CN203621418U - 一种组合式结晶器连续变截面形状的窄边铜板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及金属凝固和连续铸造领域，特别是一种组合式结晶器连续变截面形状的窄边铜板（1），该窄边铜板（1）有与钢水接触的弧形工作面，其中：该工作面在任意高度的横截面上的交线都是一条外凸的非圆光滑曲线（2）；窄边铜板有两个前端角α，在结晶器上口向下口的过渡过程中，两个前端角α的角度保持不变，且曲线（2）的总长度逐渐变短；结晶器上口处两个前端角连线到曲线（2）顶端切线的距离H逐渐减小到出口处的F。采用该结晶器窄边铜板，可以保证窄面坯壳与铜板的良好接触和传热，确保坯壳生长的均匀性和厚度，同时也为坯壳出结晶器后获得八角形状连铸坯提供了保证。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属凝固和连续铸造领域，特别是一种组合式结晶器连续变截面形状的窄边铜板。
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，但大多数都是应用于四块板的组合结晶器上，将组合结晶器的窄边铜板做成带大倒角的形状。即窄边铜板的两边为倒角，中间仍然保持平面区。
但在现有技术中，窄边铜板的工作面是外凸的弧形面逐渐转变成为带倒角的形状的技术或专利尚未见报道。
中国实用新型专利CN201211555Y公开了一种《超厚板坯结晶器模板》，其两个窄边铜板的工作面为圆弧面，所述圆弧面与水平面的交线为圆弧形。目的是为了生产出窄边具有圆弧形凸出部的板坯，经轧机轧制时板坯的面层向两侧延伸，经挤压的板材两侧面为平齐的侧面。并以此达到成材率高的效果。
中国实用新型专利CN201644727U公开了《一种薄板坯连铸机结晶器窄边铜板结构》，其窄面的工作面为内凹的弧形，工作面圆弧面的半径R为200－270mm。目的是为了减缓角部冷却速度，减小角部坯壳厚度与中间坯壳厚度的差值，使坯壳能满足工艺的要求。这种结构只适用于薄板坯结晶器，薄板坯结晶器窄边铜板宽度一般为50－100mm，五孔的冷却水道薄板坯结晶器窄边铜板冷却的基本特征。
上述两项专利的工作面都是外凸的弧形面，而且特定为圆弧形，尽管两者的目的不同，但其要生产出来的连铸坯都是侧面为圆弧形。这与获得八角形状的连铸坯存在本质的差异。
发明内容
针对现有技术中存在的缺点和差异，本实用新型的目的旨在提供一种组合式结晶器连续变截面形状的窄边铜板，具有非圆形的弧形工作面，由该形状结晶器可生产出近似于八角的连铸坯。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种组合式结晶器连续变截面形状的窄边铜板1，该窄边铜板1有与钢水接触的弧形工作面，该工作面在任意高度的横截面上的交线都是一条外凸的非圆光滑曲线2；窄边铜板有两个前端角α，在结晶器上 口向下口的过渡过程中，两个前端角α的角度保持不变，且曲线2的总长度逐渐变短；结晶器上口处两个前端角连线到曲线2顶端切线的距离H逐渐减小到出口处的F。
在结晶器上口向下口的过渡过程中，所述曲线2为以下四种情况中的至少一种：
（a）一条外凸的非圆光滑弧线，该光滑弧线上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，使得该光滑弧线趋向平坦；
（b）在曲线2的两端为侧面直线段3，曲线2的中部区域为一条外凸的非圆光滑弧线，该光滑弧线上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，使得该光滑弧线趋向平坦；
（c）在曲线2的中部区域为中间直线段4，该中间直线段4两端分别与光滑弧线段相连，所述光滑弧线段上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，并趋向平坦；
（d）曲线2也可以是上述c和b两种情况的组合；
其中所述光滑弧线上的中间区域指的是除了弧线两个端点以外的部分。
侧面直线段3的长度L为0.5mm～25mm。
中间直线段4的长度S为0～200mm，在结晶器上口向下口的过渡过程中，为以下两种情况：
（a）中间直线段4的长度保持不变；
（b）中间直线段4自上而下连续地变长或变短，其长度为10mm～150mm。
H为20～55mm，F比H小0.5～10mm。
窄边铜板的两个前端角α为45°～70°。
所述非圆光滑曲线2为以下函数曲线的一段：椭圆、抛物线、双 曲线阿基米德螺旋曲线、四叶草曲线、三角函数曲线、指数曲线、蔓叶线、心脏线或悬链线等，或是由多个上述函数曲线叠加而成的新曲线。
在结晶器上口处曲线2的总长度比结晶器下口处的总长度长0.5％～1.8％。
该窄边铜板用于铸坯厚度为125～450mm的板坯、矩形坯和方坯。
本发明的有益效果在于：
本实用新型可以有效改善铸坯的受力状态，消除铸坯的角部横裂纹。同时，该形状结晶器生产出来的连铸坯由于侧边中部平坦，在结晶器出口处，足辊只需采用较小的边部挤压量，便可将铸坯挤压成八角形状，并以此达到有效改善铸坯的受力状态、消除铸坯的角部横裂纹的目的。
与现有生产弧形窄边铸坯的技术相比，采用本结晶器窄边铜板生产的连铸坯时，初生凝固壳与铜板的接触更好，有利于提高坯壳的厚度和均匀性；同时，在结晶器出口处，坯壳的形状更接近八角连铸坯的形状，该形状的连铸坯可有效避免铸坯弯曲和矫直过程中边部直裂的发生，有利于提高铸坯质量。另外，利用结晶器下口处的侧面足辊对该铸坯只需较小的挤压即可获得良好形状的八角铸坯。
附图说明
图1为本实用新型一种组合式结晶器连续变截面形状的窄边铜板实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型实施例2--曲线2的两端设置侧面直线段3的横截面示意图。
图3为本实用新型实施例3--曲线2的中部区域设置中间直线段4 的横截面示意图。
图4为本实用新型实施例4--曲线2两端设置侧面直线段、中部区域设置中间直线段的横截面示意图。
符号列表
1一种组合式结晶器连续变截面形状的窄边铜板
2外凸的非圆光滑曲线
3曲线2两端设置的侧面直线段
4曲线2中间设置的中间直线段
H结晶器上口处两个前端角连线到曲线2顶端切线的距离
F结晶器下口处两个前端角连线到曲线2顶端切线的距离
L曲线2两端设置的直线段的长度
S曲线2中部区域设置的直线段的长度
α窄边铜板的前端角
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细叙述。
实施例1
参见图1，该窄边铜板1与钢水接触的工作面在任意高度的横截面上都是一条外凸的非圆光滑曲线2，在结晶器上口向下口的过渡过程中，其上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，使得该光滑弧线趋向平坦，且曲线2的总长度逐渐变短；窄边铜板的两个前端角α为45°～70°，在结晶器上口向下口的过渡过程中，两个前端角α保持不变，结晶器上口处两个前端角连线到曲线2最顶端的距离H逐渐减小到出口处的F，减小值为0.5～10mm。其中，本处中间区域指的是除了光滑弧线两个端点以外的部分，以下相同。
实施例2
参见图2，本实施例在曲线2的两前端分别设置一个侧面直线段3，侧面直线段的长度L为0.5mm～25mm；此时，曲线2的其它中间部分仍然为一条外凸的非圆光滑弧线，该光滑弧线上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，使得该光滑弧线趋向平坦。
实施例3
参见图3，本实施例在曲线2的中部区域有一段中间直线段4，中间直线段4的长度S为0～200mm；并且，在结晶器上口向下口的过渡过程中，中间直线段4的长度可以保持不变，与中间直线段4两端相连的光滑弧线段上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，并趋向平坦；也可以是直线段4自上而下不断变长或变短，其长度变化量可以为10mm～150mm。
实施例4
参见图4，本实施例在曲线2的中部区域和两前端分别设置侧面直线段3和中间直线段4，各条直线之间采用外凸的光滑弧线连接，并保持相切。
该结晶器窄边铜板既适用于直形结晶器，也适合于弧形结晶器。既可以用于生产板坯，也可以用于生产矩形坯和方坯，其适宜铸坯厚度为125～450mm。
Claims (9)
1.一种组合式结晶器连续变截面形状的窄边铜板（1），该窄边铜板（1）有与钢水接触的弧形工作面，其特征在于：该工作面在任意高度的横截面上的交线都是一条外凸的非圆光滑曲线（2）；窄边铜板有两个前端角α，在结晶器上口向下口的过渡过程中，两个前端角α的角度保持不变，且曲线（2）的总长度逐渐变短；结晶器上口处两个前端角连线到曲线（2）顶端切线的距离H逐渐减小到出口处的F。
2.如权利要求1所述的窄边铜板（1），其特征在于：在结晶器上口向下口的过渡过程中，所述曲线（2）为以下四种情况中的至少一种：
（a）一条外凸的非圆光滑弧线，该光滑弧线上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，使得该光滑弧线趋向平坦；
（b）在曲线（2）的两端为侧面直线段（3），曲线（2）的中部区域为一条外凸的非圆光滑弧线，该光滑弧线上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，使得该光滑弧线趋向平坦；
（c）在曲线（2）的中部区域为中间直线段（4），该中间直线段（4）两端分别与光滑弧线段相连，所述光滑弧线段上中间区域的各点曲率半径逐渐增大，并趋向平坦；
（d）曲线（2）也可以是上述（c）和（b）两种情况的组合；
其中所述光滑弧线上的中间区域指的是除了弧线两个端点以外的部分。
3.如权利要求2所述的窄边铜板（1），其特征在于，侧面直线段（3）的长度L为0.5mm～25mm。
4.如权利要求2所述的窄边铜板（1），其特征在于，中间直线段（4）的长度S为0～200mm，在结晶器上口向下口的过渡过程中，为以下两种情况：
（a）中间直线段（4）的长度保持不变；
（b）中间直线段（4）自上而下连续地变长或变短，其长度为10mm～150mm。
5.如权利要求1所述的窄边铜板（1），其特征在于：H为20～55mm，F比H小0.5～10mm。
6.如权利要求1所述的的窄边铜板（1），其特征在于：窄边铜板的两个前端角α为45°～70°。
7.如权利要求1所述的的窄边铜板（1），其特征在于：所述非圆光滑曲线（2）为以下函数曲线的一段：椭圆、抛物线、双曲线阿基米德螺旋曲线、四叶草曲线、三角函数曲线、指数曲线、蔓叶线、心脏线或悬链线等，或是由多个上述函数曲线叠加而成的新曲线。
8.如权利要求1所述的窄边铜板（1），其特征在于：在结晶器上口处曲线（2）的总长度比结晶器下口处的总长度长0.5％～1.8％。
9.如权利要求7所述的窄边铜板（1），其特征在于：该窄边铜板用于铸坯厚度为125～450mm的板坯、矩形坯和方坯。
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Cited By (2)
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| CN105983666A (zh) * | 2015-02-28 | 2016-10-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种具有收缩一致曲面形状的板坯结晶器窄边铜板 |
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