CN201157889Y - 结晶器铜板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结晶器铜板，其具有一工作面，在工作面的背面设有若干冷却水槽和螺栓孔，所述结晶器铜板对应螺栓孔所在位置的工作面上沿浇铸方向开有凹槽。它保证了铜板水槽稀疏部位与水槽密集部位的工作表面趋于平整，从而改变原有的接触界面的热阻分布，达到均衡铜板表面热交换的目的，从而改善了铸坯质量，提高了成品率。

Description

结晶器铜板

技术领域

本实用新型涉及一种连铸机结晶器，尤其涉及一种应用于结晶器的铜板。

背景技术

连铸机结晶器是钢水进行浇注的原始凝固源头，钢水冷却形成表面坯壳所释放出热量通过结晶器铜板背面的高速冷却水将其置换，同时冷却水温度升高。该热量传输通道的结构形式如图1所示：其中4是螺栓孔。结晶器铜板1的背面与结晶器背板2的正面贴合，通过多根紧固螺栓6使得结晶器铜板1、结晶器背板2与冷却水箱3之间进行多点固定连接，并形成冷却水槽5的密封通道。经钢水放热-通过渣膜与气息等接触面介质-通过结晶器铜板1并传输至冷却水槽5处-冷却水通过升温进行热量置换。

由于结晶器高速冷却水的压力较大，同时为提高结晶器铜板1的变形刚度，以大板坯连铸机为例，两者之间的紧固螺栓6排布形式通常如图2所示，其中4是螺栓孔，5是冷却水槽，8是电偶槽。这种排列形式能保证结晶器铜板1与结晶器背板2之间紧密结合的同时，大大提高了结晶器铜板1的变形刚度。

如图3所示，其中4是螺栓孔，5是冷却水槽。为保证结晶器与铸坯之间的良好热传递，通常将结晶器铜板1的工作面9修整为高精度的直平面。

如图4所示，其中4是螺栓孔。然而这里却忽略了工作面9因为高速热传递所造成热剃度对其形状的影响。对于这种冷却水槽5分布具有明显稀疏规律且修磨光整的工作面9，在浇注期间由于热量传递方向的分区规律，容易造成工作面9呈现一种波浪10状，且在波浪10中出现明显的凸峰11，即该“凸峰11”相对于基础面的高度基本高出0.1mm，这对于铸坯与结晶器铜板之间的热量传递有着显著的影响，尤其在结晶器中、下部，因为中、下部坯壳具备一定强度，且气隙已经开始形成，这种局部“凸峰11”会因为影响气息的厚度分布以至造成整体热传递不一致，从而引发相应的热剃度应力，以至产生铸坯裂纹。

针对如图1、2、4所示的结晶器铜板的这种局部“凸峰11”影响热量传递的现象，中国专利95205914.2与美国专利US5207266A选择在结晶器铜板1背面螺栓孔4附近，通过增加一些迂回于螺栓孔4附近两侧冷却水槽5的连通沟槽试图来解决该问题。浇注期间一冷水开通后，利用连通沟槽的高速冷却水增大该区域的冷却能力，弥补该区域的热流，尽量增大结晶器铜板1的热流密度均衡的面积。然而，该专利没有解决螺栓孔4、电偶槽8部位热“凸峰11”的根本问题，因为在螺栓孔或电偶槽处，无法加工沟槽，也就无法增大该部位的冷却能力，从而无法避免该部位的点状热“凸峰11”，因此该专利仅仅将先前的长条状小热流区域改为点状小热流区域，没有解决根本问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结晶器铜板，通过在铜板工作面沿铸坯浇注方向加工出一系列的凹槽，保证了铜板水槽稀疏部位与水槽密集部位的工作表面趋于平整，从而改变原有的接触界面的热阻分布，达到均衡铜板表面热交换的目的，从而改善了铸坯质量，提高了成品率。

本实用新型的技术构思如下：结晶器铜板的工作面与铸坯坯壳之间的热量传递状况是影响铸坯质量的主要因素。一般来说，该界面的热量传递应该在结晶器的同一高度上尽量保持均衡——截面四周的热流量尽量趋于一致。当前结晶器铜板的组装方式，以板坯连铸结晶器为例，主要以结晶器铜板-结晶器背板-冷却水箱三者结合的方式。三者以螺栓保持连接，在结晶器铜板背面加工有一系列排列整齐的螺栓盲孔，正是由于这种连接的需要，结晶器铜板背面冷却水槽被迫采用稀疏不均的排布方式。对于这种局部冷却水槽分布均匀但螺栓孔、热电偶槽部位稀疏的分布情况，在浇注期间，结晶器铜板的工作面因为热膨胀发生变形，稳态工作时的工作面形状波浪状，且背面钻有电偶槽以及螺栓孔的工作面因为热流相对较低，以至温度较高形成“凸峰”现象。

如果在铜板表面针对出现“凸峰”的工作面加工出相应深度的若干凹槽，即可弥补结晶器铜板在浇注时局部高温所产生的热膨胀，从而改进浇注期间的工作面平整度。

本实用新型的目的是这样实现的：一种结晶器铜板，其具有一工作面，在工作面的背面设有若干冷却水槽和螺栓孔，所述结晶器铜板对应螺栓孔所在位置的工作面上沿浇铸方向开有凹槽。

优选地，所述工作面上的凹槽沿浇铸方向从上到下呈先深后浅状。

优选地，所述工作面最上方的凹槽的深度为0.08mm～0.12mm。

优选地，所述工作面底部的凹槽的深度接近于0。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：明显改善铜板与铸坯之间的热传递，保证了铜板工作面的平整，优化铸坯表面质量，显著降低表面裂纹缺陷。对浇注易产生裂纹钢种(如包晶钢)的铸坯质量改善具有明显的作用。相对于以前传统的平直铜板表面，可大大增加铸坯的成材率，降低缺陷率，产生可观的效益。

附图说明

图1为现有技术的结晶器冷却水通道剖视图；

图2为现有技术的结晶器铜板背面冷却水槽、螺栓孔以及热电偶槽分布示意图；

图3为现有技术的浇注前铜板表面形状示意图；

图4为现有技术的浇注后铜板表面形状示意图；

图5为本实用新型的开设凹槽的结晶器铜板的工作面正视图；

图6为图5沿A-A向剖视图；

图7为图6沿B-B向剖视图；

图8为图6沿C-C向剖视图；

图9为图6沿D-D向剖视图；

图10为图6沿E向示意图。

具体实施方式

实施例1

以板坯连铸结晶器铜板为例，即如图2所示的一块背面分布有电偶槽8、螺栓孔4以及冷却水槽5的板坯连铸机的结晶器铜板1。根据冷却水槽5以及螺栓孔4的分布规律，以及铸机浇注钢水的过热度、钢种、拉速、保护渣种类、冷水流量等因素，如图6，10所示，当新结晶器铜板(如果是已经使用的旧结晶器铜板，则需将结晶器铜板表面的镀层磨削掉，直到露出结晶器铜板基体)的板面未镀层时，经综合分析后确定凹槽13、14、15各个部位弧度16、17、18、19、20、21的不同尺寸参数，然后采用刨削工艺，从距离结晶器铜板工作面的顶端略大于100mm处开始，直到结晶器铜板工作面的底部，加工出相应深度、形状的凹槽13、14、15。凹槽13、14、15的数量与电偶槽8在铸机浇注方向上的条数完全一致。因为结晶器铜板1工作状态下的“凸峰11”程度与热流密度呈线性关系，故此，整个凹槽13、14、15在结晶器高度上具有先深-后浅的规律。

如图5，10所示，从铜板顶部向下俯视凹槽13、14、15，凹槽13、14、15的边部与铜板工作面间采用大圆角16、17、18过渡，具体圆角16、17、18半径值要根据铜板水槽分布规律、钢水过热度等浇注工艺来确定，这种圆角16、17、18几何过渡可缓解因为几何变形导致的局部热应力。

如图7，10所示，在凹槽13的初始部位，即处于结晶器的高位，凹槽13深度可取为0.08～0.12mm。在本实施例中，由于浇注中碳钢、钢水过热度为1545℃，凹槽13的深度22为0.08～0.1mm，中间圆弧19的半径取80～96mm，过渡区半径16可取70～85mm。

如图8，10所示，在结晶器中下部，凹槽14深度逐渐降低，但降低规律并非线性，因为结晶器铜板1的热流量在结晶器高度方向的分布规律为加速递减规律，这种趋势导致“凸峰11”的高度也呈现加速递减的规律，基本呈现一种如图5所示的曲线形式。凹槽14的深度23为0.04～0.06mm，中间圆弧20的半径取80～96mm，但圆心必须比凹槽13的中间圆弧19的圆心高约5mm，两侧过渡区半径17可取105～110mm。

如图9，10所示，在结晶器底部，凹槽15的深度24可根据铜板1高度按线性递减规律推导，基本为零。中间圆弧21的半径取15mm～32mm。两侧过渡区半径18也相应线性增大，以实现平滑过渡。

工作面9加工了凹槽13、14、15以后，需进行相应的镀层处理，镀层加工工艺不变。

以上借助于具体实施例描述了本实用新型的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本实用新型不仅适用于板坯连铸生产企业，同时适用于方坯、圆坯等铸造生产领域，所有这些本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (4)

1.一种结晶器铜板，其具有一工作面，在工作面的背面设有若干冷却水槽(5)和螺栓孔(4)，其特征在于：所述结晶器铜板对应螺栓孔(4)所在位置的工作面上沿浇铸方向开有凹槽(13)。

2.如权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于：所述工作面上的凹槽(13)沿浇铸方向从上到下呈先深后浅状。

3.如权利要求2所述的结晶器铜板，其特征在于：所述工作面最上方的凹槽(13)的深度为0.08mm～0.12mm。

4.如权利要求2或3所述的结晶器铜板，其特征在于：所述工作面底部的凹槽(13)的深度接近于0。

Images