专利名称：一种带纵向凹槽的组合结晶器铜板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属凝固和连续铸造领域，特别涉及一种带纵向凹槽的组合结晶器铜板。
背景技术：
在现代冶金生产技术中，连铸技术不断发展和进步，主要表现在可浇铸钢种不断扩大，一些高碳、高合金、高品质钢种已经不断在大型钢铁企业连铸生产流程中得以生产。尤其是大断面铸坯连铸技术的发展，对钢材的压缩比要求增加，对钢材产品的内部质量要求提高。但由于凝固过程选份结晶规律的存在，在高合金、高碳钢的大断面铸坯生产过程中带来的不利影响就是铸坯的中心偏析与疏松，它是造成高合金、高碳钢中心疲劳缺陷发生以至于断裂的根本原因。为了克服高合金、高碳钢中心偏析给钢材服役性能带来的危害，多年来冶金工作者开展了大量的研究工作，开发了一系列的控制凝固技术，这其中主要的有两个:一是电磁搅拌技术，包括结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌等。它是在较低的钢水过热度条件下，通过增加铸坯的中心等轴晶率以达到减少铸坯中心偏析的目的。但是，实际应用效果表明:提高铸坯的中心等轴晶率对铸坯的中心偏析和疏松的改善是十分明显的，但它并没有达到人们所期望的效果，有时甚至不可避免的还会造成V形偏析和白亮带的发生。针对上述问题，近年来冶金工作者又开发出了凝固末端轻压下技术，它已被广泛的应用于方坯、矩形坯、板坯的连铸生产，并在改善铸坯中心偏析和疏松方面起到了积极的作用。人们通过压下量的调整可以使得铸坯中心达到零偏析，甚至负偏析。但在宽度和厚度相近的大矩形坯、甚至宽度和厚度相等的大方坯生产中，由于偏析仅发生在铸坯芯部很小的区域内，要将该区域轧合，并将偏析的溶液挤出，必须对整个大断面坯进行轧制。这样，不仅需要较大的压下力，而且较小的压下量并不能被完全传递到铸坯芯部，而是需要较大压下量。较大的压下量造成凝固前 沿延展变形量增大，这是造成凝固末端枝晶间压下裂纹产生的根本原因。中国文献《改善小方坯内部质量的措施》(文献来源:刘欣.连铸，2009，，p36 39)通过优化连铸工艺，使铸坯内部质量得到改善。中国文献《大方坯连铸动态轻压下技术应用研究》(文献来源:杨素波，陈永，李桂军.钢铁，2005,40 (6)，p24-26)通过调整轻压下工艺制度改善了铸坯中心偏析、疏松和缩孔。现有的技术中，生产矩形坯、方坯连铸结晶器只有两种:一是管式矩形坯、方坯结晶器，二是四块板组合式矩形坯、方坯结晶器。但总体上看，它们生产出来的铸坯都是矩形或方形。中国实用新型专利CN102554155A，名称“管式结晶器”，提供了一种方坯管式结晶器，采用上述技术生产出来的铸坯均为矩形坯或方坯。在对这些铸坯进行凝固末端轻压下时，不可避免的要产生压下力大、凝固末端易产生压下裂纹等问题。
发明内容[0007]本发明的是提供一种带纵向凹槽的组合结晶器铜板，它可以节省铸轧力，大幅度改善偏析效果，同时避免压下变形所造成的枝晶间裂纹。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:一种带纵向凹槽的组合结晶器铜板，该组合结晶器铜板包括四个工作面铜板，分别是相对布置的一对宽面铜板和一对窄面铜板，其中:四个工作面铜板为可拆卸的连接，宽面铜板为外弧面铜板I和内弧面铜板2，窄面铜板为两个侧弧面铜板3、4，在任意的横截面上，在内弧面铜板2和/或外弧面铜板I的中间区域，自上而下有一个向外突出的纵向凹槽5 ;各个工作面铜板1、2、3、4上均分布有多个冷却水槽。所述纵向凹槽5的总宽度L为组合结晶器铜板内腔的总宽度A的20% 100% ；所述纵向凹槽5的深度H为2 15mm。所述纵向凹槽5的宽度L、深度H从组合结晶器铜板的上口到下口逐渐变小，上口与下口的比值为1.03 1.35。所述纵向凹槽5选自平台状、弧状的纵向凹槽9或多层台阶形状的纵向凹槽12。所述平台状的纵向凹槽由中间平直区6和两边的过渡区7、8所组成，两个过渡区宽度D分别为纵向凹槽5的总宽度L的20 % 60 %。
所述外、内弧工作面铜板1、2为等壁厚或非等壁厚。所述冷却水槽为纵向水槽10或纵向水孔11。所述纵向凹槽5的每个夹角a为钝角，a角的角度为95° < a < 170°，使用时每个夹角a的顶部用半径为5 2000mm的圆弧R光滑过渡。所述带纵向凹槽的组合结晶器铜板的外轮廓为适用于弧形铸机的弧形；或适用于直型铸机的直形。所述组合结晶器铜板适用的铸坯断面为宽120 1000mm，厚120 600mm。本实用新型的有益效果在于:铸坯的压下变形量可以直接作用到凝固末端的液芯处，有效地改善了铸坯的中心偏析；而且由于铸坯左右两边较冷的铸坯不发生变形，因此所需的压下力也很少，铸坯延展的变形量也很小，也就可以有效避免压下裂纹的发生。
图1 一种带平台状纵向凹槽的组合结晶器铜板任意横截面示意图；图2 —种带弧状纵向凹槽的组合结晶器铜板任意横截面示意图；图3 —种带多层台阶状纵向凹槽的组合结晶器铜板任意横截面示意图；图4纵向凹槽仅分布在组合结晶器的外弧面铜板上的示意图；图5纵向凹槽仅分布在组合结晶器的内弧面铜板上的示意图；图6带纵向凹槽的组合结晶器内外弧为等壁厚铜板的横截面示意图；图7带纵向凹槽的组合结晶器铜板的冷却方式是纵向水孔的示意图；图8纵向凹槽的夹角a顶部采用圆弧光滑过渡的示意图。主要组件符号说明1一种带级甸而槽的#里合结晶器外孤工作雨锏板
2一种带纵向W槽的组合结晶器内I瓜工作面铜板
3、4 一种带纵向凹槽的组合结晶器的两个侧孤工作面铜板
5&合结晶器_孤或外孤工作面锏板上的级向凹槽
6平台状纵向凹槽中闻的平直R
7、8平台秋紙向 槽两逵的过渡区
9弧状的纵向凹槽
10 組合結晶器铜板冷却的级向水槽
11組合结晶器铜板冷却的级向7JC孔
12多层台阶形状的纵向凹槽 a级向凹槽的夹角 L纵向凹槽的总宽度 A组合结晶器铜板内腔的总宽度 H级向凹槽的深度 D平台状纵向凹槽的过渡区宽度 E级向凹槽的喪角a顶部的过渡圆半径
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式
做进一步说明。本发明并不局限于以下实施例。如图1所示，为一种带平台状纵向凹槽的组合结晶器铜板任意横截面示意图，该组合结晶器铜板适用的铸坯断面为宽120 1000mm，厚120 600mm ;其中，该组合结晶器包括四个工作面铜板，分别是外弧面铜板1、内弧面铜板2和两个侧弧面铜板3、4, A为组合结晶器铜板内腔的总宽度；在任意的横截面上，在内弧面铜板2和外弧面铜板I的中间区域，自上而下有一个纵向凹槽5，L为该纵向凹槽的总宽度，H为纵向凹槽的深度，它使得使用该结晶器生产的铸坯在出结晶器时内外弧面中间区域都有一个凸起的台阶；在其后进行凝固末端铸轧时，只需将中间凸起的台阶压平。其中，所述纵向凹槽5的总宽度L为组合结晶器铜板内腔的总宽度A的20% 100% ;所述纵向凹槽5的深度H为2 15_。在图1所示的实施例中，所述纵向凹槽5为平台状，该纵向平台状凹槽由中间平直区6和两边的过渡区7、8所组成，D为平台状纵向凹槽的过渡区宽度，两个过渡区宽度D分别为纵向凹槽5的总宽度L的20% 60%;所述纵向凹槽5的形式还可以为弧状的纵向凹槽9，如图2所示，为一种带弧状纵向凹槽的组合结晶器铜板任意横截面示意图；也可以是多层台阶形状的纵向凹槽12，如图3所示，为一种带多层台阶状纵向凹槽的组合结晶器铜板任意横截面示意图。上述纵向凹槽5可以分别单独使用在内弧或外弧上，如图4和图5所示，分别为纵向凹槽仅分布在组合结晶器的外弧面铜板上的示意图以及纵向凹槽仅分布在组合结晶器的内弧面铜板上的不意图。所述纵向凹槽5的宽度、深度从结晶器上口到结晶器下口是逐渐变小的，上口与下口的比值为1.03 - 1.35。所述外、内弧工作面铜板1、2可以是由非等壁厚的铜板制作而成，如图1所示，也可以是由等壁厚的铜板制作而成，如图6所示，为带纵向凹槽的组合结晶器内外弧为等壁厚铜板的横截面示意图。所述带纵向凹槽的组合结晶器铜板的冷却可以采用纵向水槽10的冷却方式，如图1所示；也可以采用纵向水孔11的冷却方式，如图7所示，为带纵向凹槽的组合结晶器铜板的冷却方式是纵向水孔的示意图。所述纵向凹槽5的每个夹角a可以为钝角，a角的角度为95° < a < 170°，使用时每个夹角a的顶部也可以用半径为5 2000mm的圆弧R光滑过渡，R为纵向凹槽的夹角过渡圆半径，如图8所示，为纵向凹槽的夹角采用圆弧光滑过渡的示意图。该带纵向凹槽的组合结晶器铜板即可以做成弧形，适用于弧形铸机；也可以做成直形，适用于直弧型铸机。在进行凝固末·端压下时，只需施加较小压下力，将凸起的台阶压平即可。
权利要求1.一种带纵向凹槽的组合结晶器铜板，该组合结晶器铜板包括四个工作面铜板，分别是相对布置的一对宽面铜板和一对窄面铜板，其特征在于:四个工作面铜板为可拆卸的连接，宽面铜板为外弧面铜板(I)和内弧面铜板(2),窄面铜板为两个侧弧面铜板(3、4),在任意的横截面上，在内弧面铜板(2)和/或外弧面铜板(I)的中间区域，自上而下有一个向外突出的纵向凹槽(5);各个工作面铜板(1、2、3、4)上均分布有多个冷却水槽。
2.如权利要求1所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述纵向凹槽(5)的总宽度L为组合结晶器铜板内腔的总宽度A的20% 100% ;所述纵向凹槽(5)的深度H 为 2 15mm。
3.如权利要求1所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述纵向凹槽(5)的宽度L、深度H从组合结晶器铜板的上口到下口逐渐变小，上口与下口的比值为1.03 1.35。
4.如权利要求1所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述纵向凹槽(5)选自平台状、弧状的纵向凹槽(9)或多层台阶形状的纵向凹槽(12)。
5.如权利要求4所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述平台状的纵向凹槽由中间平直区(6)和两边的过渡区(7、8)所组成，两个过渡区宽度D分别为纵向凹槽(5)的总宽 度L的20% 60%。
6.如权利要求1所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述外、内弧工作面铜板(1、2)为等壁厚或非等壁厚。
7.如权利要求1所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述冷却水槽为纵向水槽(10)或纵向水孔(11)。
8.如权利要求1所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述纵向凹槽(5)的每个夹角a为钝角，a角的角度为95° < a < 170°，使用时每个夹角a的顶部用半径为5 2000mm的圆弧R光滑过渡。
9.如权利要求1所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述带纵向凹槽的组合结晶器铜板的外轮廓为适用于弧形铸机的弧形；或适用于直型铸机的直形。
10.如权利要求1所述的带纵向凹槽的组合结晶器铜板，其特征在于:所述组合结晶器铜板适用的铸坯断面为宽120 1000mm，厚120 600mm。
专利摘要本实用新型涉及金属凝固和连续铸造领域，特别是一种带纵向凹槽的组合结晶器铜板。所述带纵向凹槽的组合结晶器铜板包括四个工作面铜板，分别是相对布置的一对宽面铜板和一对窄面铜板，其中四个工作面铜板为可拆卸的连接，宽面铜板为外弧面铜板(1)和内弧面铜板(2)，窄面铜板为两个侧弧面铜板(3、4)，在任意的横截面上，在内弧面铜板(2)和/或外弧面铜板(1)的中间区域，自上而下有一个向外突出的纵向凹槽(5)；各个工作面铜板(1、2、3、4)上均分布有冷却水槽。本实用新型的一种带纵向凹槽的组合结晶器铜板，可以节省铸轧力，大幅度改善偏析效果，同时避免压下变形所造成的枝晶间裂纹。
文档编号B22D11/059GK203091693SQ201320077640
公开日2013年7月31日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者王明林, 张慧, 陶红标, 王一成, 王玫, 吴夜明, 姬秀琴, 席常锁, 干勇 申请人:钢铁研究总院, 中达连铸技术国家工程研究中心有限责任公司