本发明属于连铸技术领域，尤其涉及一种包晶钢板坯连铸结晶器铜板及其水冷方法。
背景技术：
在包晶钢的连铸生产时，由于在结晶器的弯月面附近的坯壳会发生包晶反应，坯壳收缩大，使结晶器弯月面区域热流不均匀，导致初生坯壳厚度不均匀。在厚薄交界处会出现应力集中，加之初生坯壳薄、高温强度低，易于形成铸坯表面裂纹。研究表明，降低结晶器弯月面区域的热流密度，能够抑制弯月面初生坯壳的收缩，利于弯月面区域热流的均匀，促进初生坯壳厚度的均匀，防止出现热应力集中而产生裂纹。采用结晶器弱冷技术是降低结晶器弯月面区域的热流密度有效方法。为了实现结晶器弱冷而开发的热顶结晶器，对改善结晶器传热效果显著。
结晶器热顶技术通常有三种方法。第一种方法是将结晶器内表面刻划纵向沟槽，由沟槽处气隙热阻效果实现结晶器缓冷。该方法的优点是通过增加沟槽数目，铸坯初生坯壳与结晶器内壁间传热趋于均匀，铸坯初生坯壳厚度均匀，降低了坯壳的热应力，可减少铸坯表面裂纹。此方法缺点是结晶器寿命短，容易发生挂钢事故。第二种方法是在结晶器弯月面区水槽的内壁喷涂导热系数低的合金增大热阻，使弯月面区热流密度降低，初生坯壳生长均匀。优点是涂层均匀，但由于缝隙尺寸小于1mm，难以操作，且涂层容易脱落。第三种方法是在结晶器弯月面区域镶嵌低导热材料，降低热流密度，使坯壳能够均匀生成，但是由于镶嵌的材料与铜板的线膨胀系数差别较大，铜板温度梯度增大，镀层易剥落，结晶器寿命会降低。另外，蔡开科编著的《连铸坯质量控制》一书中，介绍了降低结晶器冷却水流量和提高进水温度两种结晶器弱冷方法。通过降低结晶器冷却水流量，在实际应用中也取得了一定的效果。但是降低结晶器冷却水流量，意味着冷却水流速的下降，容易造成冷却水产生沸腾，降低结晶器的使用寿命。此外，该方法中对结晶器整体全部实施弱冷技术，会造成出结晶器的坯壳变薄，容易导致漏钢和抑制拉速的提高。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种可在不降低出结晶器坯壳厚度的条件下，来实现弯月面区域结晶器的弱冷，用于提高包晶钢的板坯连铸坯质量的包晶钢板坯连铸结晶器铜板及水冷方法。
为此，本发明所采取的技术解决方案是：
一种包晶钢板坯连铸结晶器铜板，将结晶器铜板的水冷侧以弯月面区域向下45～55mm为界限分为上部和下部两个区域，上部区域和下部区域分别设置水槽，上部区域设有上部进水管和上部出水管，上部进水管与带有进水管的水箱连接，水箱内设有温度传感器和与电源控制柜相连的电加热装置，温度传感器与plc控制器相连；下部区域设有下部进水管和下部出水管，下部进水管和下部出水管分别与原有水冷系统的进水管道和出水管道连接，使结晶器铜板形成上部和下部两个独立的水冷系统；上部区域水槽为等深度平底槽，下部区域水槽采用两段式设计，其上段设置成由浅到深纵截面为弧形的沟槽，下段为等深度平底槽，下部区域水槽下段深度大于上部区域水槽深度。
所述上部区域水槽的深度为10～15mm，下部区域水槽下段的深度为20～35mm。
一种包晶钢板坯连铸结晶器铜板的水冷方法，其具体水冷控制方法为：
结晶器铜板上部区域水冷系统水温控制：
在plc控制器上设定好水箱内水温控制参数和上部区域出水温度，水箱内水温设定在24～45℃，当温度传感器监测到水箱内的水温亦即结晶器铜板上部进水管水温低于设定值24～45℃时，plc控制器向电源控制柜发出控制指令，电源控制柜通过电加热装置对水箱内的冷却水进行加热；当水温达到设定值后电加热装置自动停止加热，使水箱内的水温处于恒定值；当上部区域水温达到设定的出水温度28～48℃时，plc控制器自动打开上部出水管进行放水；
结晶器铜板下部区域水冷系统水温控制：
下部区域水温通过原有水冷系统进行控制，为了防止由于结晶器上部采用弱冷而使出结晶器的坯壳变薄，将结晶器铜板下部区域的冷却水的水温由原来的24～28℃进水温度调整到20～28℃，出水温度控制在24～35℃，通过进出水温度参数的调整，强化结晶器下部区域对坯壳的冷却强度，提高坯壳出结晶器的厚度。
本发明的有益效果为：
本发明针对现有包晶钢连铸过程中对结晶器实施弱冷技术存在的不足，通过控制上下两个单独区域的水冷参数，实现了结晶器弯月面区域的弱冷技术，在不影响铸坯出结晶器坯壳厚度的条件下，能够减少弯月面区域初生坯壳的收缩，利于坯壳厚度均匀生长，降低因热应力集中而产生的表面裂纹缺陷，从而大幅度提高包晶钢连铸板坯的质量。
附图说明
图1是包晶钢板坯连铸结晶器铜板安装状态示意图；
图2是图1的a-a截面图。
图中：电源控制柜1，plc控制器2，温度传感器3，水箱4，上部区域水槽5，上部区域6，上部出水管7，下部出水管8，下部区域9，下部进水管10，上部进水管11，电加热装置12，水箱进水管13，下部区域水槽14。
具体实施方式
由附图可见，本发明包晶钢板坯连铸结晶器铜板，是将结晶器铜板的水冷侧以弯月面区域向下45～55mm为界限分为上部区域6和下部区域9，上部区域6设有上部区域水槽5，下部区域9设有下部区域水槽14。上部区域6设有上部进水管11和上部出水管7，上部进水管11与带有水箱进水管13的水箱4连接，水箱4内设有温度传感器3和电加热装置12，电加热装置12与电源控制柜1相连，温度传感器3与plc控制器2相连。下部区域9设有下部进水管10和下部出水管8，下部进水管10和下部出水管8分别与原有水冷系统的进水管道和出水管道连接，从而使结晶器铜板形成上部和下部两个独立的水冷系统。
为了降低结晶器铜板顶部区域的热流密度，提高弱冷效果，下部区域水槽14下段的深度大于上部区域水槽5的深度。上部区域水槽5采用等深度平底槽，下部区域水槽14采用两段式设计，其上段设置成由浅到深纵截面为弧形的沟槽，下段为等深度平底槽，具体形状见图2。
实施例1：
浇铸碳含量为0.10～0.18％的普碳类包晶钢。
将结晶器铜板的水冷侧以弯月面区域偏下48mm为界限分为上下两个区域，上部区域水槽5的深度为15mm，下部区域水槽14的深度为30mm，结晶器铜板上部区域6的进水温度设定为32℃，出水温度控制在37℃。为了不降低出结晶器的坯壳厚度，下部区域9的进水温度调整为23℃，出水温度控制在27℃。
实施例2
浇铸碳含量为0.10～0.18％的含nb等对裂纹敏感性的低合金类包晶钢。
将结晶器铜板的水冷侧以弯月面区域偏下52mm为界限分为上下两个区域，上部区域水槽5的深度设为10mm，下部区域水槽14的深度设为25mm，结晶器铜板上部区域6的水冷参数设定为进水温度40℃，出水温度控制在45℃。由于该钢种属于裂纹敏感钢种，结晶器下部区域9的水冷参数调整为进水温度28℃，出水温度控制在32℃的冷却强度相对较低的水冷模式。