一种板坯连铸倒角结晶器窄面铜板的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别涉及一种板坯连铸倒角结晶器窄面铜板。
【背景技术】
[0002]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大断面铸坯连铸技术的发展。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: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。
[0003]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。为了避免在后续乳制的钢板边部产生裂纹缺陷，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。
[0004]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】
[0005]本实用新型的目的在于克服上述不足，提供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板坯连铸倒角结晶器窄面铜板。
[0006]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:
[0007]—种板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，包括大面区和侧面倒角区，所述大面区和侧面倒角的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折线状。
[0008]进一步的，所述折线状由第一折线、垂直线组成。
[0009]进一步的，所述第一折线与窄面铜板侧面之间的夹角为0.2?10度。
[0010]进一步的，所述第一折线与窄面铜板侧面之间的夹角为0.5?1.2度。
[0011 ]进一步的，所述第一折线的长度是结晶器铜板高度的10?31 %。
[0012]进一步的，角度a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。
[0013]进一步的，角度al为第一折线侧面倒角区的工作面与窄面铜板侧面之间的夹角。
[0014]进一步的，所述侧面倒角区倒角角度a为30?70度。进一步的，所述侧面倒角a的高度H为该窄面铜板整体厚度的30%?52 %。
[0015]进一步的，所述侧面倒角a的高度H为该窄面铜板整体厚度的40%?43%。
[0016]进一步的，所述侧面倒角区倒角角度al为73?82度。
[0017 ]进一步的，所述侧面倒角区倒角角度a I为73?79度。进一步的，所述侧面倒角a I的高度Hl为该窄面铜板整体厚度的40%?43%。
[0018]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45?90°，斜水缝顶部与窄面铜板热面的距离接近直水缝的顶部与铜板热面的距离。进一步的，所述折线状由第一折线、垂直线组成，采用一级倾斜结构，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10?31%。本实用新型人通过实验研究发现，当第一折线的夹角为0.5?1.2度，且折线的长度是结晶器铜板高度的10?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，采用本实用新型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29?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，角度a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，角度al为第一折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a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。进一步的，所述侧面倒角区倒角角度al为73?82度，所述侧面倒角区倒角角度a为65?70度，及采用本实用新型的折线长度，让人意想不到的是当铸坯向下移动过程中，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，所述侧面倒角的高度H为该窄面铜板整体厚度的22%?32%。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40%?43%，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。进一步的，所述侧面倒角区倒角角度al为76?79度，能够对钢液起到良好的挤压作用，保证形成完整的、四周封闭的坯壳。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0020]本实用新型实现的带侧面倒角的窄面铜板，可以保证倒角冷却效果、避免铸坯角部裂纹，并可提高窄面铜板和侧面倒角的使用寿命和铸坯质量。窄面铜板浇注的薄板坯的边角部为直角形状，一方面容易加工成本低，另一方面结合本实用新型的折线长度及夹角铸坯边角部的温度更高，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，同时有利于延长窄面铜板的使用寿命。采用折线状结构保证坯壳与铜板热面的良好接触，有利于提高拉坯速度。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板纵剖视结构示意图；
[0022]图2是本实用新型的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板垂直线部的剖视结构示意图；
[0023]图3是本实用新型的板坯连铸倒角结晶器窄面铜板第一折线部的剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]实施例1:如图1、2、3所示，一种板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，包括大面区3和侧面倒角区2，所述大面区和侧面倒角的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折线状。所述折线状由第一折线、垂直线组成。所述第一折线与窄面铜板I侧面之间的夹角为6度。所述第一折线的长度是结晶器铜板高度的22%。角度a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。角度al为第一折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a为30度。所述侧面倒角a的高度H为该窄面铜板整体厚度的37%。所述侧面倒角区倒角角度al为73度。所述侧面倒角al的高度Hl为该窄面铜板整体厚度的37%。采用实施例1的技术方案铸坯冷却效率是未采用折线结构及折线长度的1.22倍，铸坯质量明显得到提高，拉坯速度是未采用上述方案的1.30倍;更为重要的是，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1.4倍。
[0025]实施例2:如图1、2、3所示，一种板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，包括大面区3和侧面倒角区2，所述大面区和侧面倒角的背部设置一个