CN202715798U - 一种生产八角形连铸坯的结晶器铜管 - Google Patents

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王明林
王玫
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干勇
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Abstract

本实用新型涉及金属凝固和连续铸造领域，特别涉及一种生产八角形连铸坯的结晶器铜管。该结晶器铜管与钢水接触的工作面在任意横截面上包括八条边，相邻的两条边构成一个α角；八条边分别包括两个水平边、两个垂直边和四个斜边，水平边和垂直边为长边、斜边为短边；所述结晶器铜管（1）上口处的各条边分别比对应的下口处的各条边长；所述结晶器铜管（1）与钢水接触的工作面从上口到下口连续光滑过渡。采用本实用新型的结晶器铜管所生产出的八角形连铸坯具有有效防止铸坯角部横裂纹发生、避免凝固末端动态压下造成的凝固前沿枝晶间裂纹的作用。

Description

一种生产八角形连铸坯的结晶器铜管
技术领域
本实用新型涉及金属凝固和连续铸造领域，特别是一种生产八角形连铸坯的管式结晶器的铜管。
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带倒角的结晶器技术的发展与应用。
尤其是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：由于铸坯在铸机里需要弯曲、矫直，由此会带来铸坯角部裂纹的增加。尤其是近年来大板坯连铸机的铸坯厚度已经达到250～450mm厚度以上，大方坯和大矩形坯厚度更是达到了350～500mm以上，由于角部的冷却不均匀，在弯曲、矫直过程中的应力集中势必导致铸坯角部裂纹的增加。
为此，冶金工作者除了在钢水质量、二冷技术方面进行优化外，所采取的一个主要技术措施就是采用带倒角的结晶器技术，它使得铸坯原有的每个直角变成两个钝角，以消除应力集中。
在现有技术中，采用带倒角的结晶器技术是比较普遍的，但都是应用于四块板的组合结晶器上，即将组合结晶器的窄边铜板做成带大倒角的形状。
中国实用新型专利CN201744629U，名称“一种连铸用组合结晶器的窄边铜板”，为本申请人在先的申请，提供了一种带侧面倒角的结晶器窄面铜板，其倒角的角度40～75度，倒角高度5～120mm。尽管该技术适合于浇铸方坯、矩形坯、板坯，但它仅适用于组合的结晶器。
在管式结晶器方面，现有技术中常用的管式结晶器有方坯、矩形坯、圆坯结晶器。中国实用新型专利CN102554155A，名称“管式结晶器”，提供了一种方坯管式结晶器。
现有的管式方坯、矩形坯结晶器的截面都是方形或矩形的四边形，为了加工制造方便，通常在四个角部采用半径为6～20mm的四分之一圆进行过渡。
上述管式结晶器在实际应用中，由于所生产铸坯角部承受两维的冷却，会很快变黑，在铸坯的弯曲、矫直过程中不可避免的要产生角部横裂纹。尤其是在大断面的方坯、矩形坯生产中，由于铸机的拉速较慢，角部温度降低更加严重，从而导致大量铸坯的角部横裂纹发生。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种生产八角形连铸坯的结晶器铜管，它可以有效解决直角铸坯的角部两维冷却问题，提高角部温度，避免铸坯角部横裂纹的发生。
为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
一种生产八角形连铸坯的结晶器铜管，该结晶器铜管1与钢水接触的工作面在任意横截面上包括八条边，相邻的两条边构成一个α角；八条边分别包括两个水平边、两个垂直边和四个斜边，水平边和垂直边为长边、斜边为短边；所述结晶器铜管1上口处的各条边分别比对应的下口处的各条边长；所述结晶器铜管1与钢水接触的工作面从上口到下口连续光滑过渡。
所述结晶器铜管1的水平边与垂直边的长度相同或不同；四个斜边的长度相同或不同；每个短边长度为30～200mm，每个长边与短边长度之比为1：1～15：1。
所述结晶器铜管1上口处的边与对应的下口处的边的长度之比为1.03：1～1.35：1。
所述结晶器铜管1上口处和下口处的各条边选自以下组合：
a)结晶器铜管上口处的各条边均为直线，其对应的下口处各条边均为直线；
b)结晶器铜管上口处的各条边均为弧线，其对应的下口处各条边均为弧线；
c)结晶器铜管上口处的各条边均为弧线，其对应的下口处各条边均为直线；
d)结晶器铜管上口处的各条边为直线和弧线组合，其对应的下口处各条边同样为直线和弧线组合；
e)结晶器铜管上口处的各条边为直线和弧线组合，其对应的下口处各条边均为直线。
每个α角的角度相同或不同，其范围为95～175°。
每个α角的顶端有半径为2～12mm的圆弧R光滑过渡。
所述结晶器铜管1内腔断面厚度S为120～650mm，结晶器铜管内腔断面宽度L为150～1000mm。
所述结晶器铜管1壁厚D为8～30mm。
所述结晶器铜管1沿铸坯运动方向为弧型或直线型。
所述结晶器铜管1内壁有镀层，镀层材质是铬、镍或钴合金。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型将方坯和矩形坯的四个90度直角变为八个大的平角，同时加大了倒角面长度，它可以有效解决直角铸坯的角部两维冷却问题，提高角部温度，避免铸坯角部横裂纹的发生；采用本实用新型的结晶器铜管所生产出的八角形连铸坯具有有效防止铸坯角部横裂纹发生、避免凝固末端动态压下造成的凝固前沿枝晶间裂纹的作用。
附图说明
图1一种生产八角形连铸坯的结晶器铜管的任意横截面示意图。
图2结晶器铜管上口处均为直线的示意图。
图3图2对应的下口处均为直线的示意图。
图4结晶器铜管上口处均为弧线的示意图。
图5图4对应的下口处均为弧线的示意图。
图6结晶器铜管上口处均为弧线的示意图。
图7图6对应的下口处均为直线的示意图。
图8结晶器铜管上口处为直线和弧线组合的示意图。
图9图8对应的下口处同样为直线和弧线组合的示意图。
图10结晶器铜管上口处为直线和弧线组合的示意图。
图11图10对应的下口处均为直线的示意图。
图12α角顶端圆滑过渡示意图。
附图标记
1    结晶器铜管
2    上口第一水平边
3    上口第二水平边
4    下口第一水平边
5   下口第二水平边
6   上口第一垂直边
7   上口第二垂直边
8   下口第一垂直边
9   下口第二垂直边
10  上口第一斜边
11  上口第二斜边
12  上口第三斜边
13  上口第四斜边
14  下口第一斜边
15  下口第二斜边
16  下口第三斜边
17  下口第四斜边
L   铸坯断面宽度/结晶器铜管内腔断面宽度
S   铸坯断面厚度/结晶器铜管内腔断面厚度
D   结晶器铜管的壁厚
R   α角的顶端过渡圆半径
α  结晶器铜管与钢水接触的工作面在任意横截面上相邻的两条边构成的夹角
具体实施方式
下面根据附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。
本实用新型的生产八角形连铸坯的结晶器铜管适合浇铸的铸坯断面厚度S为120～650mm，铸坯断面宽度L为150～1000mm的八角形铸坯；所述结晶器铜管壁厚D为8～30mm；该结晶器铜管可以是弧型的，也可以是直型的。
如图1所示，为本实用新型的一种生产八角形连铸坯的结晶器铜管在任意横截面上的示意图，该结晶器铜管1与钢水接触的工作面在任意横截面上都是由八条边和八个角组成；所述与钢水接触的工作面在任意横截面上的八条边分别包括两个水平边、两个垂直边以及四个斜边；水平边和垂直边称之为长边，斜边称之为短边。所述结晶器铜管1的两个水平边与两个垂直边的长度可以相同，也可以不同；四个斜边的长度可以相同，也可以不同；同时每个短边长度为30～200mm，每个长边与短边长度之比为1～15；所述结晶器铜管1与钢水接触的工作面在任意横截面上，相邻的两条边构成一个α角，每个α角的角度可以相同，也可以不同，其变化范围可以在95～175°之间。
如图2和图3所示，所述结晶器铜管1对应的上口处水平边分别为上口第一水平边2和上口第二水平边3，对应的下口处水平边分别为下口第一水平边4和下口第二水平边5；上口处垂直边分别为上口第一垂直边6和上口第二垂直边7，对应的下口处垂直边分别为下口第一垂直边8和下口第二垂直边9。所述结晶器铜管1的上口处的四个斜边分别为上口第一斜边10、上口第二斜边11、上口第三斜边12和上口第四斜边13，对应的下口处的四个斜边分别为下口第一斜边14、下口第二斜边15、下口第三斜边16和下口第四斜边17。
所述结晶器铜管1上口处的各条边分别比对应的下口处的各条边长；上口处的边与对应的下口处的边的长度之比为1.03～1.35。
所述结晶器铜管1与钢水接触的工作面从上口到下口是连续光滑过渡的。
所述结晶器铜管1的上口处和下口处的边可以是直线的，也可以是弧线的，并由此构成上大下小的凝固形腔。
图2为结晶器铜管上口处均为直线的示意图，其中结晶器上口处每一条边均为直线，图3为图2对应的下口处均为直线的示意图，其中每一条与上口对应的边均为直线。
图4为结晶器铜管上口处均为弧线的示意图，其中结晶器上口处每一条边均为弧线，图5为图4对应的下口处均为弧线的示意图，其中每一条与上口对应的边均为弧线。
图6为结晶器铜管上口处均为弧线的示意图，其中结晶器上口处每一条边均为弧线，图7为图6对应的下口处均为直线的示意图，其中每一条与上口对应的边均为直线。
图8为结晶器铜管上口处为直线和弧线组合的示意图，其中结晶器上口处长边为直线，短边为弧线；图9为图8对应的下口处同样为直线和弧线组合的示意图，长边为直线，短边为弧线。
图10为结晶器铜管上口处为直线和弧线组合的示意图，其中结晶器上口处长边为直线，短边为弧线；图11为图10对应的下口处均为直线的示意图，其中每一条与上口对应的边均为直线。
如图12所示，为了便于加工，每一个α角的顶端也可以采用一个半径为2～12mm的小圆弧R进行光滑过渡。
本实用新型的生产八角形连铸坯的结晶器铜管的内壁可以进行镀层，镀层材质可以是铬、镍、钴等合金。

Claims (10)

1.一种生产八角形连铸坯的结晶器铜管，其特征在于：该结晶器铜管（1）与钢水接触的工作面在任意横截面上包括八条边，相邻的两条边构成一个α角；八条边分别包括两个水平边、两个垂直边和四个斜边，水平边和垂直边为长边、斜边为短边；所述结晶器铜管（1）上口处的各条边分别比对应的下口处的各条边长；所述结晶器铜管（1）与钢水接触的工作面从上口到下口连续光滑过渡。
2.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于：所述结晶器铜管（1）的水平边与垂直边的长度相同或不同；四个斜边的长度相同或不同；每个短边长度为30～200mm，每个长边与短边长度之比为1：1～15：1。
3.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于：所述结晶器铜管（1）上口处的边与对应的下口处的边的长度之比为1.03：1～1.35：1。
4.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于：所述结晶器铜管（1）上口处和下口处的各条边选自以下组合：
a)结晶器铜管上口处的各条边均为直线，其对应的下口处各条边均为直线；
b)结晶器铜管上口处的各条边均为弧线，其对应的下口处各条边均为弧线；
c)结晶器铜管上口处的各条边均为弧线，其对应的下口处各条边均为直线；
d)结晶器铜管上口处的各条边为直线和弧线组合，其对应的下口处各条边同样为直线和弧线组合；
e)结晶器铜管上口处的各条边为直线和弧线组合，其对应的下口处各条边均为直线。
5.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于：每个α角的角度相同或不同，其范围为95～175°。
6.如权利要求1或5所述的结晶器铜管，其特征在于：每个α角的顶端有半径为2～12mm的圆弧R光滑过渡。
7.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于：所述结晶器铜管（1）内腔断面厚度S为120～650mm，结晶器铜管内腔断面宽度L为150～1000mm。
8.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于：所述结晶器铜管（1）壁厚D为8～30mm。
9.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于：所述结晶器铜管（1）沿铸坯运动方向为弧型或直线型。
10.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于：所述结晶器铜管（1）内壁有镀层，镀层材质是铬、镍或钴合金。
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