專利名稱：一種自帶錐度連鑄板坯倒角結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼-連鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供一種自帶錐度的連鑄板坯倒角結(jié)晶
O
背景技術(shù)：
常規(guī)連鑄板坯的角橫裂紋缺陷問題是長期困擾冶金工業(yè)者的難題，目前常規(guī)板坯連鑄過程中所使用的結(jié)晶器絕大多數(shù)是由兩塊彼此相對的寬面銅板和兩塊彼此相對的窄面銅板組裝在一起所構(gòu)成，寬面銅板和窄面銅板的夾角為直角，鋼水在這種結(jié)晶器中凝固時(shí)角部由于是二維傳熱，所以該部位凝固快、收縮早、往往與結(jié)晶器銅板間形成氣隙，造成角部凝固殼比較薄，容易產(chǎn)生角部縱裂紋缺陷。更主要的是，這種直角連鑄板坯在二冷區(qū)由于邊角部冷卻速度快而導(dǎo)致連鑄板坯表面凝固不均勻，很容易出現(xiàn)角部橫裂紋。存在角部缺陷的連鑄板坯不得不進(jìn)行切角處理，以免在后續(xù)軋制的鋼板邊部產(chǎn)生裂紋缺陷，而連鑄板坯的切角處理則大大地增加了生產(chǎn)成本、降低了生產(chǎn)效率。另外，直角連鑄板β的棱角容易在熱軋板卷上造成縱向的“黑線”缺陷，造成生產(chǎn)成本的增加。為了消除這些缺陷，嘗試在結(jié)晶器窄面銅板上設(shè)計(jì)加工倒角結(jié)構(gòu)，這種結(jié)晶器稱之為倒角結(jié)晶器。連鑄板坯倒角結(jié)晶器技術(shù)曾經(jīng)在很多世界先進(jìn)鋼鐵企業(yè)都展開過開發(fā)和研制工作，如奧鋼聯(lián)林茨鋼廠、日本新日鐵以及國內(nèi)寶鋼等企業(yè)，但這些企業(yè)都沒有進(jìn)行過大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，其中新日鐵、奧鋼聯(lián)林茨鋼鐵廠雖然都進(jìn)行了連鑄板坯倒角結(jié)晶器的開發(fā)工作， 但終因在技術(shù)上無法實(shí)現(xiàn)突破而中止了該項(xiàng)研究。國內(nèi)其它鋼廠如武鋼、鞍鋼和梅鋼等都曾提出過連鑄板坯倒角結(jié)晶器的思想，但都沒有展開相關(guān)的試驗(yàn)工作，目前仍在進(jìn)行相關(guān)研究的鋼鐵企業(yè)有寶鋼，但仍處于試驗(yàn)階段，尚未進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。首鋼是國內(nèi)外首家倒角結(jié)晶器在多鋼種上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定應(yīng)用的鋼鐵企業(yè)，但在連鑄板坯倒角結(jié)晶器在早期開發(fā)和應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)倒角銅板倒錐度工藝對連鑄板坯的角部質(zhì)量影響很大，如果倒錐度設(shè)定不合理，則在倒角連鑄坯的倒角面上經(jīng)常會出現(xiàn)角部縱裂紋缺陷，倒角連鑄板坯角部縱裂紋缺陷的產(chǎn)生是由于兩方面的原因，一方面，結(jié)晶器倒角銅板倒錐度不足，則結(jié)晶器內(nèi)連鑄板坯倒角部位與結(jié)晶器銅板之間容易產(chǎn)生氣隙，氣隙的產(chǎn)生使倒角部位坯殼向結(jié)晶器的傳熱慢、坯殼溫度高而且薄弱；另一方面，遠(yuǎn)離角部的坯殼與結(jié)晶器銅板接觸良好，坯殼向結(jié)晶器的傳熱快、坯殼相對較厚，這樣結(jié)晶器內(nèi)連鑄板坯坯殼表面由于凝固收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力容易集中在坯殼薄弱、溫度高的倒角面上，從而在此處產(chǎn)生縱裂紋。在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，僅僅增加銅板窄面的錐度也很難徹底消除角縱裂，而如果倒角銅板倒錐度過大，則倒角連鑄板坯與銅板間的摩擦力增加而易出現(xiàn)表面橫裂紋，所以應(yīng)該從倒角結(jié)晶器銅板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身和倒錐度工藝兩方面出發(fā)來解決連鑄坯角部裂紋問題，確保倒角部位坯殼均勻穩(wěn)定生長、同時(shí)避免連鑄板坯表面橫裂紋的產(chǎn)生。中國專利200720089029. 7公開了一種矩形內(nèi)腔橫截面四個(gè)角為過渡曲面的板坯結(jié)晶器，該專利所述過渡曲面的圓弧半徑為4-150mm，該曲面與寬面銅板接觸面倒角半徑為 2-10mm。該設(shè)計(jì)窄面銅板與寬面銅板接觸部分夾角小于90°，存在連鑄過程中導(dǎo)致漏鋼事故的隱患，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現(xiàn)角部縱裂缺陷。中國專利200720175143. 1公開了一種矩形內(nèi)腔橫截面四個(gè)角為圓弧過渡面的板坯結(jié)晶器，該專利所述圓弧過渡面兩端分別與寬面和窄面銅板相切。該設(shè)計(jì)存在窄面銅板兩端容易變形的缺陷，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現(xiàn)角部縱裂缺陷。中國專利200720067413. 7公開了一種板坯結(jié)晶器，該專利所述窄面銅板內(nèi)凹呈圓弧形。該設(shè)計(jì)沒有明確關(guān)鍵部位的尺寸，存在窄面銅板兩端容易變形的缺陷，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現(xiàn)角部縱裂缺陷。中國專利200520089594. 4公開了一種矩形內(nèi)腔橫截面四個(gè)角帶凸沿的板坯結(jié)晶器，凸沿與寬面和窄面銅板夾角均為45°，凸沿直邊長度為l_15mm。該設(shè)計(jì)倒角部位尺寸偏小，對改善連鑄坯角部橫裂紋效果有限，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現(xiàn)角部縱裂缺陷。中國專利20092003M04. 9公開了一種矩形內(nèi)腔橫截面四個(gè)角為圓弧過渡面的板坯結(jié)晶器，該專利所述圓弧過渡面兩端分別與寬面和窄面銅板圓滑過渡。該設(shè)計(jì)存在窄面銅板兩端容易變形、從而導(dǎo)致連鑄過程中發(fā)生漏鋼事故的缺陷，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現(xiàn)角部縱裂缺陷。。中國專利201020205143. 3公開了一種倒角部位采用圓孔冷卻水道的板坯結(jié)晶器，其圓孔水道冷卻方式，不但結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，并且難以維護(hù)清理，實(shí)用性較差，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現(xiàn)角部縱裂缺陷。除此之外，與連鑄板坯倒角結(jié)晶器相配套的連鑄工藝在公開的專利上并無涉及?；谝陨锨闆r，發(fā)明一種自帶錐度的連鑄板坯倒角結(jié)晶器及連鑄工藝，旨在消除連鑄板坯角部裂紋缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種自帶錐度的連鑄板坯倒角結(jié)晶器及連鑄工藝，實(shí)現(xiàn)了多品種、 多規(guī)格的成熟工業(yè)化應(yīng)用，可以有效消除連鑄板坯的角部橫裂紋和角部縱裂紋缺陷，結(jié)構(gòu)相對簡單、推廣性強(qiáng)，連鑄工藝可靠、穩(wěn)定。本發(fā)明適用的連鑄板坯厚度規(guī)格范圍為130 420mm，寬度規(guī)格范圍為1000 3000mm。配套的連鑄工藝可靠、穩(wěn)定，具有原創(chuàng)性。并且結(jié)構(gòu)相對簡單、推廣性強(qiáng)。本發(fā)明包括相對寬面銅板(寬度為1200mm 3000mm、高度為700mm 1000mm、厚度為20mm 680mm)和相對窄面銅板(寬度為200mm 500mm、高度為700mm 1000mm、厚度為20mm 80mm)，兩相對寬面銅板和兩相對窄面銅板組裝在一起構(gòu)成，窄面銅板內(nèi)表面向?qū)捗驺~板內(nèi)表面過渡的倒角面為圓弧曲面或平面，倒角面從結(jié)晶器上口到下口有自然倒錐度。窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，窄面銅板兩端倒角面的平臺寬度為 0 6mm。以窄面銅板與寬面銅板組合后的以單個(gè)倒角面來論述倒角面為平面或者圓弧曲面，倒角面自帶有錐度當(dāng)?shù)菇敲鏋槠矫鏁r(shí)，倒角面在結(jié)晶器上口的長度為20mm 120mm， 倒角面在結(jié)晶器下口的長度比為18 110mm，倒角面從上口到下口自然過渡；當(dāng)?shù)菇敲鏋榍鏁r(shí)，倒角面在結(jié)晶器上口弧形半徑為15 300mm，倒角面在結(jié)晶器下口弧形半徑10-280mm，倒角面從上口到下口自然過渡；過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為0 8mm ；除了倒角面自身帶有錐度的設(shè)計(jì)以外，倒角面周向也采用了自帶錐度的設(shè)計(jì)。從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身有一個(gè)逐漸增加的錐度，增加的錐度值為 0. 4-3mm。倒角部位冷卻方式為水縫冷卻，倒角部位的水縫與銅板窄面水平方向成30 85°夾角，水縫長度為15 65mm，水縫寬度3 15mm。自帶錐度的倒角結(jié)晶器寬面銅板冷卻水流量為1000 8000L/min，窄面銅板冷卻水流量 100 1300L/min。自帶錐度的倒角結(jié)晶器在澆注連鑄板坯時(shí)單側(cè)窄面銅板錐度系數(shù)為0.50 1. 50%。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)結(jié)晶器窄面自帶錐度倒角結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，可以有效提高鑄坯角部溫度，分散角部應(yīng)力，同時(shí)，自帶的錐度更好的適應(yīng)了鋼水凝固收縮特性，并對倒角部位起到足夠的支撐作用，從而消除連鑄板坯角部缺陷。(2)倒角部位的水縫設(shè)計(jì)簡潔有效、便于維護(hù)，同時(shí)能夠有效保證鑄坯坯殼的冷卻均勻性。(3)與自帶錐度倒角結(jié)晶器相配套的連鑄工藝，能夠提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和保證鑄坯質(zhì)量，并且能夠擴(kuò)大倒角結(jié)晶器的應(yīng)用范圍，應(yīng)用基本覆蓋了大多數(shù)鋼種和多數(shù)規(guī)格連鑄板坯，有很強(qiáng)的通用性。


圖1是寬面、窄面倒角結(jié)晶器銅板組合及曲面型倒角面的俯視圖。其中，窄面結(jié)晶器銅板1、曲面型倒角面在結(jié)晶器上口 2、曲面型倒角面在結(jié)晶器下口 3、倒角面的端部4、窄面銅板倒角面冷卻水縫5、寬面銅板6、曲面倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身增加的錐度7。圖2是平面型倒角面的俯視圖。其中，平面型倒角面在結(jié)晶器上口 8、平面型倒角面在結(jié)晶器下口 9、直面倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身增加的錐度 10。
具體實(shí)施例方式包括相對寬面銅板和相對窄面銅板；其特征在于由兩相對寬面銅板和兩相對窄面銅板組裝在一起構(gòu)成，窄面銅板內(nèi)表面向?qū)捗驺~板內(nèi)表面過渡的倒角面為圓弧曲面或平面，倒角面從結(jié)晶器上口到下口有自然倒錐度；窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為 90°，窄面銅板兩端倒角面的平臺寬度為0 6mm ；倒角面自帶有錐度。當(dāng)?shù)菇敲鏋槠矫鏁r(shí)，倒角面在結(jié)晶器上口的長度為20mm 120mm，倒角面在結(jié)晶器下口的長度比為18 110mm，倒角面從上口到下口自然過渡。當(dāng)?shù)菇敲鏋榍鏁r(shí)，倒角面在結(jié)晶器上口弧形半徑為15 300mm，倒角面在結(jié)晶器下口弧形半徑10_280mm，倒角面從上口到下口自然過渡；過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為0 8mm。
實(shí)施例1某鋼廠在連鑄機(jī)澆鑄220mmX2000mm連鑄板坯時(shí)采用了本發(fā)明的自帶錐度的倒角結(jié)晶器，結(jié)晶器窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，兩端平臺寬度為3mm，倒角面結(jié)晶器上口弧形半徑為120mm、結(jié)晶器下口弧形半徑為105mm，過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為2mm，從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身錐度值為 1. 0mm。倒角部位冷卻水縫與水平面成80°夾角，水縫長度為30mm，水縫寬度6mm，結(jié)晶器寬面銅板冷卻水量為4000L/min，結(jié)晶器窄面銅板單側(cè)冷卻水量為250L/min，窄面銅板錐度系數(shù)為1. 10%。所澆鑄連鑄板坯沒有角部裂紋缺陷，所軋制20 60mm鋼板表面沒有邊裂缺陷。實(shí)施例2某鋼廠在連鑄機(jī)澆鑄250mmX 1800mm連鑄板坯時(shí)采用了本發(fā)明的自帶錐度的倒角結(jié)晶器，結(jié)晶器窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，兩端平臺寬度為1mm，倒角面結(jié)晶器上口弧形半徑為80mm、結(jié)晶器下口弧形半徑為65mm，過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為6mm，從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身錐度值為 1. 5mm。倒角部位冷卻水縫與水平面成70°夾角，水縫長度為35mm，水縫寬度5mm，結(jié)晶器寬面銅板冷卻水量為5000L/min，結(jié)晶器窄面銅板單側(cè)冷卻水量為350L/min，窄面銅板錐度系數(shù)為1. 20%。所澆鑄連鑄板坯沒有裂紋，所軋制40 80mm鋼板表面沒有邊裂缺陷。實(shí)施例3某鋼廠在連鑄機(jī)澆鑄320mmXMOOmm連鑄板坯時(shí)采用了本發(fā)明的自帶錐度倒角結(jié)晶器，結(jié)晶器窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，兩端平臺寬度為2mm，倒角面為平面，結(jié)晶器上口倒角面長度為50mm、結(jié)晶器下口長度為48mm，過渡面與窄面和平臺交界處倒角半徑為3mm，從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身錐度值為 2mm。倒角部位冷卻水縫與水平面成65°夾角，水縫長度為40mm，水縫寬度6mm，結(jié)晶器寬面銅板冷卻水量為6000L/min，結(jié)晶器窄面銅板單側(cè)冷卻水量為500L/min，銅板錐度系數(shù)為 1. 25%。所澆鑄連鑄板坯沒有裂紋，所軋制40 120mm鋼板表面沒有邊裂缺陷。
權(quán)利要求
1.一種自帶錐度連鑄板坯倒角結(jié)晶器，包括相對寬面銅板和相對窄面銅板；其特征在于由兩相對寬面銅板和兩相對窄面銅板組裝在一起構(gòu)成，窄面銅板內(nèi)表面向?qū)捗驺~板內(nèi)表面過渡的倒角面為圓弧曲面或平面，倒角面從結(jié)晶器上口到下口有自然倒錐度；窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，窄面銅板兩端倒角面的平臺寬度為0 6mm ；倒角面自帶有錐度當(dāng)?shù)菇敲鏋槠矫鏁r(shí)，倒角面在結(jié)晶器上口的長度為20mm 120mm，倒角面在結(jié)晶器下口的長度比為18 110mm，倒角面從上口到下口自然過渡；當(dāng)?shù)菇敲鏋榍鏁r(shí)，倒角面在結(jié)晶器上口弧形半徑為15 300mm，倒角面在結(jié)晶器下口弧形半徑10-280mm，倒角面從上口到下口自然過渡；過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為0 8mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自帶錐度連鑄板坯倒角結(jié)晶器，其特征在于從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身有一個(gè)逐漸增加的錐度，增加的錐度值為 0. 4-3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自帶錐度連鑄板坯倒角結(jié)晶器，其特征在于倒角部位的水縫與銅板窄面水平方向成30 85°夾角，水縫長度為15 65mm，水縫寬度3 15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自帶錐度連鑄板坯倒角結(jié)晶器，其特征在于寬面銅板冷卻水流量為1000 8000L/min，窄面銅板冷卻水流量100 1300L/min。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自帶錐度連鑄板坯倒角結(jié)晶器，其特征在于在澆注連鑄板坯時(shí)單側(cè)窄面銅板錐度系數(shù)為0. 50 1. 50%。
全文摘要
一種自帶錐度連鑄板坯倒角結(jié)晶器，屬于煉鋼-連鑄技術(shù)領(lǐng)域。包括相對寬面銅板和相對窄面銅板；其特征在于由兩相對寬面銅板和兩相對窄面銅板組裝在一起構(gòu)成，窄面銅板內(nèi)表面向?qū)捗驺~板內(nèi)表面過渡的倒角面為圓弧曲面或平面，倒角面從結(jié)晶器上口到下口有自然倒錐度；窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，兩端倒角面的平臺寬度為0～6mm；倒角面自帶有錐度。實(shí)現(xiàn)了多品種、多規(guī)格的成熟工業(yè)化應(yīng)用，不僅消除了連鑄板坯的角橫裂紋，也避免了角縱裂紋缺陷。適用的連鑄板坯厚度規(guī)格范圍為130～420mm，寬度規(guī)格范圍為1000～3000mm。配套的連鑄工藝可靠、穩(wěn)定。并且結(jié)構(gòu)相對簡單、推廣性強(qiáng)。
文檔編號B22D11/04GK102328037SQ201110281520
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者關(guān)春陽, 劉洋, 劉茁松, 呂延春, 姜中行, 朱志遠(yuǎn), 李本海, 李永東, 李秀梅, 王文軍, 王海寶, 王玉龍, 白學(xué)軍, 許曉東, 隋大鵬, 韋耀環(huán) 申請人:首鋼總公司