一种复合冷却结构的超薄板坯结晶器铜板的制作方法

本发明属于连铸机结晶器技术领域，特别涉及一种复合冷却结构的超薄板坯结晶器铜板。

背景技术：

随着科技发展，国内外的冶金技术，特别是大型钢铁企业通过对设备的改进和管理方法的完善，已可生产出高合金、高品质、高裂纹敏感性的钢种，尤其是大断面铸坯连铸技术的发展，使得钢材的压缩比增加、钢材的产品质量得以快速提高，其中铸坯在连铸机结晶器内成型时需要进行冷却，该过程需要使用带冷却水槽的结晶器铜板。

其中，超薄板坯结晶器铜板通常有两种冷却型式，一种是全水槽结构，但因水槽面要设置与水箱拉合的螺纹孔，由于螺纹孔所在的筋板要有一定宽度，这就导致冷却水槽的间距呈现不均匀现象，为弥补这一现象，就在螺纹孔所在的筋板上增加了相应的冷却水孔；另一种是全水孔结构，这种水孔加工，从铜板下口一直钻到铜板上口；上述两种铜板的结构设计都存在水孔加工难度大，废品率较高的问题，无形中增加了企业的成本投入。

公告号为cn202155493u的专利文献公开了一种薄板坯连铸机结晶器宽面铜板冷却结构，包括宽面铜板，宽面铜板上设置冷却水道，所述冷却水道呈非均匀分布，其中，在钢水活跃的上回流区域冷却水道间距为16-21毫米，其它部位冷却水道间距为17-23毫米。该结构针对目前薄板坯连铸结晶器宽面铜板冷却结构不合理，导致宽面铜板及铸坯温度冷却不均、易造成铜板裂纹严重、寿命低、铸坯质量缺陷等问题进行了改进，对结晶器宽面铜板冷却水道进行了优化设计，其冷却水道直径减小、数量增加，并且根据钢水温度分布情况进行合理分布，有效改善结晶器宽面冷却强度，改善结晶器宽面温度分布，减少结晶器铜板表面温度差，提高铸坯质量。

授权公告号cn102581239b公开一种用于高效板坯连铸机的结晶器宽面铜板，包括宽面铜板本体及其上的若干列螺钉孔，宽面铜板本体的冷面设有冷却水槽，所述冷却水槽包括深度不同的深水槽和浅水槽；在相邻两列螺钉孔之间，两条深水槽靠近螺钉孔对称设置，两条浅水槽靠近两列螺钉孔的中心线对称设置；所述深水槽的中心线距其最近一列螺钉孔的中心线距离为16~18mm，所述浅水槽的中心线距其最近深水槽的中心线距离为16~20mm。

上述两种结构的不足之处在于：同样存在水孔加工难度大、废品率高的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种复合冷却结构的超薄板坯结晶器铜板，本结构设计既能满足水槽易加工的特点，同时又能避免液态钢水在弯月面区域及初生坯壳的区域内冷却不均匀现象，导致钢坯带来裂纹等缺陷的发生，使坯壳在弯月面区域形成和生长的更均匀，钢坯质量更好。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合冷却结构的超薄板坯结晶器铜板，包括正面为工作面、背面为冷却面的铜板主体，在所述背面且在弯月面区域的下部设置多个冷却水槽，所述冷却水槽内设置镶条，所述镶条通过定位件与冷却水槽底部形成冷却水道，所述镶条的下端与所述冷却水槽的下侧壁之间预留进水孔，在所述背面且在弯月面区域设置多个冷却水孔，所述冷却水孔的中心线平行于所述铜板正面，所述冷却水孔的中心线与所述冷却水道中心线距离所述正面距离相等，所述冷却水孔在铜板主体的顶端设置螺纹堵头，在所述螺纹堵头的下面且在弯月面区域的上方设置出水孔，所述出水孔垂直于铜板背面，所述出水孔与所述冷却水孔连通，在所述冷却水孔和所述冷却水槽交界位置设置连通二者的横槽，所述冷却水孔的数量多于所述冷却水槽的数量，且所述冷却水孔为等间距设置。

进一步的，在所述出水孔与所述横槽之间的所述背面上设置横向或竖向的伸缩缝或伸缩孔，所述伸缩缝或伸缩孔的底端距离冷却水孔不小于5mm。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过在铜板主体靠近弯月面区域的上端面设置多个冷却水孔，并在冷却水孔和冷却水槽之间开设横槽，采用冷却水孔和冷却水槽组合的冷却方式，首先在制作工艺上，冷却水槽和横槽相对现有技术中直通式冷却水槽的加工难度较低，既可解决铸坯成型过程中由于冷却水槽一通到底冷却不均带来质量隐患，又可解决一通到底的冷却水孔加工难的问题，有效节约制作成本，降低报废率；

特别是，在冷却水孔和冷却水槽之间设置连通两者的横槽，采用下进上出方式的铸坯冷却过程中，本结构设计使冷却水槽内的冷却水在横槽内汇集后重新分配给冷却水孔，有效预防冷却水分布不均匀的问题发生，提高铸坯成型质量。

2.在制作过程中，因超薄板坯结晶器铜板厚度较大，水槽较深，从加工角度冷却水槽相对较宽，才有利于维持刀具的强度，同时水孔越多，铜板主体内部的温度分布越均匀，所以水槽宽度要大于冷却水孔的直径，即冷却水孔的数量多于冷却水槽的数量。

3.冷却水槽内设置镶条，镶条通过定位件与冷却水槽底部形成冷却水道，镶条的下端与冷却水槽的下侧壁之间预留进水孔，进水孔出连通设置进水箱，铜板主体后端面的设置出水孔，出水孔靠近弯月面区域设置，出水孔的底端与冷却水孔相连通；本结构设计通过在冷却水槽内设置镶条，使冷却水道变窄，即增加了冷却水道内的水流速度，从而提高整个结晶器的传热能力和冷却效率。

4.出水孔与横槽之间的背面上设置横向或竖向的伸缩缝或伸缩孔，伸缩缝或伸缩孔的底端距离冷却水孔的间距不小于5mm；本结构设计通过在铜板主体的浇注入口设置伸缩缝或伸缩孔，使得铜板主体高温部位的热胀冷缩得以适当补偿，减少铜板主体浇注入口位置的预应力和形变大小，由于防止铜板纹裂和变形的现象发生，增加铜板的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一沿浇注方向的截面结构示意图；

图3为本发明实施例二的结构示意图；

图4为本发明实施例二沿浇注方向的截面结构示意图；

图5为本发明实施例三镶条为斜面的截面结构示意图；

图6为本发明实施例三镶条为台阶状的截面结构示意图。

图中标号：1-工作面，2-冷却水槽，3-弯月面区域，4-冷却水孔，5-横槽，6-镶条，7-冷却水道，8-定位板，9-定位螺栓，10-进水孔，11-进水室，12-进水管道，13-出水孔，14-出水室，15-出水管道，16-伸缩孔，17-螺纹堵头，61-上部分端面，62-下部分端面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例一

如图1和图2所示，本发明包括正面为工作面1、背面为冷却面的铜板主体，背面且在弯月面区域3的下部设置九个冷却水槽2的铜板主体，冷却水槽2位于弯月面区域3的下方，冷却水槽2内设置镶条6，镶条6通过定位件与冷却水槽2底部形成冷却水道7，定位件包括定位板8和定位螺栓9，镶条6通过定位螺栓9与定位板8固定连接，定位板8的两端固定在铜板主体的表面，镶条6的下端与冷却水槽2的下侧壁之间预留进水孔10，进水孔10设置进水室11和进水管道12，进水室11位于进水孔10和进水管道12之间；

在铜板主体的背面且在弯月面区域设置多个冷却水孔4，冷却水孔4的中心线平行于铜板正面的平整面，冷却水孔3的中心线与冷却水道7中心线距离铜板主体正面距离相等，冷却水孔4在铜板主体的顶端设置螺纹堵头17，在螺纹堵头17的下面且在弯月面区域3的上方设置出水孔13，出水孔13垂直于铜板主体的背面，出水孔13的下端与冷却水孔4连通，出水孔13的底端与冷却水孔4相连通，出水孔13的外端设置出水室14和出水管道15，出水室14位于出水管道15和出水孔13之间，在冷却水孔4和冷却水槽2交界位置设置连通二者的横槽5，冷却水孔4的数量多于冷却水槽2的数量，且冷却水孔4为等间距设置；需指出的是，与图1中与工作面相平行的圆孔为冷却水孔4。

实施例二

如图3和图4所示，本发明包括正面为工作面1、背面为冷却面的铜板主体，背面且在弯月面区域3的下部设置九个冷却水槽2的铜板主体，冷却水槽2位于弯月面区域3的下方，冷却水槽2内设置镶条6，镶条6通过定位件与冷却水槽2底部形成冷却水道7，定位件包括定位板8和定位螺栓9，镶条6通过定位螺栓9与定位板8固定连接，定位板8的两端固定在铜板主体的表面，镶条6的下端与冷却水槽2的下侧壁之间预留进水孔10，进水孔10设置进水室11和进水管道12，进水室11位于进水孔10和进水管道12之间；

在铜板主体的背面且在弯月面区域设置多个冷却水孔4，冷却水孔4的中心线平行于铜板正面的平整面，冷却水孔3的中心线与冷却水道7中心线距离铜板主体正面距离相等，冷却水孔4在铜板主体的顶端设置螺纹堵头17，在螺纹堵头17的下面且在弯月面区域3的上方设置出水孔13，出水孔13垂直于铜板主体的背面，出水孔13的下端与冷却水孔4连通，出水孔13的底端与冷却水孔4相连通，出水孔13的外端设置出水室14和出水管道15，出水室14位于出水管道15和出水孔13之间，在冷却水孔4和冷却水槽2交界位置设置连通二者的横槽5，冷却水孔4的数量多于冷却水槽2的数量，且冷却水孔4为等间距设置；出水孔13和横槽5之间设有伸缩孔16，伸缩孔16的底端不得接触冷却水孔4且距离冷却水孔4的间距为5mm。

实施例三

本实施例与实施例二的结构基本相同，不同的是：镶条6靠近冷却水槽2底部的内端面包括上下两部分，上部分端面61与冷却水槽2底部的间距小于下部分端面62距离冷却水槽2底部的间距，如图5所示，上部分端面61为一个斜面设计，如图6所示，镶条6的内端面为台阶状结构，当冷却水从下向上流动过程中，水温再逐渐升高，与实施例二相比，本结构设计在相同通水量的情况之下，有效提高下半部的冷却水进入上半部的冷却水道7的水流速度，从而降低了冷却水在铜板上半部的水温，进一步提高了冷却效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。