专利名称：一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属连续铸造领域，特别涉及一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板。
背景技术：
为了提高市场竞争力，我国许多钢铁企业的薄板坯连铸生产线上正在不断开发高附加值的品种钢，尤其是生产含有铌、钒、钛等元素的微合金化钢种。尽管薄板坯连铸生产过程中，拉速很高，薄板坯表面温度相对板坯而言更高，而且铸坯均是直接热送至加热炉， 然后进行热连轧，但是在生产微合金钢时，热轧板卷的边裂缺陷问题同样也经常发生，而这基本上都是由薄板坯的角横裂所引起。目前国内的薄板坯连铸结晶器窄边铜板均采用平面结构，铸坯角部通常呈直角形状。连铸过程中，铸坯角部由于受到二维冷却，其温度相对更低，在二冷段的弯曲段或矫直段，铸坯在角部或角部附近的表面温度容易进入微合金化钢的脆性区范围，从而引起角横裂纹的发生，限制了微合金化钢的规模化生产。为了解决微合金钢的边角部横裂纹问题，目前冶金工作者采用的主要措施包括提高钢水质量、优化和稳定保护渣性能、优化二冷段的冷却工艺等。在板坯或方坯铸机上，少数钢铁企业采用了倒角结晶器技术，该技术的目标是使得铸坯原有的直角改为两个钝角， 用以消除铸坯角部的应力集中，同时达到提高角部温度的目的。中国实用新型专利ZL 02214026. 3 (公告号CN 2M7438Y，名称“板坯连铸结晶器窄边铜板”)提出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。中国实用新型专利ZL 2007200890 . 7 (公开号CN 201132207Y，名称“一种板坯结晶器”)提出了一种带有过渡曲面的窄面铜板，曲面为圆弧面，圆弧倒角的半径为2 10mm，因此其倒角量不足10mm，角部冷却靠铜板自身导热来实现，该专利的缺点是倒角量小，铸坯角部温度的提升幅度有限。中国文献《连铸结晶器内大方坯的热力耦合分析》(文献来源陈永，罗歆，沈厚发.钢铁.2008，43 03)，p33 37)对结晶器带侧面倒角的窄面铜板在大方坯连铸生产中的传热过程和坯壳的应力分布进行了分析，结果表明在倒角保持为45度的情况下，结晶器倒角量由25mm降至12mm时，铸坯角部的传热条件可得到改善，有利于减轻和防止铸坯角部裂纹。在薄板坯连铸方面，关于铸坯角横裂控制方面的文献和专利较少。中国文献《薄板坯角横裂成因分析》(文献来源王宇平，王一成，谢刚.冶金丛刊.2007，(6)，pl3 17) 分析和总结了薄板坯角横裂的产生机理及其影响因素，提出提高薄板坯表面温度至900°C 以上和降低钢中氮含量至30ppm以下是防止角横裂的发生的两种有效措施。目前，针对薄板坯连铸微合金钢的角横裂问题，在工艺上已经进行了很多优化改进工作，包括钢中氮和铝的控制、铸坯表面温度的提高等等。但在设备的优化改进方面进行的工作极少。[0009]基于倒角结晶器技术在板坯和大方坯铸机生产上取得的成效，本实用新型提出了一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板，
发明内容本实用新型的目的是提供一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板，可控制铸坯角横裂，延长窄面铜板的使用寿命。为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板，其工作表面包括平面区域和曲面区域，平面区域位于工作表面的中部，所述铜板的总宽度为50 110mm，高度为800 1200mm，厚度为50 100mm，铜板平面区域和曲面区域在横截面方向上以相切方式光滑连接；铜板边角部厚度最大，横截面中心线处厚度最小，它们之间的厚度差为2 9mm;所述铜板的内部均勻分布有3 6个规格相同的圆管型冷却水道。所述铜板平面区域的宽度占总宽度的0 90%。在所述铜板的横截面方向上，窄面铜板的宽度越大，铜板横截面中心线处与边角部之间的厚度差越大。所述铜板的曲面区域在横截面方向上的曲线为圆弧线和/或抛物线。所述铜板在宽度方向上以表面中心线为对称线，呈对称分布。所述铜板在高度方向上，其工作面为单锥度、双锥度或多锥度中的一种。所述铜板的宽度在高度方向上保持一致，或自上而下线性递减，铜板上缘和下缘之间的宽度差为 0. 5 ~ 4. Omm0所述圆管型冷却水道沿高度方向上下贯通，水道的内径为7 14mm，与铜板工作面的距离相同。所述铜板至少具有以下特征之一I)所述铜板的工作面上有镍镀层、镍铁镀层或镍钴镀层；II)整个铜板的材质为银铜、铬锆铜、磷铜、铍铜中的一种。与现有技术相比，本实用新型提出的窄面铜板浇注的薄板坯的边角部由原有的直角形状改为圆弧角过渡型，铸坯边角部的温度更高，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。它通过提高铸坯的角部温度及凝固成型过程中传热的均勻性，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。
图1为本实用新型第一实施例的整体结构示意图；图2为本实用新型第二实施例的整体结构示意图，该图右侧为其A-A纵截面示意图；图3为本实用新型第一实施例的横截面结构示意图；图4为本实用新型第三实施例的横截面结构示意图。附图标记1 结晶器窄面铜板[0029]2平面区域[0030]3曲面区域[0031]4曲面区域在横截面上的曲线[0032]5圆管型冷却水道[0033]H铜板横截面中心线处与边角部之间的厚度差
具体实施方式
下面根据附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型提出的结晶器窄面铜板1主要用于厚度为50 IlOmm铸坯的连铸生产，连铸机为直弧型或立弯型，结晶器在高度方向上为竖直结构。该结晶器窄面铜板1可以和漏斗型结晶器宽面铜板进行组合，也可以和平行板式结晶器宽面铜板进行组合，通过组合形成生产断面为(50 110)mmX (900 1800)mm薄板坯的结晶器，也可用以通过组合形成边长为200 480mm的小型板坯结晶器。在高度方向上，窄面铜板的宽度可以保持一致， 也可以自上而下线性递减，此时铜板上缘和下缘之间的宽度差为0. 5 4. Omm0当窄面铜板的宽度自上而下线性递减时，铸坯在厚度方向上形成倒锥度，有利于加强铸坯下部的冷却， 提高铸坯的表面质量。附图1给出了本实用新型的结晶器窄面铜板1的第一实施例的整体结构，它的工作面与钢水相接触，工作面由中部的平面区域2和两侧的曲面区域3构成，铜板在高度方向上为单锥度结构。附图2给出了本实用新型的结晶器窄面铜板1的另一种整体结构，它的工作面与钢水相接触，工作面由中部的平面区域2和两侧的曲面区域3构成，所示窄面铜板工作面在高度方向上为双锥度结构，上部区域为斜面，下部区域为直面，上部区域的斜面提高了结晶器上部区域的锥度，起到增加凝固初期的坯壳与铜壁之间接触紧密程度的作用，从而加强了初始凝固过程的传热，提高了初始凝固壳的厚度和强度，有利于铸坯表面质量的提高。附图3 4给出了窄面铜板1内部的冷却结构和两侧的最大倒角量(即铜板横截面中心线处与边角部之间的厚度差H)。本实用新型的结晶器窄面铜板1内部水道布置的原则是确保坯壳与铜壁之间传热的均勻性。采用倒角结构后，铸坯的角部由原有的90°直角转变为两个钝角，这样可以弱化传热而提高铸坯边角部温度，并且容易消除弯曲或矫直过程中铸坯角部的拉应力集中，达到控制角横裂的目的。本实用新型的结晶器窄面铜板1内部水道带有3 6个均勻分布的规格相同的高度方向上贯通的圆管型水道，水道的内径为 7 14mm，距铜板工作面的距离相同。附图3是附图1所示的窄面铜板的横截面结构，其内部带有高度方向上贯通的均勻分布的圆管型冷却水道。附图4为本实用新型第三实施例的横截面结构示意图，该铜板的工作面仅有曲面结构组成，其内部带有高度方向上贯通的均勻分布的圆管型冷却水道。
权利要求1.一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板，其工作表面包括平面区域(2)和曲面区域(3)，平面区域(2)位于工作表面的中部，其特征在于所述铜板的总宽度为50 110mm，高度为800 1200mm，厚度为50 100mm，铜板平面区域O)和曲面区域(3)在横截面方向上以相切方式光滑连接；铜板边角部厚度最大，横截面中心线处厚度最小，它们之间的厚度差H为2 9mm ；所述铜板的内部均勻分布有3 6个规格相同的圆管型冷却水道⑶。
2.如权利要求1所述的结晶器窄面铜板(1)，其特征在于所述铜板平面区域(2)的宽度占总宽度的0 90%。
3.如权利要求1所述的结晶器窄面铜板(1)，其特征在于在所述铜板的横截面方向上，窄面铜板(1)的宽度越大，铜板横截面中心线处与边角部之间的厚度差H越大。
4.如权利要求1所述的结晶器窄面铜板(1)，其特征在于在所述铜板的曲面区域(3) 在横截面方向上的曲线为圆弧线和/或抛物线。
5.如权利要求1所述的结晶器窄面铜板(1)，其特征在于所述铜板在宽度方向上以表面中心线为对称线，呈对称分布。
6.如权利要求1所述的结晶器窄面铜板(1)，其特征在于所述铜板在高度方向上，其工作面为单锥度、双锥度或多锥度中的一种。
7.如权利要求1所述的结晶器窄面铜板(1)，其特征在于所述铜板的宽度在高度方向上保持一致，或自上而下线性递减，铜板上缘和下缘之间的宽度差为0. 5 4. 0mm。
8.如权利要求1所述的结晶器窄面铜板(1)，其特征在于所述圆管型冷却水道(5)沿高度方向上下贯通，水道的内径为7 14mm，距铜板工作面的距离相同。
9.如任一权利要求1-8所述的结晶器窄面铜板(1)，其特征在于所述铜板至少具有以下特征之一I)所述铜板的工作面上有镍镀层、镍铁镀层或镍钴镀层；II)整个铜板的材质为银铜、铬锆铜、磷铜、铍铜中的一种。
专利摘要本实用新型涉及金属连铸领域，特别涉及一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板，它的工作表面包括平面区域(2)和曲面区域(3)，平面区域(2)位于工作表面的中部，其中所述铜板的总宽度为50～110mm，高度为800～1200mm，厚度为50～100mm，铜板平面区域(2)和曲面区域(3)在横截面方向上以相切方式光滑连接；铜板边角部厚度最大，横截面中心线处厚度最小，它们之间的厚度差H为2～9mm；所述铜板的内部均匀分布有3～6个规格相同的圆管型冷却水道(5)。本实用新型的窄面铜板浇注的薄板坯的边角部为圆弧角过渡型，铸坯边角部的温度更高，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发生。
文档编号B22D11/04GK202052915SQ201120089500
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者付建军, 吴夜明, 张慧, 杨晓江, 杨杰, 王明林, 王玫, 郝占全, 郝常鑫, 陶红标 申请人:河北钢铁股份有限公司唐山分公司, 钢铁研究总院