CN2540242Y - 连铸凸凹型结晶器铜管 - Google Patents

Abstract

结晶器铜管是一种用于铸钢连铸机的配件。为了解决铜管工作过程与冷却的坯壳有效接触的问题和冷却不均拉制应力裂纹的问题，结晶器铜管仍为向一侧弯曲的方形或矩形的铜管，铜管内腔从上口至下口为抛物线型锥形内腔，上段或上部分的锥度大于下段或下部分的锥度；铜管内腔上段内壁向外圆滑凸起，中部内壁恢复成平面，下段内壁向内凹形成凹面。特别是下段内壁为平面而内壁相交的拐角处圆角向外凸起，形成内内腔壁的凹平面，这样的形成的结晶器铜管比较适应钢水和外层凝固成型变化过程，增加了冷却成型效果。

Description

连铸凸凹型结晶器铜管

技术领域：

结晶器铜管是一种用于连铸机的配件，钢水直接浇铸在结晶器铜管内，钢水通过铜管向铜管外的冷却水散发热量，钢水在铜管内连续冷却成型拉出钢坯。

背景技术：

已有的结晶器铜管多为向一侧弯曲的铜管，铜管内腔从上口至下口为锥形而且从上到下为一个递减的锥度，称为单锥铜管。这种铜管在实际使用过程，由于被冷却的坯壳逐渐增厚收缩力增大，钢水的静压力也在变化，使得单一的锥度很难适应坯壳的收缩变化。这就要出现随着坯壳的下移，坯壳时而与铜管内壁脱离，形成气隙热阻急剧增加，气隙区的坯壳开始回热，坯壳强度和刚度下降，随着坯壳的下移钢水静压力增大，又使坯壳贴近铜管。这种坯壳时而与铜管内壁接触时而分离的现象，严重地影响了结晶器的冷却工作效果，降低了连铸速率及生产效率；同时加速了铜管的磨损，降低了铜管的使用寿命，增加生产成本。连铸正朝着高拉速、高作业率、高质量方向发展，提高拉速的主要途径是改进结晶器铜管内腔形状，均匀地增强冷却强度，以改善传热效果。其中，关键技术之一是优化设计结晶器铜管内腔形状，目的是使铸坯凝壳与铜管的气隙保持在较小合理范围内，有利于结晶器快速均匀地传热，确保坯壳厚度均匀快速生成。提高拉速的同时，提高铸坯质量，减少结晶器铜管的磨损，提高铜管的使用寿命。

发明内容：

本实用新型就是要解决结晶器铜管工作过程与冷却的坯壳保持有一个良好的接触冷却，又要减少坯壳对铜管内壁的磨损问题。提供一种内腔形状更加符合坯壳收缩变化规律和适合快速拉出钢坯的结晶器铜管。

本实用新型的连铸凸凹型结晶器铜管仍为向一侧弯曲的矩形的铜管，铜管内腔从上口至下口为锥形，其特征在于：铜管内腔上段内壁向外圆滑凸起；中部内壁恢复成平面，铜管平面挤在坯壳凸面，迫使坯壳向内收缩可以提高钢坯外部、内部质量；下段内壁向内凹形成凹面。这样的形成的结晶器铜管比较适应钢水和外层凝固成型变化规律，增加了冷却成型效果。特别是下段内壁为平面而内壁相交的拐角处圆角向外凸起，形成内腔壁的凹平面；这样形成的坯壳拐角处与结晶器铜管之间有意形成逐渐接触的间隙，减小坯壳拐角冷却速度而与坯壳壁面冷却趋向均匀，并有效地防止坯壳拐角对结晶器铜管的磨损；平面的结晶器铜管壁反而有效地与坯壳接触快速地冷却，防止坯壳面在快速拉制过程出现坯壳拉漏现象。同时，配合铜管内腔上段内壁向外圆滑凸起，使得在上段钢水及形成的初生坯壳与铜管壁有紧密的接触，能够高效传热。这种几何形状的铜管在弯月面以下内壁成凹形面，能较好的适合凝固坯壳的实际形状，有利于结晶器快速均匀传热，确保坯壳有足够均匀厚度，满足高拉速要求。普通的结晶器铜管弯月面以下角部区域，由于受钢水挤压的影响，角部坯壳和铜管壁接触，易产生较大应力值，使拉坯摩擦阻力明显增加，坯壳角部易拉裂。本实用新型的连铸凸凹型结晶器铜管由于内腔下段拐角做成向外凸起形，铜管角部得到了保护，坯壳角部不易产生拉应力及裂纹，所以适合浇注钢种范围广，普碳钢、合金钢、不锈钢等都可以浇注。下段内壁平面相交的拐角处圆角向外凸起为凸起的圆角及与圆角和平面相切的过渡弧面构成。这样不但增加了结晶器铜管内腔拐角的光滑过渡，同时也使与坯壳拐角之间形成的间隙逐步减小，向平面过渡成接触。同时为了适应坯壳拐角处双向冷却成坯均匀成度，铜管内腔下段四个平面壁的宽度由上至下逐步减小。对于100-300方的结晶器铜管，其下段内壁平面相交的凸起圆角半径最好为4-12mm，与圆角和平面相切的过渡弧面半径最好为600-800mm。铜管内腔最好有0.12-0.15mm厚的镀硬铬层以增加内腔整体耐磨能力。

铜管内腔从上口至下口为抛物线型内腔锥形，上段或上部分的锥度大于下段或下部分的锥度。这样形状的铜管内腔，是从上到下锥度逐渐减小的抛物线型内腔铜管，其内腔形状能更好地符合钢水结晶成型过程，坯壳逐步收缩的规律。有效地保证了铜管内壁与钢坯壳之间所产生的间隙最小，增强铜管的导热性能，避免了角裂、横裂等质量问题。由于冷却散热效果提高，可以进一步提高连铸机的拉钢速度，提高生产效率和产量。由于铜管是向一侧弯曲的，为了更适合坯壳不同方向的收缩规律，铜管内腔不但要上部分的锥度要大于下部分的锥度，而且内腔弯曲两侧面的锥度要小于另外两侧面的锥度，简单说就是直面锥度大于相对应的弧面锥度。这是更适应于坯壳弯曲部分的收缩率小于直面部分收缩率的特性，减少了弯面坯壳与铜管之间产生的拉坯摩擦阻力。

本实用新型的结晶器铜管与已有的技术相比具有如下优点：

1、结晶器铜管内腔形状要符合钢水冷却凝固规律，与坯壳形状尽量相适应，使气隙保持在最小范围内，实现高效传热，使钢水快速均匀冷却，并能获得质量良好坯壳。避免了坯壳冷却过程的温度波动，大大增加了冷却结晶效果。

2、结晶器铜管内腔沿纵向上连续抛物线锥度，在使钢水与坯壳与结晶器铜管壁有良好接触的前提下，利用拐角处的凸圆滑角在较容易冷却的坯壳拐角形成过渡的空隙，同时反而增加了铜管平面壁部分与坯壳有效接触快速冷却，不但增加了总体的冷却速度而且使得坯壳冷却趋于均匀，并具有了最小的接触应力，大大减少拉坯阻力，使铸坯顺利脱出，提高了过钢量；连铸机的拉速提高50％以上，同时结晶器铜管的使用寿命大大提高，过钢量提高50％以上。

附图说明：

附图表示了本实用新型一种连铸凸凹型结晶器铜管的结构示意图，其中图1为这种连铸凸凹型结晶器铜管的主剖视图，图2为该铜管的左视图，图3为该铜管的上段横截面剖视图，图4为该铜管的下段横截面剖视图。下面结合附图的具体实施方式进一步说明本实用新型。

具体实施方式：

这种本实用新型的连铸凸凹型结晶器铜管，为向一侧弯曲的矩形铜管，铜管内腔从上口至下口为锥形，铜管内腔从上口至下口为锥度分为n段，上段的锥度大于下段的锥度。n段的连续形成抛物线型锥的铜管，可以视为抛物线型锥的铜管。铜管的长度为900mm-1000mm；弯月面以上为凸形曲线：

铜管自上口至H处，其内腔形状为凸形曲线，四壁面两对相对的面分别以圆弧R1、R2的形状向外凸起，R1、R2的圆弧面与铜管角部圆角面R3圆滑过度，两相邻壁面夹角为钝角，两相对应圆弧最高点的距离C、D逐步减小。从上口至H处，R1、R2值逐步变大，但始终保持与圆角R3圆滑过度，至H处，R1(R2)变成一条直线，C、D值从最大变为最小，两相邻壁面夹角从钝角逐步变为直角。弯月面以下为凹形曲线：

铜管自H处向下至下口，其内腔形状四壁主面保持平面，四角向外突出。也就是两相邻内壁相交的拐角处的圆角向外凸起，如图4所示。Y1、Y2为铜管内腔对应平面的距离，从H处至下口，逐步变小的锥形，变化规律符合抛物线曲线规律。X1、X2为铜管内腔四壁平面部分的宽度直线段的大小，从上至下逐步变小；r为铜管内腔四个向外凸起圆角半径值，圆角r与四壁平面X1、X2以圆弧圆滑过度，圆弧半径为R3，其自H处向下至下口与四壁光滑连接。这种结晶器铜管的技术基本思路是，在结晶器铜管上部，因角部两个方向导热易收缩，而使两侧面形成钝角，此钝角向下逐渐减少，变为直角，为适应这种凝固实际形状，结晶器铜管上部做成凸型曲线。因此，上部钢水与铜管壁保持紧密均匀的接触，传热效果好，大约在距铜管上部350毫米区域开始生壳，并且向下逐渐变为直角，以结壳的钢水随着逐渐向下变化主要壁面而受挤压接触，易提高冷却速度和铸坯的质量。利用拐角处的凸圆滑角在较容易冷却的坯壳拐角形成过渡的空隙，同时反而增加了铜管平面壁部分与坯壳有效接触快速冷却，不但增加了总体的冷却速度而且使得坯壳冷却趋于均匀，并具有了最小的接触应力，大大减少拉坯阻力，这种结晶器120mm×120mm方坯拉速可达4.5m/min，150mm×150mm方坯拉速可达3.5m/min，提高拉速可达50％-100％，而且，还能浇注特殊钢：如高碳硬线钢，冷镦钢和易切钢。过钢量可达8000-10000吨。

Claims (7)

1、一种连铸凸凹型结晶器铜管，为向一侧弯曲的方形或矩形的铜管，铜管内腔从上口至下口为锥形，其特征在于：铜管内腔从上口至下口为抛物线型锥度变化的内腔形状，上段或上部分的锥度大于下段或下部分的锥度，铜管内腔上段内壁向外圆滑凸起，中部内壁恢复成平面，下段内壁向内凹形成凹面。

2、如权利要求1所说的结晶器铜管，其特征在于：铜管内腔不但要上部分的锥度要大于下部分的锥度，而且内腔弯曲两侧面的锥度要小于另外两侧面的锥度，

3、如权利要求1或2所说的结晶器铜管，其特征在于：下段内壁为平面而内壁相交的拐角处圆角向外凸起，形成内壁向内凹的平面。

4、如权利要求3所说的结晶器铜管，其特征在于：下段内壁平面相交的拐角促圆角向外凸起为凸起的圆角及与圆角和平面相切的过渡弧面构成。

5、如权利要求4所说的结晶器铜管，其特征在于：铜管内腔下段四个平面壁的宽度由上至下逐步减小，下段内壁平面相交的凸起圆角半径为4-12mm，与圆角和平面相切的过渡弧面半径为600-800mm。

6、如权利要求5所说的结晶器铜管，其特征在于：铜管内腔有0.12-0.15mm厚的镀硬铬层。

7、如权利要求5所说的结晶器铜管，其特征在于：铜管上段内壁四面向外凸起的曲线与四圆角圆滑连接。