CN204997019U

CN204997019U - 一种多梯度复合倒角结晶器

Info

Publication number: CN204997019U
Application number: CN201520710467.5U
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 赵家亮; 黄国团; 廖春谊; 郭明源; 周彦峰; 马超
Original assignee: Xixia Longcheng Special Material Co Ltd
Current assignee: Xixia Longcheng Special Material Co Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2025-09-15

Abstract

本实用新型公开了一种多梯度复合倒角结晶器，包括大面区，所述大面区两侧设有侧面倒角区，所述大面区和侧面倒角区背部设置一个或多个上下贯通的冷却水槽，所述大面区工作面的纵剖图为流线型，所述流线型包括折线、圆弧线和垂直线。本实用新型在倒角作用下更有利于钢水在凝固的过程中钢坯始终紧贴结晶器内壁。

Description

一种多梯度复合倒角结晶器

技术领域

本实用新型涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别涉及一种多梯度复合倒角结晶器。

背景技术

中国实用新型专利ZL02214026.3（公告号CN2547438Y，名称“板坯连铸结晶器窄边铜板”)提供了一种带侧面倒角的结晶器窄面铜板，其倒角尺寸为6-10mm，角度为45度。该专利并未有指出侧面倒角的冷却方式，不利于一个水平面上产品冷却的一致性。CN201744629Y的专利，公开了一种连铸用组合结晶器的窄面铜板，可以保证窄面铜板的侧面倒角区域的冷却效果、避免铸坯角部的裂纹。但是没有足够考虑到钢水在结晶过程中体积的缩小带来的问题，收缩的体积会使得结晶器的下部的钢坯与结晶器窄板的内壁出现导热不良的现象发生。为了避免钢坯角部裂纹缺陷，往往需要对存在角部横裂纹和角部纵裂纹缺陷的连铸板坯进行切角处理，但这不仅大大地增加了生产成本，而且还降低了生产效率，严重影响了钢铁企业物流和合同订单交货期。

另一方面，安全考虑、加工难度和成本的问题，公知的，结晶器是钢坯连续铸造的关键设备，其设计和制造的优劣直接影响到连铸生产的正常与稳定，结晶器铜板加工难度可想而知，因此不规则或异形的结晶器铜板（尤其是带弧面的结晶器铜板）加工更是加工者望而生畏，另一方面加工成本和安全均是阻碍结晶器向更为合理的结构提升的重要原因。阻碍了结晶器的快速发展，甚至阻碍了所属技术领域的技术人员发散型的思考的形成。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，公开了一种在倒角作用下更有利于钢水在凝固的过程中钢坯始终紧贴结晶器内壁的多梯度复合倒角结晶器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下所述：

一种多梯度复合倒角结晶器，包括大面区，所述大面区两侧设有侧面倒角区，所述大面区和侧面倒角区背部设置一个或多个上下贯通的冷却水槽，所述大面区工作面的纵剖图为流线型，所述流线型包括折线、圆弧线和垂直线。

进一步的，所述折线与窄面铜板侧面之间的夹角为0.2～10度。

进一步的，所述折线的长度是结晶器铜板高度的10～35％。

进一步的，所述圆弧线为光滑过渡，过渡半径为16～19mm。

进一步的，角度b为垂直线侧面倒角区的工作面与窄面铜板侧面之间的夹角。

进一步的，所述侧面倒角区倒角角度b为30～70度。进一步的，所述侧面倒角b的高度H为该窄面铜板整体厚度的30％～52％。

本实用新型的窄面铜板还包含中部的直水缝和两侧的斜水缝，斜水缝与结晶器窄面铜板水平面的夹角为50～80°，斜水缝顶部与窄面铜板热面的距离等于直水缝的顶部与铜板热面的距离。进一步的，折线一方面结构简单、易加工、后期也易于清理和维护，另一方面适当增加了结晶器上部的锥度，可避免铸坯坯壳和铜板热面间的间隙，保证铸坯坯壳和铜板热面间的紧密接触，有利于铸坯坯壳的均匀生长。进一步的，所述第一折线与窄面铜板侧面之间的夹角b为0.2～10度，所述第一折线的长度是结晶器铜板高度的22～31％。本发明人通过实验研究发现，当第一折线的夹角为6～10度，且折线的长度是结晶器铜板高度的22～31％时，结晶器铜板的热面是最接近铸坯凝固收缩规律的形状，并且更为重要的是可以很大程度地保证坯壳与铜板热面的良好接触，在使用同等冷却装置及相同的冷却槽结构，采用本发明的上述折线结构及折线长度，冷却效率是未采用折线结构及折线长度的1.25倍，铸坯质量明显得到提高，拉坯速度是未采用上述方案的1.32倍；更为重要的是，折线的长度是结晶器铜板高度的22～31％时，在具有上述功能时，合适的折线长度还能够减小铸坯坯壳和铜板热面间的磨损，提高铜板的使用寿命，铜板的使用寿命是未采用上述方案的1.5倍。进一步的，所述圆弧线为光滑过渡，过渡半径为16～19mm，采用圆弧线状结构的结晶器铜板，圆弧线状的结晶器铜板的工作面满足钢液下落的需求，钢液在下落过程中与结晶器铜板充分完全接触，可避免铸坯坯壳和铜板热面间的间隙，保证铸坯坯壳和铜板热面间的紧密接触，有利于铸坯坯壳的均匀生长。更为重要的是当铸坯向下移动过程中，圆弧线状结构窄板的下部起到略微的挤压作用，保证铸坯坯壳和铜板热面间的紧密接触，铸坯坯壳的均匀生长，形成完整的、四周封闭的坯壳。进一步的，在大面区两侧设置侧面倒角，角度b为侧面倒角区的工作面与窄面铜板侧面之间的夹角，所述侧面倒角区倒角角度b为30～70度。倒角小于30度会导致角部变尖变长，斜水槽对倒角区域的冷却效果不好，同时会在尖角部位产生较大的应力，降低铜板的使用寿命；当α大于70°时，会导致倒角区域温升不明显。虽然在窄面铜板上设置倒角，加工异常复杂，但是本实用新型在圆弧线状的窄面铜板上设置上述角度的倒角，铸坯边角部的温度更高且横向分布更均匀，弯曲和矫直过程中受到的应力更小，可有效抑制铸坯角横裂的发生，提高铸坯的角部温度及凝固成型过程中传热的均匀性，并降低弯曲和矫直过程薄板坯角部受到的应力集中，最终消除微合金化钢种的边角部裂纹缺陷，铸坯角部的质量明显好于未设置倒角拉出的铸坯，且经过试验，铜板的使用寿命是未设置倒角的1.2倍。进一步的，所述侧面倒角区倒角角度b为15～28度，虽然倒角角部变尖变长，但是倒角工作面与宽板的工作面的角度增大，同时倒角的工作面与圆弧线状的窄板工作面相配合，圆弧线形的工作面使钢液与之紧密接触，两者起到协同作用，保证铸坯坯壳和铜板热面间的紧密接触，铸坯坯壳的均匀生长，形成完整的、四周封闭的坯壳，铸坯的质量得到显著的提高。进一步的，所述侧面倒角的高度H为该窄面铜板整体厚度的30％～52％。目前现有技术普遍采用的倒角区域高度H为整个铜板宽度的2%～20%，本实用新型也可采用倒角区域高度H为整个铜板宽度的2%～20%，效果好于现有技术，但是效果没有达到预期，本领域技术人员普遍认为H高于20%会导致倒角区域温升过高，该区域铸坯坯壳厚度较薄，新增角部裂纹和漏钢的危险，而此时由于倒角区域铜板热面和铸坯坯壳间已产生气隙，但是本实用新型通过调整倒角、折线角度及折线长度，倒角区域的温升不会加快，同时能够使铸坯坯壳角部温度分布更均匀，角部不会出现裂纹及漏钢；进一步的，所述侧面倒角的高度H为该窄面铜板整体厚度的30％～52％，所述侧面倒角的高度H为该窄面铜板整体厚度的40％～43％，当铸坯向下移动过程中，铸坯的两端部起到略微的挤压作用，保证铸坯坯壳和铜板热面间的紧密接触，铸坯坯壳的均匀生长，能够形成完整的、四周封闭的坯壳，铸坯坯壳的角部不会出现裂纹。

附图说明

图1是本实用新型的多梯度复合倒角结晶器纵剖视结构示意图；

图2是本实用新型的多梯度复合倒角结晶器剖视结构示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1、2所示，一种多梯度复合倒角结晶器，包括大面区，所述大面区两侧设有侧面倒角区，所述大面区和侧面倒角区背部设置一个或多个上下贯通的冷却水槽，所述大面区工作面的纵剖图为流线型，所述流线型包括折线、圆弧线和垂直线。所述折线与窄面铜板侧面之间的夹角为0.2度。所述折线的长度是结晶器铜板高度的5％。所述圆弧线的最高点距离垂直线的垂直距离为大面区工作面高度的2％。进一步的，所述圆弧线为光滑过渡，过渡半径为16mm，角度b为垂直线侧面倒角区的工作面与窄面铜板侧面之间的夹角。所述侧面倒角区倒角角度b为30度。所述侧面倒角b的高度H为该窄面铜板整体厚度的30％。在使用同等冷却装置及相同的冷却槽结构，采用本实用新型的上述结构的窄面铜板，对比例采用现有技术CN201020205143.3公开的窄面铜板，冷却效率是对比例的1.49倍，铸坯质量明显得到提高，拉坯速度是对比例的的1.47倍；铜板的使用寿命是未采用上述方案的1.5倍。

实施例2：如图1、2所示，一种多梯度复合倒角结晶器，包括大面区，所述大面区两侧设有侧面倒角区，所述大面区和侧面倒角区背部设置一个或多个上下贯通的冷却水槽，所述大面区工作面的纵剖图为流线型，所述流线型包括折线、圆弧线和垂直线。所述折线与窄面铜板侧面之间的夹角为10度。所述折线的长度是结晶器铜板高度的15％。所述圆弧线的最高点距离垂直线的垂直距离为大面区工作面高度的12％。所述圆弧线为光滑过渡，过渡半径为16mm，角度b为垂直线侧面倒角区的工作面与窄面铜板侧面之间的夹角。所述侧面倒角区倒角角度b为70度。所述侧面倒角b的高度H为该窄面铜板整体厚度的52％。对比例采用现有技术CN201020205143.3公开的窄面铜板，冷却效率是对比例的1.53倍，铸坯质量明显得到提高，拉坯速度是对比例的的1.59倍；铜板的使用寿命是未采用上述方案的1.6倍。

实施例3：如图1、2所示，一种多梯度复合倒角结晶器，包括大面区，所述大面区两侧设有侧面倒角区，所述大面区和侧面倒角区背部设置一个或多个上下贯通的冷却水槽，所述大面区工作面的纵剖图为流线型，所述流线型包括折线、圆弧线和垂直线。所述折线与窄面铜板侧面之间的夹角为5度。所述折线L的长度是结晶器铜板高度H1的13％。所述圆弧线的最高点距离垂直线的垂直距离为大面区工作面高度的6％。所述圆弧线为光滑过渡，过渡半径为16mm。角度b为垂直线侧面倒角区的工作面与窄面铜板侧面之间的夹角。所述侧面倒角区倒角角度b为50度。所述侧面倒角b的高度H为该窄面铜板整体厚度的42％。对比例采用现有技术CN201020205143.3公开的窄面铜板，冷却效率是对比例的1.58倍，铸坯质量明显得到提高，拉坯速度是对比例的的1.60倍；铜板的使用寿命是未采用上述方案的1.63倍。

Claims

1.一种多梯度复合倒角结晶器，包括大面区，所述大面区两侧设有侧面倒角区，所述大面区和侧面倒角区背部设置一个或多个上下贯通的冷却水槽，其特征在于：所述大面区工作面的纵剖图为流线型，所述流线型包括折线、圆弧线和垂直线。

2.如权利要求1所述的多梯度复合倒角结晶器，其特征在于：所述折线与窄面铜板侧面之间的夹角为0.2～10度。

3.如权利要求1所述的多梯度复合倒角结晶器，其特征在于：所述折线的长度是结晶器铜板高度的10～35％。

4.如权利要求1所述的多梯度复合倒角结晶器，其特征在于：所述圆弧线为光滑过渡，过渡半径为16～19mm。

5.如权利要求1所述的多梯度复合倒角结晶器，其特征在于：倒角b为垂直线侧面倒角区的工作面与窄面铜板侧面之间的夹角。

6.如权利要求5所述的多梯度复合倒角结晶器，其特征在于：所述倒角b为30～70度。

7.如权利要求6所述的多梯度复合倒角结晶器，其特征在于：侧面倒角b的高度H为该窄面铜板整体厚度的30％～52％。