一种不对称板坯连铸倒角结晶器用窄面铜板的制作方法
【专利摘要】一种不对称板坯连铸倒角结晶器用窄面铜板，属于炼钢－连铸【技术领域】。该窄面铜板的工作面由中间工作面(2)、大尺寸内弧倒角(3)和小尺寸外弧倒角(4)组成；窄面铜板上口由小尺寸外弧倒角上边缘(5)、中间工作面上边缘(6)、大尺寸内弧倒角上边缘(7)、内弧铜板上边缘(8)、外弧铜板上边缘(9)和铜板背面上边缘(10)围绕而成。通过改变中厚板坯的角部形状来改变角部的二维传热，提高板坯角部温度，同时又考虑内外弧的差异而进行区别对待，从而可以解决连铸板坯内弧易发的角横裂纹缺陷，同时又考虑外弧与内弧之间的温度差异，在解决外弧角横裂纹缺陷的同时又保证了板坯在加热炉辊道上的安全性。
【专利说明】一种不对称板坯连铸倒角结晶器用窄面铜板
【技术领域】
[0001] 本发明属于炼钢一连铸【技术领域】，特别是提供了一种不对称板坯连铸倒角结晶 器用窄面铜板。适用的连铸板坯厚度规格范围为150?400mm，宽度规格范围为1400? 2400mm〇
【背景技术】
[0002] 由前人研究结果表明，在600-900°C之间，钢存在一个脆性区间，铸坯表面的高温 热塑性急速下降，称之为第三脆性区间。中厚板板坯角部属于二维传热，因此角部温度降低 较快，即使使用弱冷的二次冷却模式也无法保证矫直位置板坯角部的温度在900°C以上，因 此在矫直的过程中，板坯角部一般会处于第三脆性区温度，在矫直拉应力的作用下，极易产 生角横裂纹。
[0003] 传统的解决角横裂纹缺陷的方法有两种，分别是高温矫直和低温矫直。高温矫直 是指将铸坯角部温度提高至900°C以上，以避开第三脆性区温度；低温矫直是指将铸坯角 部温度降低至600°C以下，同样是为了避开第三脆性区温度。低温矫直一般采用强冷的方式 使得铸坯角部温度快速下降，但强冷的方式会增加铸坯的温度梯度，铸坯宽面方向上的冷 却均匀性无法保障，在热应力的作用下，极易产生表面裂纹，因此该方法应用较少。高温矫 直在传统的坯型下也无法保证，因为铸坯角部的二维传热，很难使得铸坯角部温度在矫直 位置仍然保持在900°C以上，因此考虑可以通过改变铸坯角部的形状以改变角部的二维传 热，从而提高中厚板坯角部的温度，以避开脆性区区间矫直，从而降低中厚板坯角横裂纹的 发生率。
[0004] 改变中厚板坯角部的二维传热，可以通过改变角部的形状来实现，倒角结晶器的 设计即是处于这种考虑下产生的。通过改变窄面铜板形状，将铸坯角部的形状由直角面变 为两个钝角面。但由于铸坯内弧与外弧的冷却强度有所不同，内弧由于存在积水，冷却强度 要强于外弧，外弧温度要高于内弧，因此内外弧的倒角形状设计也需存在差异。同时由于部 分轧钢厂采用推进式加热炉，外弧倒角的铸坯由于下表面尺寸减少，在推进式加热炉的辊 道上存在偏离甚至落坯的风险，因此外弧倒角尺寸也受到限制。
[0005] 倒角结晶器窄面铜板设计存在以下专利：
[0006] ZL201020201234. X提供了一种板坯连铸结晶器，由两相对宽面铜板和两相对窄面 铜板组装在一起构成，其特征在于：窄面铜板内表面向宽面铜板内表面的过渡为圆弧曲面， 窄面铜板两端带有平台，窄面铜板端面平台与宽面铜板夹角为90度，圆弧曲面与窄面铜板 平面、平台交界处倒角半径2-6mm，圆弧曲面的背面冷却水缝轴向与水平夹角在50-80度之 间。
[0007] ZL201110232530.5提供了一种具有漏斗形曲面形状的带倒角结晶器窄边铜板，涉 及了一种具有漏斗形曲面形状的带倒角结晶器窄面铜板，该窄面铜板与钢水接触的工作面 包括中间区域和两侧的倒角区域，所述的工作面为上大下小的漏斗形曲面。
[0008] ZL201220192192. 7提供了多锥度复合倒角结晶器，提供了一种多锥度复合倒角结 晶器，它包括结晶器窄面铜板，结晶器窄面铜板具有工作面和侧平面，工作面两侧设置有折 翻边，折翻边又分为上段翻边和下段翻边，上段翻边自上而下各截面面处的第一倒角R1保 持相同，下段翻边自上而下各截面处的第一倒角R1连续递减；工作面对应于下段翻边的两 侧还斜切形成有楔形面，楔形面与工作面之间形成有第二倒角R2,楔形面从其顶端至底边 各截面处的第二倒角R2从0°开始连续递增，使结晶器窄面铜板下段形成多锥度复合倒角 结构。
[0009] ZL201320350661. 8提供了一种板坯连铸倒角结晶器窄面铜板，公开了一种板坯连 铸倒角结晶器窄面铜板，包括平面区域和倒角区域，关键在于：所述平面区域的宽度为整个 铜板宽度的70%?95%，倒角区域与铜板侧面的夹角α为30°?70°，倒角区域的高度 为整个铜板宽度的2%?20%。
[0010] ZL201120388633. 6提供了一种带倒角结晶器窄面铜板的冷却及其固定装置，涉及 到一种带倒角结晶器窄面铜板的冷却及其固定装置，它包括带倒角结晶器窄面铜板和背板 水箱，其中，两排螺栓孔将带倒角结晶器窄面铜板上的冷却水槽分为两侧的倒角区冷却水 槽和中间的中部区域冷却水槽；螺栓连接固定带倒角结晶器窄面铜板和背板水箱，其间设 有环形密封水条。
[0011] ZL201120136707. 7提供了一种具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板，涉及 到一种具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板。该窄面铜板的工作面包括平面区域和 斜面区域，平面区域位于中部，斜面区域位于两侧的边角部，其中斜面区域在横截面上的直 线长度L为5?150_，窄面铜板内部分布有沿高度方向上下贯通的圆形和矩形冷却水道， 其中斜面区域的内部分布有1?6个宽度为4?8mm的矩形冷却水道和1?6个直径为 5?10mm的圆形冷却水道。
[0012] ZL2011200895009. 9提供了一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板，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和曲面区域，平面 区域位于工作表面的中部，其中所述铜板的总宽度为50?110_，高度为800?1200_，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Η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。
[0013] ZL201120441610. 7提供了一种具有轴端支撑结构的倒角型足辊，涉及到一种具有 轴端支撑结构的倒角型足辊。它包括带倒角的支撑辊、轴、U型轴承座、端盖，其中，支撑辊 为中空环式结构，轴从倒角型支撑辊的内部中心穿入，轴的两端由U型轴承座的支撑臂进 行支撑，由端盖进行固定。
[0014] ZL201120305767. 7提供了一种适用于带倒角连铸坯的多分节侧面支撑足辊，涉及 到一种适用于带倒角连铸坯的多分节侧面支撑足辊，它包括带倒角足辊辊体、U形支撑座、 通轴，其中，通轴由U形支撑座支撑，带倒角足辊辊体悬挂在通轴两端，由固定端盖固定，U 形支撑座的中间通过通轴悬挂有圆柱形平足辊。
[0015] 以上倒角结晶器设计，都没有考虑内外弧的区别，由于内外弧冷却特性的不同，内 外弧的设计应区别对待，同时由于板坯在进入加热炉前的辊道上需考虑顺行及安全问题， 也应对外弧的倒角设计给予特殊考虑。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的在于提供一种不对称板坯连铸倒角结晶器用窄面铜板，由于二冷过 程中，连铸内弧二冷水喷淋在内弧之后会产生积水，与外弧相比，内弧的冷却强度更大，内 弧表面温度较外弧表面温度更低，矫直过程中，内弧出现的表面缺陷的几率更大，因此对内 外弧需区别对待。为解决结晶器板坯连铸角横裂纹缺陷，采用倒角结晶器设计，而由于内弧 角横裂纹的发生率高，因此对内弧进行大尺寸倒角设计。由于外弧温度较高，在矫直过程中 受压应力作用，发生角部横裂纹缺陷的几率较低，同时考虑铸坯在进入加热炉前的辊道上 的安全性，因此对外弧进行小尺寸倒角设计，从而提出了本文中的新型结晶器窄面铜板。
[0017] 该窄面铜板1的工作面由中间工作面2、大尺寸内弧倒角3和小尺寸外弧倒角4组 成。
[0018] 铜板上口由小尺寸外弧倒角上边缘5、中间工作面上边缘6、大尺寸内弧倒角上边 缘7、内弧铜板上边缘8、外弧铜板上边缘9和铜板背面上边缘10围绕而成。
[0019] 大尺寸内弧倒角上边缘7和内弧铜板上边缘8之间的夹角为α 1，大尺寸内弧倒角 上边缘7的长度由Η1和L1根据勾股定理可以得到。
[0020] 夹角α 1的大小在30° -60°之间，L1长度在20mm-70mm之间，Η1长度在 20mm-70mm 之间。
[0021] 小尺寸外弧倒角上边缘5和外弧铜板上边缘9之间的夹角为α 2,小尺寸外弧倒角 上边缘5的长度由Η2和L2根据勾股定理可以得到。
[0022] 夹角α 2的大小在30° -60°之间，L1长度在5mm-20mm之间，Η1长度在5mm-20mm 之间。
[0023] 本发明通过改变中厚板坯的角部形状来改变角部的二维传热，提高板坯角部温 度，同时又考虑内外弧的差异而进行区别对待，从而可以解决连铸板坯内弧易发的角横裂 纹缺陷，同时又考虑外弧与内弧之间的温度差异，在解决外弧角横裂纹缺陷的同时又保证 了板坯在加热炉辊道上的安全性。据此设计了一种不对称的板坯连铸倒角结晶器用窄面铜 板，在内弧侧采用大尺寸的倒角设计，在外弧侧采用小尺寸的倒角设计，从而降低内弧角横 裂纹的发生率，同时又可以保证连铸坯在加热炉辊道上的安全性。
[0024] 本发明具有以下优点：
[0025] (1)设计一套不对称的板坯连铸倒角结晶器，用于解决板坯角横裂纹缺陷，该设计 易于实现。
[0026] (2)通过该设计，可以解决连铸板坯内弧易发的角横裂纹缺陷，同时又考虑外弧与 内弧之间的温度差异，在解决外弧角横裂纹缺陷的同时又保证了板坯在加热炉辊道上的安 全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1是结晶器窄面铜板三维示意图。
[0028] 图2是结晶器窄面铜板俯视图。
[0029] 图中，窄面铜板1、中间工作面2、大尺寸内弧倒角3、小尺寸外弧倒角4、小尺寸外 弧倒角上边缘5、中间工作面上边缘6、大尺寸内弧倒角上边缘7、内弧铜板上边缘8、外弧铜 板上边缘9、铜板背面上边缘10。
【具体实施方式】
[0030] 浇铸280 X 2000mm铸坯时，窄面铜板采用内弧大尺寸倒角、外弧小尺寸倒角设计， L1尺寸为40mm，H1尺寸为40mm，大尺寸内弧倒角上边缘7和内弧铜板上边缘8之间的夹角 α 1为45°。L2尺寸为10mm,H2尺寸为10mm,小尺寸外弧倒角上边缘5和外弧铜板上边缘 9之间的夹角α2为45°。
【权利要求】
1. 一种不对称板坯连铸倒角结晶器用窄面铜板，其特征在于， 该窄面铜板的工作面由中间工作面（2)、大尺寸内弧倒角（3)和小尺寸外弧倒角（4)组 成；窄面铜板上口由小尺寸外弧倒角上边缘（5)、中间工作面上边缘（6)、大尺寸内弧倒角 上边缘（7)、内弧铜板上边缘（8)、外弧铜板上边缘（9)和铜板背面上边缘（10)围绕而成； 大尺寸内弧倒角上边缘⑵和内弧铜板上边缘⑶之间的夹角为α?，大小在 30° -60°之间，大尺寸内弧倒角上边缘（7)的长度由Η1和L1根据勾股定理得到，L1长度 在20mm-70mm之间，Η1长度在20mm-70mm之间； 小尺寸外弧倒角上边缘（5)和外弧铜板上边缘（9)之间的夹角为α 2,大小在 30° -60°之间，小尺寸外弧倒角上边缘（5)的长度由Η2和L2根据勾股定理得到；L1长度 在5mm-20mm之间，Η1长度在5mm-20mm之间。
【文档编号】B22D11/059GK104096811SQ201410379418
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】甄新刚, 赵新宇, 刘洋, 谢翠红, 朱志远, 王玉龙, 李永明, 周金明, 赵晶, 王臻明, 关春阳, 吕延春, 王海宝, 孙博, 樊星辰 申请人:秦皇岛首秦金属材料有限公司, 首钢总公司