CN2885458Y

CN2885458Y - 一种新型薄板坯连铸用结晶器组合铜板

Info

Publication number: CN2885458Y
Application number: CN 200620022844
Authority: CN
Inventors: 干勇; 王天义; 张慧; 张洪波; 王玫; 孔庆福; 仇圣桃; 刘建华; 刘爱强; 徐志荣; 陶红标; 杨晓江; 徐李军
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute; Tangshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute; Tangshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2016-03-17

Abstract

本发明涉及薄板坯连铸用的结晶器组合铜板，它由相对布置的一对宽面水冷铜板1、2和一对窄面水冷铜板3、4组成，所述宽面水冷铜板1、2上段为光滑的凹形漏斗形浇注区5，下段为垂直平面的形腔区7，其中：所述宽面水冷铜板1、2内部有沿铜板宽度方向间隔布置、上下贯通的多条冷却管道8；所述漏斗形浇铸区5曲面的曲率半径自上而下逐渐增大，直至光滑过渡形成宽面水冷铜板1、2下面的平面形腔区7。这样，该组合铜板的冷却能力得到提高，因此凝固壳生长均匀、能减少应力集中，且能够生产良好表面质量的低碳钢、包晶钢以及中碳钢铸坯。

Description

一种新型薄板坯连铸用结晶器组合铜板

技术领域

本实用新型涉及一种金属薄板坯的连续铸造辅助装置，特别是一种新型薄板坯连铸用漏斗形结晶器。

背景技术

在传统的板坯连铸结晶器中，结晶器的每一个横截面均为矩形，铸坯厚度为150mm-270mm为了抵消坯壳向下运动过程中凝固降温所造成的收缩，提高结晶器的传热效果，结晶器自上向下的每一个矩形截面逐渐变小，一般总的线收缩量为0.6％-1.2％。目前，薄板坯连铸生产中，铸坯厚度为50mm-100mm，在薄板坯连铸中均采用漏斗型结晶器，漏斗型结晶器是将传统板坯连铸结晶器自上而下横截面由长变短的收缩过程通过合理的曲面变形转化为结晶器漏斗区凸度的由大变小，一方面为浸入式水口的插入提供了空间，另一方面为凝固壳的传热、生长以及合理的变形收缩创造了条件。

中国专利ZL85101082提供了一种连续铸造钢带的方法及铸模。其所述的结晶器为漏斗型结晶器，具有被冷却的宽壁和窄侧壁，其中宽壁的上部分和窄侧壁构成一个漏斗型的铸造浇口区。该浇口区的宽壁在向窄侧壁延伸时尺寸逐渐缩小，直到与铸坯尺寸一致，铸造浇口区侧面的宽壁以相应于带钢厚度的间距平行延伸到窄侧壁，从而在铸造浇口区以外各部分形成平行的区域。该专利技术未对冷却方式进行描述，它在使用中采用的是传统的矩形平面水槽冷却结构。该技术目前已大量被应用于工业化生产，实际生产中它对连铸生产裂纹敏感性较差的低碳类钢种是有利的，但在生产使用中由于温度不均匀、大热流以及存在应力集中等等问题，致使在生产亚包晶钢和中碳钢时容易在距离铸坯中心四分之一宽度处出现裂纹。(见《连铸》2001年第4期，P1-2，“漏斗型结晶器内金属变形行为分析”以及《钢铁研究学报》1993年第5卷第3期，P7-14，“中宽度薄板坯连铸工艺特性研究”)

中国专利93119688.4提供了另外一种可以连续铸造30-90mm厚度的薄板坯的连铸用漏斗型结晶器。该结晶器在长度范围内有一个第一部分即扩展的漏斗区和末端部分，一个弯曲连接区域配设在第一部分和末端部分之间，末端部分约为结晶器全长的四分之一至六分之一。其关键特征在于：不仅在结晶器的上部第一部分具有向外扩展的漏斗形，而且在结晶器下部末端部分也有一个向外开展的漏斗形所形成的结晶器下部凹面；为了配合上述形状，在二冷支撑辊区结晶器下方的前几组支撑辊也采用带凹面的设置。该专利技术也已大量被应用于工业化生产。由于其采用了结晶器下部甚至二冷支撑辊带有漏斗型的结构，使得实际生产中连铸坯坯壳所受应力降低，加上采用缓冷的方式，使其可以生产中碳钢和包晶钢。但该结晶器在连铸生产低碳钢时，由于低碳钢固相收缩大于中碳钢，加上结晶器下部漏斗型凹面的存在，低碳钢坯壳在凝固收缩的作用下将结晶器中心部位脱离结晶器传热面，形成热结，最终导致坯壳中心传热变差、温度升高、应力增加，容易造成铸坯中心纵裂纹。(见《薄板坯连铸连轧技术交流与开发协会第三次技术交流会议论文集》，2005年唐山，P210-222，“唐钢FTSC技术薄板坯连铸开发SPHD冷轧用钢的工艺及效果”)

发明内容

本实用新型的目的是提供一种改进的结晶器组合铜板，其冷却能力得到提高，因此凝固壳生长均匀、能减少应力集中，且能够生产良好表面质量的低碳钢、包晶钢以及中碳钢铸坯。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种薄板坯连铸用结晶器组合铜板，它由相对布置的一对宽面水冷铜板1、2和一对窄面水冷铜板3、4组成，所述宽面水冷铜板1、2的上段为光滑凹进的漏斗形浇注区5，下段为垂直平面的形腔区7，其改进是：

(1)所述宽面水冷铜板1、2内部有沿铜板宽度方向间隔布置、上下贯通的多条冷却管道8；

(2)所述漏斗形浇铸区5曲面的曲率半径自上而下逐渐增大，直至光滑过渡形成宽面水冷铜板1、2下面的平面形腔区7。

宽面水冷铜板1、2的外表面开有多个应力释放槽10。

应力释放槽10为可释放纵向、横向应力的十字交织小槽。

应力释放槽10的加工深度为：该槽的尖端部位与结晶器铜板工作面的距离基本相等。

冷却管道8的中心线与结晶器铜板厚度方向上的漏斗曲面保持基本平行。

宽面水冷铜板1、2水平截面的各段直线和曲线是光滑连接的，且以铜板垂直中心线为轴对称。

漏斗形浇铸区宽面的水平截面曲线的一边形状为：由彼此相切的二段内凹弧BC和ED、一段外凸弧CD与两段直线AB和EF组成；且两个直线段AB和EF与对面的宽面铜板相应区域相互平行。

宽面水冷铜板1、2的上段漏斗形浇铸区中，凹面区域BE的宽度L为700mm到1350mm。

宽面水冷铜板1、2的上段漏斗形浇铸区中，结晶器上口最大凸度H为20-60mm。

该结晶器总高度为800-1300mm，宽面铜板上段漏斗形浇铸区的长度约占总高度的60-85％。

在窄面水冷铜板3、4之间，上口间距与下口间距之比为1.0～1.02。

窄面水冷铜板3、4沿水平部分的长度是可调的，每侧铜板的可调范围为50-500mm。

在宽面铜板1、2的水平截面上，组成凹面区域BE的三段弧BC、CD、DE可以是圆弧、抛物线弧或其它类型的光滑曲线段。

窄面铜板3、4内部也有沿铜板宽度方向间隔布置、上下贯通的多条冷却用管道。

窄面铜板3、4的工作面由一个平面构成，或由从上向下的两个或多个平面构成。

每个冷却用管道8的上、下端口有可拆卸的螺栓或丝堵9，铜板背面有进水口和出水口。

薄板坯厚度为40-100mm，宽度为800-1900mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、结晶器的水冷结构采用均匀的管道式冷却，可以提高结晶器冷却的均匀性，保证凝固坯壳的均匀生长；同时管道式冷却结构为缓冷结构，有利于中碳钢、亚包晶钢、包晶钢的生产。

2、在结晶器宽面合理布置一些纵向和横向交织的深槽，可以消除结晶器在加工和热态使用过程中的应力所带来的变形，提高结晶器的使用寿命。

3、结晶器的窄面采用两个或多个平面相接，可有效调节结晶器下口锥度，以适应不同钢种的生产。

4、结晶器下部采用平面结构，有利于加强结晶器下部的传热，消除生产低碳钢时由于冷却收缩所造成的铸坯中心裂纹。

附图说明

图1为本实用新型薄板坯结晶器组合铜板的水平截面视图，

图2为图1中结晶器组合铜板的宽面铜板中心纵向视图，

图3为图1中结晶器组合铜板的宽面铜板平面区域的垂直剖面视图，

图4单一平面窄面铜板垂直剖面视图，

图5两个平面相接的窄面铜板垂直剖面视图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型的实施例做进一步说明：

在本实施例的结晶器中，1、2是宽面水冷铜板，3、4是窄面水冷铜板，5为结晶器上段漏斗型浇铸区，6为结晶器铜板宽面上下段的连接点。图2中B、E为弧线的端部，也是宽面弧线与直线的切点，C、D为两弧的切点，其中BC、DE为凹弧，CD为凸弧。BC、CD、DE三段弧的曲率半径自上而下是递增的。7是下段为垂直平面的形腔区，8是钻孔的冷却通水管道，9是螺栓或丝堵，10是宽面铜板的背面在纵向和横向的十字交织的应力释放槽。

参见图1，漏斗形浇铸区宽面的水平截面曲线一边由彼此相切的二段内凹弧BC和ED、一段外凸弧线CD与两条直线AB和EF组成。其改进为：(1)结晶器的冷却采用沿铜板宽度方向间隔布置的多个钻孔的管道8形式的冷却结构，并使得所有的管道8的中心线与结晶器铜板厚度方向上的漏斗曲面保持基本平行。这样的布置既可以均匀结晶器宽面上的冷却强度，又可以实现结晶器弱冷的工艺制度。(2)宽面铜板上段是由上向下逐步光滑过渡的颈缩曲面，漏斗形浇铸区曲面的曲率半径自上而下逐渐增大，直至光滑过渡到宽面铜板下面成为平面形腔区。以便降低坯壳在拉坯方向所受的应力。(3)宽面铜板的水平截面的各段直线和曲线是光滑连接的，它们以铜板垂直中心线为对称轴，并保持两个直线段AB和EF与对面的宽面铜板相应区域相互平行。以便最大程度上减少坯壳横向的应力不均匀性。(4)为了减少结晶器加工和使用过程中的变形，将宽面铜板的被面在纵向和横向加以释放应力的十字交织小槽即应力释放槽10。该槽的加工深度要求保证每一个槽的顶尖部位与结晶器铜板工作面的距离基本相等或相近。

在该结晶器宽面铜板上段的漏斗形浇铸区中，组成凹面区域BE的三段弧BC、CD、DE可以是圆弧、抛物线弧或其它类型的光滑曲线段。为了确保薄板坯连铸生产工艺的顺行，必须保证结晶器上口截面中ABCDEF弧线与AF直线的比值在1.003-1.02之间，凹面区域BE的宽度L越小，漏斗形浇铸区中结晶器上口最大凸度H也越小，这样可浇铸坯宽度和可供浸入式水口插入的空间也越小。一般根据所浇铸的连铸坯断面需求，可以使凹面区域BE的宽度L为700mm到1350mm。漏斗形浇铸区中结晶器上口最大凸度H为20-60mm。同时要保证两块窄面之间上口间距与下口间距之比为1.0～1.02。该结晶器可以通过调节窄面铜板水平部分AB和EF的长度以浇铸不同宽度的铸坯，窄面铜板水平部分单侧可调范围为50-500mm。

根据上述结晶器，其宽面铜板上段漏斗形浇铸区的长度大，约占总高度的60-85％；下段较小约为15-40％，上段与下段在6处光滑相接(图2中)。

根据上述结晶器，其窄面铜板也可采用沿宽度方向间隔布置的多个钻孔的管道式冷却结构(见图4)。窄面铜板的工作面可以是一个平面，也可以是由上向下的两个或多个平面构成(见图4、图5)。

为了便于结构设计，结晶器宽面和窄面的冷却管道8的上下孔用螺栓或丝堵9堵死，使冷却水从铜板被面流入流出(见图2)。

上述结晶器适合浇铸的金属薄板坯厚度为40-100mm，宽度为800-1900mm。

Claims

1、一种薄板坯连铸用结晶器组合铜板，它由相对布置的一对宽面水冷铜板(1)、(2)和一对窄面水冷铜板(3)、(4)组成，所述宽面水冷铜板(1)、(2)的上段为光滑凹进的漏斗形浇注区(5)，下段为垂直平面的形腔区(7)，其特征是：

(1)所述宽面水冷铜板(1)、(2)内部有沿铜板宽度方向间隔布置、上下贯通的多条冷却管道(8)；

(2)所述漏斗形浇铸区(5)曲面的曲率半径自上而下逐渐增大，直至光滑过渡形成宽面水冷铜板(1)、(2)下面的平面形腔区(7)。

2、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述宽面水冷铜板(1)、(2)的外表面开有多个应力释放槽(10)。

3、根据权利要求2所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述应力释放槽(10)为可释放纵向、横向应力的十字交织小槽。

4、根据权利要求2或3所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述应力释放槽(10)的加工深度为：该槽的尖端部位与结晶器铜板工作面的距离基本相等。

5、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述冷却管道(8)的中心线与结晶器铜板厚度方向上的漏斗曲面保持基本平行。

6、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述宽面水冷铜板(1)、(2)水平截面的各段直线和曲线是光滑连接的，且以铜板垂直中心线为轴对称。

7、根据权利要求5所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述漏斗形浇铸区宽面的水平截面曲线的一边形状为：由彼此相切的二段内凹弧BC和ED、一段外凸弧CD与两段直线AB和EF组成；且两个直线段AB和EF与对面的宽面铜板相应区域相互平行。

8、根据权利要求5所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述宽面水冷铜板(1)、(2)的上段漏斗形浇铸区中，凹面区域BE的宽度L为700mm到1350mm。

9、根据权利要求5所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述宽面水冷铜板(1)、(2)的上段漏斗形浇铸区中，结晶器上口最大凸度H为20-60mm。

10、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：该结晶器总高度为800-1300mm，宽面铜板上段漏斗形浇铸区的长度约占总高度的60-85％。

11、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：在所述窄面水冷铜板(3)、(4)之间，上口间距与下口间距之比为1.0～1.02。

12、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述窄面水冷铜板(3)、(4)沿水平部分的长度是可调的，每侧铜板的可调范围为50-500mm。

13、根据权利要求6所述的结晶器组合铜板，其特征是：在所述宽面铜板(1)、(2)的水平截面上，组成凹面区域BE的三段弧BC、CD、DE可以是圆弧、抛物线弧或其它类型的光滑曲线段。

14、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述窄面铜板(3)、(4)内部也有沿铜板宽度方向间隔布置、上下贯通的多条冷却用管道。

15、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：所述窄面铜板(3)、(4)的工作面由一个平面构成，或由从上向下的两个或多个平面构成。

16、根据权利要求1所述的结晶器组合铜板，其特征是：每个冷却用管道(8)的上、下端口有可拆卸的螺栓或丝堵(9)，铜板背面有进水口和出水口。

17、根据权利要求1所述的薄板坯连铸用结晶器铜板，其特征是：所述的薄板坯厚度为40-100mm，宽度为800-1900mm。