mm，所述上口第一长度和所述下口第一长度之间的差值为0.2～4mm。

优选的，所述窄面铜板的上口的宽度大于所述窄面铜板的下口的宽度。

优选的，所述第二工作面从所述窄面铜板的上口延伸至所述窄面铜板的下口，所述第二工作面的外边线与所述第一连接线之间到的距离从所述窄面铜板的上口至所述窄面铜板的下口保持不变。

优选的，所述第二工作面包括上口侧工作面和下口侧工作面；

所述上口侧工作面和所述下口侧工作面相连，所述上口侧工作面和所述下口侧工作面沿所述窄面铜板的上口至所述窄面铜板的下口的方向依次布置；

所述上口侧工作面为平直面，所述下口侧工作面为倾斜面，所述下口侧工作面向与所述第一工作面的凸起方向相反的方向倾斜。

优选的，所述窄面铜板包括冷却面，所述冷却面包括侧部平面，所述侧部平面与所述第二工作面相对设置，且所述侧部平面和所述上口侧工作面平行设置；

所述下口侧工作面包括第一顶点，所述第一顶点位于所述下口侧工作面和所述窄面铜板的下口连接线上，且所述第一顶点远离所述第一连接线设置；

所述第一顶点和所述侧部平面之间的垂直距离为所述下口侧工作面和所述侧部平面之间的最短垂直距离。

优选的，所述上口侧工作面从所述窄面铜板的上口延伸至所述下口侧工作面的距离为第二长度；

所述第二长度占所述窄面铜板的上口所在平面和所述窄面铜板的下口所在平面之间的垂直距离的25％～75％。

优选的，所述窄面铜板包括紧固孔、第一冷却水槽和第二冷却水槽；

所述紧固孔设有多列，多列所述紧固孔沿所述窄面铜板的竖直中轴面对称布置；

相邻两列所述紧固孔之间设置所述第一冷却水槽和所述第二冷却水槽，所述第一冷却水槽设置有两个，所述第二冷却水槽设置有多个，两个所述第一冷却水槽分别和两列所述紧固孔相邻设置，多个所述第二冷却水槽位于两个所述第一冷却水槽之间；

所述第一冷却水槽的槽底较其相邻的所述第二冷却水槽的槽底更靠近所述第一工作面；多个所述第二冷却水槽的槽底位于同一圆弧面上。

优选的，位于所述上口侧工作面与所述下口侧工作面相接处所在平面内的所述第一工作面的横截面为参考凸型弧线；

多个所述第二冷却水槽的槽底所在圆弧面的横截面的凸型弧线和所述参考凸型弧线平行设置。

另一方面提供了一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板的使用方法，采用如上所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板组成结晶器；

所述结晶器工作过程中向所述窄面铜板的冷却水槽内通冷却水，所述窄面铜板的冷却水槽内的冷却水的流速大于或等于6m/s，所述窄面铜板的冷却水槽内的所述冷却水的进出口温差为5～9℃。

本发明提供的技术方案的有益效果至少包括：

本发明第一工作面设置为凸起弧面，第一工作面和第二工作面之间的直接连接，使得第一工作面宽度足够宽，第一工作面的凸起变化量小，避免了第一工作面凸起变化量大使铸坯窄面形成近“三角形”的内凹结构，降低了连铸板坯轧制过程形成显著宽度边线裂纹缺陷和显著的双股形状缺陷的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的窄面铜板在结晶器中的安装结构示意图；

图2为本发明一个实施例的窄面铜板结构示意图；

图3为本发明一个实施例的窄面铜板下口侧工作面侧面结构示意图；

图4为本发明一个实施例的窄面铜板冷却面结构示意图；

图5为本发明一个实施例的上口侧工作面和下口侧工作面相接处窄面铜板的横截面结构示意图；

图6为本发明另一个实施例的上口侧工作面和下口侧工作面相接处窄面铜板的横截面结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

100-窄面铜板；200-宽面铜板；300-板坯；

1-第一工作面；2-上口侧工作面；3-下口侧工作面；4-窄面铜板的上口；5-窄面铜板的下口；6-冷却面；7-紧固孔；8-第一冷却水槽；9-第二冷却水槽；10-斜水槽；11-槽底；L₁-第一连接线；L₂-下口侧工作面的外边线；L₃-参考凸型弧线；L₄-多个第二冷却水槽的槽底所在圆弧面的横截面的凸型弧线；l₁-上口第一长度；l₂-第二长度；l₃-第三长度；l₄-第四长度；l₅-第五长度；l₆-第六长度；l₇-第七长度；l₈-第八长度；l₉-第九长度；O₁-第一端点；O₂-第一顶点；θ₁-斜水槽的轴线与上口侧工作面之间的夹角。

通过上述附图，已示出本发明明确的一个实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，本发明实施例中所涉及的方位名词，如“上”、“下”、“侧”，并不具有限定本发明保护范围的意义。

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例介绍了一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，窄面铜板100包括工作面，工作面包括：第一工作面1和第二工作面；第二工作面设置有两个，一个第二工作面设置在第一工作面1一侧，另一个第二工作面设置在第一工作面1的另一侧，两个第二工作面相对设置；第一工作面1分别和两个第二工作面连接，第一工作面1和第二工作面的连接处为第一连接线L₁，第一连接线L₁设有两条；第一工作面1的横截面为凸型弧线，第一工作面1从窄面铜板的上口4延伸至窄面铜板的下口5，第一工作面1相对于两条第一连接线L₁所在平面凸起的高度从窄面铜板的上口4向窄面铜板的下口5的方向逐渐减小。

如图1所示，结晶器包括两块宽面铜板200和两块窄面铜板100，本实施例中窄面铜板100所在结晶器用于连铸生产厚度为175～650mm的直角结构窄面凹形板坯300。如图2所示，窄面铜板的上口4位于窄面铜板100的上端，窄面铜板的下口5位于窄面铜板100的下端，工作面为凝固坯壳相接触侧，第一工作面1为凸型弧面，向结晶器内腔方向凸起，可以理解的是，第一工作面1相对于两条第一连接线L₁所在平面凸起的高度指的是第一工作面1向结晶器内腔方向延伸的距离。两个第二工作面位于第一工作面1的两侧，两个第二工作面沿第一工作面1的竖直中轴面对称设置，可以理解的是，两块窄面铜板100的竖直中轴面共面。第一工作面1和第二工作面的连接处形成第一连接线L₁，两个第二工作面和第一工作面1形成两条第一连接线L₁，第一工作面1相对两条第一连接线L₁的所在平面凸起的高度从窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5逐渐减小。

本实施例中第一工作面1和两个第二工作面之间没有设置过渡面，第一工作面1和第二工作面之间的直接连接，使得第一工作面1的宽度足够宽，第一工作面1的凸起变化量小，使得板坯300具有宽大圆弧凹形结构，避免了第一工作面1凸起变化量大使铸坯窄面形成近“三角形”的内凹结构，降低了连铸板坯轧制过程形成显著宽度边线裂纹缺陷和显著的双股形状缺陷的概率。

同时，由于第二工作面的设置，使得板坯300具有直角结构，保证了铸坯300在二冷铸流内的角部温度不会过低，使得板坯300连铸过程中的角部横裂纹可控。再者，由于第一工作面1相对两条第一连接线L₁的所在平面凸起的高度从窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5逐渐减小，使得应用此窄面铜板100的结晶器可以采用更大的锥度进行连铸生产，使凝固形成的板坯300的角部组织晶粒更细化，从而减少板坯300角部横裂纹产生，也使得窄面铜板的下口5附近区域的第一工作面1的磨损显著降低，延长了窄面铜板100的使用寿命。

优选的，窄面铜板的上口4所在平面和窄面铜板的下口5所在平面平行；窄面铜板的上口4所在平面内第一工作面1和两条第一连接线L₁所在平面之间的最大垂直距离为上口第一长度l₁；窄面铜板的下口5所在平面内第一工作面1和两条第一连接线L₁所在平面之间的最大垂直距离为下口第一长度；窄面铜板的上口4所在平面和窄面铜板的下口5所在平面之间的垂直距离为780～1200mm，上口第一长度l₁和下口第一长度之间的差值为0.2～4mm。

进一步，从窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5为窄面铜板100的高度方向，各高度处第一工作面1的最高点均位于窄面铜板100的竖直中轴面上。本实施例中上口第一长度l₁为8～40mm，其他各高度下第一工作面1和两条第一连接线L₁所在平面之间的最大垂直距离由窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5线性减小，直至减小到下口第一长度。

进一步，如图2所示，窄面铜板的上口4的宽度为第五长度l₅，同时第五长度l₅指示出了窄面铜板100的宽度方向，窄面铜板的下口5的宽度为第六长度l₆。本实施例中第五长度l₅比第六长度l₆长1～4mm，且沿从窄面铜板的上口4向窄面铜板的下口5的方向，第五长度l₅线性减小至第六长度l₆。

优选的，如图2所示，本实施例中第二工作面从窄面铜板的上口4延伸至窄面铜板的下口5，第二工作面的外边线与第一连接线L₁之间到的距离为第四长度l₄，第四长度l₄从窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5保持不变。根据所连铸生产的板坯300厚度，第四长度l₄为10～50mm，如图1所示，板坯300的厚度指两块宽面铜板200之间的距离所指示的方向。

优选的，如图2所示，第二工作面包括上口侧工作面2和下口侧工作面3，上口侧工作面2和下口侧工作面3相连，上口侧工作面2和下口侧工作面3沿窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5的方向依次布置；上口侧工作面2为平直面，下口侧工作面3为倾斜面，下口侧工作面3向与第一工作面1的凸起方向相反的方向倾斜。进一步，下口侧工作面3有四条边，包括下口侧工作面的外边线L₂、第一连接线L₁、下口侧工作面的下边线和下口侧工作面的上边线，下口侧工作面的下边线为下口侧工作面3和窄面铜板的下口5的相交线，下口侧工作面的上边线为下口侧工作面3和上口侧工作面2的相交线。下口侧工作面3从第一连接线L₁向下口侧工作面的外边线L₂的方向逐渐向远离上口侧工作面2的延伸面的方向倾斜，同时，下口侧工作面3从下口侧工作面的上边线向下口侧工作面的下边线的方向逐渐向远离上口侧工作面2的延伸面的方向倾斜。

进一步，如图2和图3所示，窄面铜板100包括冷却面6，冷却面6和工作面相对设置，冷却面6上设有冷却水槽，用于对连铸板坯300进行冷却；冷却面6包括侧部平面，侧部平面与第二工作面相对设置，且侧部平面和上口侧工作面2平行设置；下口侧工作面3包括第一顶点O₂，第一顶点O₂位于下口侧工作面3和窄面铜板的下口5连接线上，且第一顶点O₂远离第一连接线L₁设置；第一顶点O₂和侧部平面之间的垂直距离为下口侧工作面3和侧部平面之间的最短垂直距离。可以理解的是，第一顶点O₂为下口侧工作面的下边线和下口侧工作面的外边线L₂的交点，第一顶点O₂和侧部平面之间的垂直距离为第七长度l₇，上口侧工作面2和侧部平面之间的垂直距离为第三长度l₃，第三长度l₃与第七长度l₇之间的长度差为第八长度l₈，本实施例中，第三长度l₃为35～45mm，第八长度l₈为0.25～4mm。进一步，一般第八长度l₈的值应大于或等于上口第一长度l₁和下口第一长度之间的差值。

进一步，如图5所示，在一种实施例中冷却面6包括两个侧部平面和中部的弧形面；如图6所示，在另一种实施例中冷却面6包括两个侧部平面和中部的平面。

进一步，可以理解的是，本实施例中，上口侧工作面2有四条边，包括上口侧工作面的外边线、第一连接线L₁、上口侧工作面的下边线和上口侧工作面的上边线，上口侧工作面的下边线为下口侧工作面3和上口侧工作面2的相交线，上口侧工作面的上边线为上口侧工作面2和窄面铜板的上口4的相交线，上口侧工作面的外边线为与第一连接线L₁平行相对设置的边线，上口侧工作面的外边线和下口侧工作面的外边线L₂在第一端点O₁处相接。

进一步，可以理解的是，第二工作面包括上口侧工作面2和下口侧工作面3，下口侧工作面3包括下口侧工作面的外边线L₂，上口侧工作面2包括上口侧工作面的外边线，上口侧工作面的外边线和下口侧工作面的外边线L₂相接后组成第二工作面的外边线。第二工作面的外边线与第一连接线L₁之间到的距离为第四长度l₄，第四长度l₄从窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5保持不变。可以理解的是，两条第一连接线L₁之间沿窄面铜板100宽度方向的距离从窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5线性递减，窄面铜板的上口4的平面内两条第一连接线L₁之间沿窄面铜板100宽度方向的距离，比窄面铜板的下口5的平面内两条第一连接线L₁之间沿窄面铜板100宽度方向的距离长1～4mm。倾斜设置的下口侧工作面3使得结晶器的下口对板坯300的凝固收缩补偿量减小，制备板坯300时进一步降低了板坯300对窄面铜板的下口5的磨损，提高了窄面板坯300的使用寿命。

优选的，上口侧工作面2从窄面铜板的上口4延伸至下口侧工作面3的距离为第二长度l₂；第二长度l₂占窄面铜板的上口4所在平面和窄面铜板的下口5所在平面之间的垂直距离的25％～75％。本实施例中，窄面铜板的上口4所在平面和窄面铜板的下口5所在平面之间的垂直距离为780～1200mm，根据结晶器的高度和连铸拉速而定，第二长度l₂一般为250～600mm。

优选的，如图4、图5和图6所示，窄面铜板100包括紧固孔7、第一冷却水槽8和第二冷却水槽9；紧固孔7设有多列，多列紧固孔7沿窄面铜板100的竖直中轴面对称布置；相邻两列紧固孔7之间设置第一冷却水槽8和第二冷却水槽9，第一冷却水槽8设置有两个，第二冷却水槽9设置有多个，第一冷却水槽8和第二冷却水槽9均沿窄面铜板100的高度方向延伸。两个第一冷却水槽8分别和两列紧固孔7相邻设置，多个第二冷却水槽9位于两个第一冷却水槽8之间；第一冷却水槽8的槽底较其相邻的第二冷却水槽9的槽底更靠近第一工作面1；多个第二冷却水槽9的槽底位于同一圆弧面上。

进一步，如图4所示，冷却面6上设有紧固孔7、第一冷却水槽8、第二冷却水槽9和斜水槽10，紧固孔7为螺栓孔。本实施例中宽度方向为第五长度l₅的长度延伸方向，一般根据所生产的连铸坯厚度，冷却面6在其宽度方向上布有两列至四列的紧固孔7，用于固定窄面铜板100至结晶器不锈钢背板上。第一冷却水槽8、第二冷却水槽9和斜水槽10沿窄面铜板100的宽度方向均布，且第一冷却水槽8、第二冷却水槽9和斜水槽10的槽宽相同。如图5和图6所示，第一冷却水槽8和第二冷却水槽9向两条第一连接线L₁的所在平面的方向垂直凹陷，斜水槽10向第二工作面的中部方向倾斜凹陷。本实施例中斜水槽10向第二工作面的中部倾斜时，斜水槽10的轴线与上口侧工作面2之间的夹角为θ₁，θ₁一般为65～80°。

进一步，如图4所示，相邻两列紧固孔7之间设置两个第一冷却水槽8和多个第二冷却水槽9，可以理解的是，此处的两个第一冷却水槽8和多个第二冷却水槽9指的是相邻两列紧固孔7之间的第一冷却水槽8和第二冷却水槽9，因此，整个冷却面6上设有多个第一冷却水槽8、多个第二冷却水槽9和两个斜水槽10，而多个第一冷却水槽8、多个第二冷却水槽9和两个斜水槽10沿窄面铜板100的竖直中轴面对称设置。

进一步，如图5和图6所示，第一冷却水槽8、第二冷却水槽9和斜水槽10均具有槽底11，槽底11为半圆形结构。

优选的，如图5和图6所示，位于上口侧工作面2与下口侧工作面3相接处所在平面内的第一工作面1的横截面为参考凸型弧线L₃；多个第二冷却水槽9的槽底11所在圆弧面的横截面的凸型弧线L₄和参考凸型弧线L₃平行设置。

进一步，上口侧工作面2与下口侧工作面3相接处所在平面为第一端点O₁所在高度处的窄面铜板100的横截面。多个第二冷却水槽9的槽底11所在圆弧面的横截面的凸型弧线L₄为参考凸型弧线L₃垂直向冷却面6方向平移20～30mm所得。

进一步，第二冷却水槽9的槽底和与其相邻的第一冷却水槽8的槽底之间的垂直距离为第九长度l₉，本实施例中，第九长度l₉为1～3mm。

本实施例中第一冷却水槽8、第二冷却水槽9和斜水槽10的结构和布置方式保证了结晶器窄面铜板100在宽度方向上均匀传热。

本实施例还介绍了一种结晶器，采用如上所述的凸型弧面连铸结晶器窄面铜板100，两块窄面铜板100布置时，两块窄面铜板100的窄面铜板的上口4之间的距离，大于两块窄面铜板100的窄面铜板的下口5之间的距离，以使结晶器形成上宽、下窄的结构，具有一定倒锥度，结晶器的锥度为1.05％～1.35％。

本实施例还介绍了一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板100的使用方法，结晶器工作过程中向窄面铜板100的冷却水槽内通冷却水，窄面铜板100的冷却水量根据水槽结构不同，窄面铜板100的冷却水槽内的冷却水的流速大于或等于6m/s，窄面铜板100的冷却水槽内的冷却水的进出口温差为5～9℃。

可以理解的是，窄面铜板100的冷却水槽指第一冷却水槽8、第二冷却水槽9和斜水槽10，冷却水量根据水槽结构不同，窄面铜板100的冷却水槽内的冷却水的流速大于或等于6m/s，冷却水槽内的冷却水的进出口温差为5～9℃。

通过应用本实施例的窄面铜板100，第一工作面1和第二工作面的设置可制备出直角结构的窄面凹形板坯300，保证铸坯轧制中/宽厚板过程边线裂纹宽度控制在距边部20mm范围内，同时亦可确保板坯300在二冷铸流内凝固过程的角部温度与传统直角连铸板坯300的角部温度相近，控制板坯300角部裂纹高发；采用本实施例中窄面铜板100制备的板坯300窄面横向中部为宽大圆弧凹形结构，杜绝了已公布的剧烈过渡凹形坯轧制引发的窄面折叠缺陷；本实施例中由于窄面铜板的下口5处磨损降低，窄面铜板100使用寿命显著提高；采用本实施例的窄面铜板100连铸生产板坯300，可保证结晶器窄面使用大锥度工艺连铸生产。

实施例二

一种连铸生产厚度为300mm的板坯300的凸形弧面结晶器窄面铜板100，其高度为900mm，窄面铜板的上口4的宽度第五长度l₅为316mm、窄面铜板的下口5的宽度第六长度l₆为314mm，第五长度l₅与第六长度l₆的长度差为2mm，从窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5窄面铜板100的宽度由第五长度l₅逐渐线性减小至第六长度l₆，如图2所示。

窄面铜板100包括与凝固坯壳相接触侧的工作面和与工作面相对的带有冷却水槽的冷却面6。窄面铜板100的工作面，在宽度方向上将其分为两侧的第二工作面和中部的第一工作面1。两侧的第二工作面和中部的第一工作面1的连接线为第一连接线L₁。其中，第二工作面在窄面铜板100的高度方向上，分为上口侧工作面2与下口侧工作面3，如图2所示。两侧的上口侧工作面2与下口侧工作面3均以窄面铜板100的竖直中轴面为对称线对称分布。

如图2所示，上口侧工作面2有四条边，包括上口侧工作面的外边线、第一连接线L₁、上口侧工作面的下边线和上口侧工作面的上边线，上口侧工作面的下边线为下口侧工作面3和上口侧工作面2的相交线，上口侧工作面的上边线为上口侧工作面2和窄面铜板的上口4的相交线，上口侧工作面的外边线为与第一连接线L₁平行相对设置的边线。上口侧工作面的外边线和第一连接线L₁之间的距离为第四长度l₄，第四长度l₄为30mm。

下口侧工作面3有四条边，包括下口侧工作面的外边线L₂、第一连接线L₁、下口侧工作面的下边线和下口侧工作面的上边线，下口侧工作面的下边线为下口侧工作面3和窄面铜板的下口5的相交线，下口侧工作面的上边线为下口侧工作面3和上口侧工作面2的相交线。下口侧工作面的外边线L₂和第一连接线L₁之间的距离为第四长度l₄，第四长度l₄为30mm。

下口侧工作面的外边线L₂和上口侧工作面的外边线在第一端点O₁处相接。

如图2所示，上口侧工作面2为平面结构，上口侧工作面2和冷却面6的侧部平面之间的距离为第三长度l₃，为40mm。在窄面铜板100的高度方向上，上口侧工作面2的高度为从窄面铜板的上口4延伸至下口侧工作面3的距离第二长度l₂，为450mm。

如图2和图3所示，窄面铜板100包括冷却面6，冷却面6和工作面相对设置，冷却面6上设有冷却水槽，用于对连铸板坯300进行冷却；冷却面6包括侧部平面，侧部平面与第二工作面相对设置，且侧部平面和上口侧工作面2平行设置；下口侧工作面3包括第一顶点O₂，第一顶点O₂位于下口侧工作面3和窄面铜板的下口5连接线上，且第一顶点O₂远离第一连接线L₁设置；第一顶点O₂和侧部平面之间的垂直距离为下口侧工作面3和侧部平面之间的最短垂直距离。可以理解的是，第一顶点O₂为下口侧工作面的下边线和下口侧工作面的外边线L₂的交点，第一顶点O₂和侧部平面之间的垂直距离为第七长度l₇，上口侧工作面2和侧部平面之间的垂直距离为第三长度l₃，第三长度l₃与第七长度l₇之间的长度差为第八长度l₈，本实施例中，第三长度l₃为40mm，第八长度l₈为0.5mm。

下口侧工作面3从第一连接线L₁向下口侧工作面的外边线L₂的方向逐渐向远离上口侧工作面2的延伸面的方向倾斜，同时，下口侧工作面3从下口侧工作面的上边线向下口侧工作面的下边线的方向逐渐向远离上口侧工作面2的延伸面的方向倾斜。

第一工作面1为凸型弧面，向结晶器内腔方向凸起，两个第二工作面位于第一工作面1的两侧，两个第二工作面沿第一工作面1的竖直中轴面对称设置，可以理解的是，两块窄面铜板100的竖直中轴面共面。第一工作面1和第二工作面的连接处形成第一连接线L₁，两个第二工作面和第一工作面1形成两条第一连接线L₁，第一工作面1相对两条第一连接线L₁的所在平面凸起的高度从窄面铜板的上口4至窄面铜板的下口5逐渐减小。窄面铜板的上口4所在平面内第一工作面1和两条第一连接线L₁所在平面之间的最大垂直距离为上口第一长度l₁，上口第一长度l₁为12mm，上口第一长度l₁和下口第一长度之间的差值为0.5mm。

如图5所示，在一种实施例中冷却面6包括两个侧部平面和中部的弧形面；如图6所示，在另一种实施例中冷却面6包括两个侧部平面和中部的平面。本实施例以图6所示的平面结构的冷却面6做重点实施说明。冷却面6在其宽度方向上布有三列紧固孔7，用于固定窄面铜板100至结晶器不锈钢背板上。在窄面铜板100宽度方向上，任意两列紧固孔7之间均布宽度相同且垂直于两条第一连接线L₁所在平面的第一冷却水槽8和第二冷却水槽9。在冷却面6的两侧边部分别设有斜水槽10，斜水槽10向第二工作面的中部倾斜，斜水槽10的轴线与上口侧工作面2之间的夹角为θ₁，θ₁为75°，如图5所示。

第一冷却水槽8、第二冷却水槽9和斜水槽10均具有槽底11，槽底11为半圆形结构。其中，位于上口侧工作面2与下口侧工作面3相接处所在平面内的第一工作面1的横截面为参考凸型弧线L₃，多个第二冷却水槽9的槽底位于同一圆弧面的横截面的凸型弧线为L₄，多个第二冷却水槽9的槽底11所在圆弧面的横截面的凸型弧线L₄和参考凸型弧线L₃平行设置。多个第二冷却水槽9的槽底11所在圆弧面的横截面的凸型弧线L₄为参考凸型弧线L₃垂直向冷却面6方向平移20mm所得。

第二冷却水槽9的槽底和与其相邻的第一冷却水槽8的槽底之间的垂直距离为第九长度l₉，本实施例中，第九长度l₉为1.5mm，如图6所示，从而保证了该结晶器铜板在宽度方向上均匀传热。

本实施例还介绍了一种结晶器，采用如上所述的凸型弧面连铸结晶器窄面铜板100，两块窄面铜板100布置时，两块窄面铜板100的窄面铜板的上口4之间的距离，大于两块窄面铜板100的窄面铜板的下口5之间的距离，以使结晶器形成上宽、下窄的结构，具有一定倒锥度，结晶器的锥度为1.05％～1.35％。。

本实施例还介绍了一种凸形弧面连铸结晶器窄面铜板100的使用方法，结晶器工作过程中向窄面铜板100的冷却水槽内通冷却水，窄面铜板100的冷却水量根据水槽结构不同，窄面铜板100的冷却水槽内的冷却水的流速大于或等于6m/s，窄面铜板100的冷却水槽内的冷却水的进出口温差为5～9℃。

在本发明中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，所述窄面铜板包括工作面，其特征在于，所述工作面包括：

第一工作面和第二工作面；

所述第二工作面设置有两个，一个所述第二工作面设置在所述第一工作面一侧，另一个所述第二工作面设置在所述第一工作面的另一侧，两个所述第二工作面相对设置；

所述第一工作面分别和两个所述第二工作面连接，所述第一工作面和所述第二工作面的连接处为第一连接线，所述第一连接线设有两条；

所述第一工作面的横截面为凸型弧线，所述第一工作面从所述窄面铜板的上口延伸至所述窄面铜板的下口，所述第一工作面相对于两条所述第一连接线所在平面凸起的高度从所述窄面铜板的上口向所述窄面铜板的下口的方向逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，其特征在于，

所述窄面铜板的上口所在平面和所述窄面铜板的下口所在平面平行；

所述窄面铜板的上口所在平面内所述第一工作面和两条所述第一连接线所在平面之间的最大垂直距离为上口第一长度；

所述窄面铜板的下口所在平面内所述第一工作面和两条所述第一连接线所在平面之间的最大垂直距离为下口第一长度；

所述窄面铜板的上口所在平面和所述窄面铜板的下口所在平面之间的垂直距离为780～1200mm，所述上口第一长度和所述下口第一长度之间的差值为0.2～4mm。

3.根据权利要求2所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，其特征在于，

所述窄面铜板的上口的宽度大于所述窄面铜板的下口的宽度。

4.根据权利要求1所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，其特征在于，

所述第二工作面从所述窄面铜板的上口延伸至所述窄面铜板的下口，所述第二工作面的外边线与所述第一连接线之间到的距离从所述窄面铜板的上口至所述窄面铜板的下口保持不变。

5.根据权利要求1所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，其特征在于，

所述第二工作面包括上口侧工作面和下口侧工作面；

所述上口侧工作面和所述下口侧工作面相连，所述上口侧工作面和所述下口侧工作面沿所述窄面铜板的上口至所述窄面铜板的下口的方向依次布置；

所述上口侧工作面为平直面，所述下口侧工作面为倾斜面，所述下口侧工作面向与所述第一工作面的凸起方向相反的方向倾斜。

6.根据权利要求5所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，其特征在于，

所述窄面铜板包括冷却面，所述冷却面包括侧部平面，所述侧部平面与所述第二工作面相对设置，且所述侧部平面和所述上口侧工作面平行设置；

所述下口侧工作面包括第一顶点，所述第一顶点位于所述下口侧工作面和所述窄面铜板的下口连接线上，且所述第一顶点远离所述第一连接线设置；

所述第一顶点和所述侧部平面之间的垂直距离为所述下口侧工作面和所述侧部平面之间的最短垂直距离。

7.根据权利要求5所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，其特征在于，

所述上口侧工作面从所述窄面铜板的上口延伸至所述下口侧工作面的距离为第二长度；

所述第二长度占所述窄面铜板的上口所在平面和所述窄面铜板的下口所在平面之间的垂直距离的25％～75％。

8.根据权利要求1所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，其特征在于，

所述窄面铜板包括紧固孔、第一冷却水槽和第二冷却水槽；

所述紧固孔设有多列，多列所述紧固孔沿所述窄面铜板的竖直中轴面对称布置；

相邻两列所述紧固孔之间设置所述第一冷却水槽和所述第二冷却水槽，所述第一冷却水槽设置有两个，所述第二冷却水槽设置有多个，两个所述第一冷却水槽分别和两列所述紧固孔相邻设置，多个所述第二冷却水槽位于两个所述第一冷却水槽之间；

所述第一冷却水槽的槽底较其相邻的所述第二冷却水槽的槽底更靠近所述第一工作面；

多个所述第二冷却水槽的槽底位于同一圆弧面上。

9.根据权利要求8所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板，其特征在于，

位于所述上口侧工作面与所述下口侧工作面相接处所在平面内的所述第一工作面的横截面为参考凸型弧线；

多个所述第二冷却水槽的槽底所在圆弧面的横截面的凸型弧线和所述参考凸型弧线平行设置。

10.一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板的使用方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的一种凸型弧面连铸结晶器窄面铜板组成结晶器；

所述结晶器工作过程中向所述窄面铜板的冷却水槽内通冷却水，所述窄面铜板的冷却水槽内的冷却水的流速大于或等于6m/s，所述窄面铜板的冷却水槽内的所述冷却水的进出口温差为5～9℃。

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