幂函数结晶器铜管的制作方法

本实用新型涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别是涉及一种幂函数结晶器铜管。

背景技术：

国内钢铁行业效益下滑，降本增效是钢铁企业生存与发展的重要途径，高速连铸技术可以减少连铸机流数，降低建设投资和生产运营成本。近年来，很多钢企对提高连铸速度的期望比较强烈，尤其是小方坯连铸。结晶器是决定能否实现高速的关键。钢水铸入结晶器后，要在很短时间内凝固，形成均匀的厚度坯壳，并安全地过渡到二冷区。

目前，国内的方坯连铸结晶器铜管已大多采用抛物线锥度。但由于铸坯在弯月面附近的收缩明显大于其他位置，因此抛物线锥度曲线也不能完全贴合铸坯的凝固收缩。

铜管的锥度曲线设计不能仅仅考虑面部锥度，还应重点考虑角部锥度曲线设计，甚至对角线锥度比面部锥度更为重要。铸坯角部往往由于二维收缩使得新生坯壳在周向上的温度和应力分布不均匀，从而导致角部或偏角部质量缺陷，对提高拉速有限。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种幂函数结晶器铜管，用于解决现有技术中铸坯质量不好的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种幂函数结晶器铜管，

所述幂函数结晶器铜管为矩形管，所述幂函数结晶器铜管的一端为铜管上口，所述幂函数结晶器铜管的另一端为铜管下口，

所述幂函数结晶器铜管的内腔从所述铜管上口到所述铜管下口逐渐缩小且呈幂函数变化。

可选的，所述的幂函数结晶器铜管包括一对相对设置的第一侧壁和一对相对设置的第二侧壁，相邻的第一侧壁和第二侧壁之间倒圆角，并共同围成一个矩形结构。

可选的，所述铜管上口的内腔宽度大于所述铜管下口的内腔宽度，所述铜管上口的内腔长度大于所述铜管下口的内腔长度；

所述铜管上口的内腔宽度和所述铜管下口的内腔宽度差值的一半为第一侧壁的面部锥度δ1；

所述铜管上口的内腔长度和所述铜管下口的内腔长度差值的一半为第二侧壁的面部锥度δ2；

所述铜管上口的内腔对角线长度和所述铜管下口的内腔对角线长度差值的一半为对角线锥度ω；

在所述幂函数结晶器铜管内壁任一位置到所述铜管上口的垂直高度为h；

其中，a1＞0，m1＜0；

其中，a2＞0，m2＜0；

其中，a3＞0，m3＜0；

a1，m1，a2，m2，a3，m3均为常数。

可选的，1.1δ1≤ω≤2.5δ2。

可选的，铜管上口的内腔的圆角大小为R1，R1为铸坯边长的3％～16％。

可选的，铜管上口的内腔宽度为l11，铜管下口的内腔长度为l12；

其中，l11比l12大2～3mm；

可选的，铜管上口的内腔长度为l21，铜管下口的内腔长度为l22；

其中，l21比l22大2～3mm。

可选的，l12和l22的大小为90～200mm。

可选的，所述幂函数结晶器铜管从铜管上口到铜管下口的垂直高度为600～1200mm。

如上所述，本实用新型的幂函数结晶器铜管，至少具有以下有益效果：

铜管面部锥度和对角线锥度采用幂函数曲线，在纵向上更符合铸坯的凝固收缩规律，在周向上保证铸坯温度和应力分布均匀，为稳定的高速连铸提供了保证。

附图说明

图1显示为本实用新型的幂函数结晶器铜管的横向截面示意图。

图2显示为本实用新型的幂函数结晶器铜管的纵向截面示意图。

元件标号说明

1 铜管上口

2 铜管下口

3 第一侧壁

4 第二侧壁

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例中，请参阅图1至图2，本实用新型提供一种幂函数结晶器铜管，

所述幂函数结晶器铜管为矩形管，所述幂函数结晶器铜管的一端为铜管上口1，所述幂函数结晶器铜管的另一端为铜管下口2，

所述幂函数结晶器铜管的内腔从所述铜管上口1到所述铜管下口2逐渐缩小且呈幂函数变化。

可避免弯月面附近铸坯坯壳和铜管热面的气隙，保证铸坯坯壳和铜管热面的紧密接触，加速坯壳的生长。

本实施例中，请参阅图1至图2，可选的，所述的幂函数结晶器铜管包括一对相对设置的第一侧壁3和一对相对设置的第二侧壁4，相邻的第一侧壁3和第二侧壁4之间倒圆角，并共同围成一个矩形结构。

本实施例中，请参阅图1至图2，所述铜管上口1的内腔宽度大于所述铜管下口2的内腔宽度，所述铜管上口1的内腔长度大于所述铜管下口2的内腔长度；

所述铜管上口1的内腔宽度和所述铜管下口2的内腔宽度差值的一半为第一侧壁3的面部锥度δ1；

所述铜管上口1的内腔长度和所述铜管下口2的内腔长度差值的一半为第二侧壁4的面部锥度δ2；

所述铜管上口1的内腔对角线长度和所述铜管下口2的内腔对角线长度差值的一半为对角线锥度ω；此处的对角线长度为一对对立设置的倒圆角内侧的距离，即在同一横截面上，两各圆角之间的圆心连线与两个圆角半径的总和。

本实施例中，在所述幂函数结晶器铜管内壁任一位置到所述铜管上口1的垂直高度为h；

其中，a1＞0，m1＜0；

其中，a2＞0，m2＜0；

其中，a3＞0，m3＜0；

a1，m1，a2，m2，a2，m3均为常数。

本实施例中，第一侧壁3和第二侧壁4的面部锥度可以一样也可以不一样，当长宽相等时，铜管为正方形管，当长宽不相等时，铜管为长方形管。

本实施例中，请参阅图1至图2，可选的，1.1δ1≤ω≤2.5δ2。

铸坯角部由于二维传热，角部的收缩量大于面部，如果此时对角线锥度等于或小于面部锥度，会导致角部气隙增大，产生角部或偏角部质量缺陷，甚至有漏钢的风险。本实用新型采用铜管对角线锥度大于面部锥度，这样可以弥补角部产生的气隙，使得在任意时刻铸坯周向都能均匀传热，铸坯温度和应力分布均匀。

本实施例中，请参阅图1至图2，铜管上口1的内腔的圆角大小为R1，R1为铸坯边长的3％～16％。铸坯边长为矩形的宽边，

可选的，铜管上口1的内腔宽度为l11，铜管下口2的内腔长度为l12；

其中，l11比l12大2～3mm；

铸坯质量更好。

可选的，铜管上口1的内腔长度为l21，铜管下口2的内腔长度为l22；

其中，l21比l22大2～3mm。

铸坯质量更好。

可选的，l12和l22的大小为90～200mm。

铸坯质量更好。

可选的，所述幂函数结晶器铜管从铜管上口1到铜管下口2的垂直高度为600～1200mm。

综上所述，本实用新型铜管面部锥度和对角线锥度采用幂函数曲线，在纵向上更符合铸坯的凝固收缩规律，在周向上保证铸坯温度和应力分布均匀，为稳定的高速连铸提供了保证，可避免弯月面附近铸坯坯壳和铜管热面的气隙，保证铸坯坯壳和铜管热面的紧密接触，加速坯壳的生长，采用铜管对角线锥度大于面部锥度，这样可以弥补角部产生的气隙，使得在任意时刻铸坯周向都能均匀传热，铸坯温度和应力分布均匀。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。