專利名稱：一種h形異型坯連鑄結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鋼的異型坯連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及H形異型坯連鑄結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近終形連鑄技術(shù)是目前鋼鐵工業(yè)發(fā)展最重要的趨勢之一。異型坯直接連鑄是近終形連鑄技術(shù)的一種重要形式，也是連鑄發(fā)展史上最顯著的成就之一。所謂異型坯，就是指除了方坯、板坯、圓坯、矩形坯以外具有復(fù)雜斷面的連鑄坯，主要形式為H形坯，它是軋制高效節(jié)約型建筑用H型鋼的最理想坯料。H型鋼是經(jīng)濟(jì)斷面型鋼發(fā)展最快的一種，它不但可以使建筑結(jié)構(gòu)重量減少30 %至40 %，還可以減少焊接、鉚接工作量25 %左右，通常用于承載能力大、截面穩(wěn)定性好的大型橋梁、高層建筑、重要設(shè)備和高速公路等方面。H型鋼在我國各行各業(yè)的需求量很大，但是產(chǎn)量非常有限。用于軋制H型鋼的異型坯連鑄的關(guān)鍵核心技術(shù)之一便是異型坯結(jié)晶器的研制。結(jié)晶器是連鑄設(shè)備中的鑄坯成形設(shè)備，人們稱之為“連鑄機(jī)的心臟”，其重要性不言而喻。結(jié)晶器通常是以性能良好的銅合金制造而成，在連鑄中的基本功能是利用循環(huán)冷卻水通過結(jié)晶器銅板上開鑿的水縫來連續(xù)不斷的帶走結(jié)晶器內(nèi)鋼液的熱量，使得注入結(jié)晶器的鋼液能夠連續(xù)冷凝成具有一定厚度、強(qiáng)度及表面質(zhì)量良好的凝固坯殼，并使這種心部仍為液態(tài)的坯殼不斷的從結(jié)晶器下口被拉出，進(jìn)入二次冷卻區(qū)域。為了保證坯殼不被拉漏以及不產(chǎn)生變形和裂紋等缺陷，結(jié)晶器應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱特性和導(dǎo)熱均勻性，以保證結(jié)晶器內(nèi)坯殼厚度和坯殼凝固的均勻性，可以說，結(jié)晶器的綜合性能對連鑄的生產(chǎn)能力和鑄坯質(zhì)量有起著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)有技術(shù)下，廣泛采用的H形異型坯結(jié)晶器由2塊窄面銅板和2塊寬面銅板組合而成，窄面銅板為規(guī)則的長方體，寬面銅板外側(cè)為規(guī)則長方形面，內(nèi)側(cè)中間部分凸起(為腹板部位)而兩邊水平(為翼稍部位)，凸起部分與水平部分由斜面和倒角相連形成光滑過渡的兩個(gè)對稱的翼緣斜面，四塊銅板組合之后的結(jié)晶器內(nèi)腔呈“H”形，而外圍四周均是規(guī)則的長方形面。為了使結(jié)晶器內(nèi)鋼液的熱量被帶走，需要在結(jié)晶器銅板上開鑿冷卻水縫，結(jié)晶器相對兩窄面水縫布置完全相同，兩寬面的水縫布置也相同。異型坯結(jié)晶器窄面是在銅板外側(cè)面上開鑿長方形的冷卻水溝槽或水縫，然后將銅板外表面與長方形鋼板制成的兼起支撐作用的外圍窄面水套的內(nèi)側(cè)面緊密貼合，構(gòu)成長方形冷卻水通道，窄面銅板和窄面水套之間以螺栓進(jìn)行緊固連接。異型坯寬面由于銅板厚度變化較大，因此水縫布置也有所不同。寬面銅板翼稍部位的冷卻水通道有兩種形式，一種是在外側(cè)面開鑿長方形溝槽，并與兼起支撐作用的外圍寬面水套一起構(gòu)成冷卻水通道，此外圍寬面水套也是由長方形鋼板制成，與寬面銅板間以螺旋進(jìn)行緊固連接；另一種水縫形式是在銅板邊緣內(nèi)側(cè)鉆圓形的小孔； 寬面銅板翼稍以外的部位因?yàn)殂~板較厚，為保證傳熱性能，只能在離內(nèi)壁面較近距離處沿內(nèi)壁邊緣鉆圓孔來構(gòu)建冷卻水通道。通常情況下，當(dāng)所加工圓孔直徑小于20mm時(shí)，可以直接作為冷卻水通道，而當(dāng)加工圓孔直徑大于20mm時(shí)，則需要在里面插一根金屬桿來減少水孔面積，提高冷卻水流速，增強(qiáng)冷卻效率。上述傳統(tǒng)H形異型坯結(jié)晶器的制造難點(diǎn)主要集中在兩塊寬面銅板上，主要難度之一就是銅板上圓形冷卻水孔的加工。此類圓孔是深盲孔，加工起來非常復(fù)雜，加工精度要求苛刻，對加工機(jī)床和鉆頭的要求很高，稍有偏差，就會(huì)導(dǎo)致整塊銅板的報(bào)廢，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，并且，孔徑越小，加工強(qiáng)度和加工難度都會(huì)增大，因此，很難使寬面水孔像窄面水縫一樣以小孔密集分布，以保證冷卻的均勻性。此外，結(jié)晶器之所以采用銅板制作，是因?yàn)殂~的導(dǎo)熱性能良好，但是，銅的經(jīng)濟(jì)成本也相對較高。異型坯結(jié)晶器銅板寬面冷卻水孔至外側(cè)面的很大一部分銅材料并未參與導(dǎo)熱，只是為了使銅板外側(cè)面保持平整，便于外圍水套的支撐和貼合，這樣顯然增加了結(jié)晶器的制作成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)下H形異型坯連鑄結(jié)晶器的上述不足，提供一種H形異型坯連鑄結(jié)晶器，能夠降低結(jié)晶器寬面銅板上冷卻水縫的加工難度， 使寬面銅板的冷卻更加均勻，同時(shí)，能夠有效降低結(jié)晶器寬面銅板的生產(chǎn)成本。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)解決方案一種H形異型坯連鑄結(jié)晶器，由兩塊相同的窄面銅板、兩塊相同的寬面銅板以及銅板外圍的水套組成；窄面銅板為扁平長方體，內(nèi)外側(cè)均為長方形面；窄面銅板的外側(cè)面上沿豎直方向開設(shè)深度方向與板面垂直的凹槽；窄面水套為長方形鋼板，與窄面銅板外側(cè)面無間隙貼合并固定在一起使窄面銅板外側(cè)面上的凹槽與窄面水套之間形成冷卻水通道； 寬面銅板內(nèi)側(cè)為光滑的階梯平面，主要分為中間凸出的內(nèi)小外大的梯形腹板、兩端水平平齊的翼稍、以及腹板和翼稍之間由斜面和倒角相連形成光滑過渡的兩個(gè)對稱的翼形斜面； 四塊銅板組合之后的結(jié)晶器內(nèi)腔呈H形；其特征在于寬面銅板的腹板外側(cè)為與中間凸出相一致的梯形凹陷區(qū)，翼稍外側(cè)為與內(nèi)側(cè)平行的水平區(qū)，腹板外側(cè)的梯形凹陷區(qū)與翼稍外側(cè)的水平區(qū)之間斜面連接形成外側(cè)面，所述寬面銅板外側(cè)的梯形凹陷區(qū)、水平區(qū)以及外側(cè)面分別與腹板、翼稍和翼緣斜面的內(nèi)側(cè)面相互對應(yīng)平行；寬面銅板的所有外側(cè)面上均沿豎直方向開設(shè)深度方向與板面垂直的凹槽；寬面水套外側(cè)面為長方形面，內(nèi)側(cè)中間為能夠與腹板外側(cè)的梯形凹陷區(qū)相配合接觸的凸起區(qū)，凸起區(qū)兩端為平齊的水平區(qū)，凸起區(qū)和各側(cè)水平區(qū)分別以斜面相連，寬面水套內(nèi)側(cè)各部位分別與寬面銅板外側(cè)各部位無間隙對應(yīng)貼合并固定在一起，使寬面銅板外側(cè)面上的凹槽均與寬面水套之間構(gòu)成豎直的冷卻水通道。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，寬面銅板的梯形腹板、翼稍、以及兩個(gè)對稱的翼形斜面各部分厚度相等，或者僅兩個(gè)對稱的翼形斜面的厚度相等。作為本實(shí)用新型的又一優(yōu)選實(shí)施例，寬面水套和窄面水套為不銹鋼或普通鋼材或鍍鋅鋼板或鋁合金或鎂合金的板材制成的外圍水套。作為本實(shí)用新型的再一實(shí)施例，寬面銅板和窄面銅板外側(cè)面上開設(shè)的凹槽為矩形、半圓形、三角形、梯形、V形。作為本實(shí)用新型的再一實(shí)施例，寬面銅板和窄面銅板外側(cè)面上沿豎直方向均勻間隔開設(shè)所述深度方向與板面垂直的凹槽。作為本實(shí)用新型的再一實(shí)施例，寬面銅板和窄面銅板外側(cè)面上每間隔10 30mm開設(shè)一條所述凹槽，凹槽的深度為5 30mm，寬度為3 20mm。作為本實(shí)用新型的再一實(shí)施例，寬面水套和窄面水套兼起支撐作用。作為本實(shí)用新型的再一實(shí)施例，寬面水套夾置于兩個(gè)窄面水套之間，或者窄面水套夾置于兩個(gè)寬面水套之間。作為本實(shí)用新型的再一實(shí)施例，窄面水套和窄面銅板之間、以及寬面水套與寬面銅板之間在緊密貼合后均以緊固螺栓固定連接。本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下有益效果1、降低了結(jié)晶器寬面銅板上冷卻水縫或冷卻溝槽的加工難度，減少了寬面銅板因水縫加工導(dǎo)致的報(bào)廢。2、結(jié)晶器寬面和窄面采用相同的水縫或冷卻溝槽形式，可以有效促進(jìn)銅板冷卻時(shí)整體溫度的均勻性。3、在寬面腹板外側(cè)區(qū)域，以水套上普通的不銹鋼板或其他材質(zhì)的板材如普通鋼材或鍍鋅鋼板或鋁合金或鎂合金代替原來銅板上昂貴的銅材，減少了結(jié)晶器寬面上銅板的使用量，可以明顯降低結(jié)晶器的生產(chǎn)成本。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的異型坯結(jié)晶器俯視結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的長方形凹槽剖視圖。附圖中標(biāo)號如下，1-窄面銅板，2-寬面銅板，3-窄面水套，4-寬面水套，5-腹板， 6-翼稍，7-翼緣斜面，8-長方形水槽
具體實(shí)施方式
如
圖1和2中所示，本實(shí)用新型涉及的H形異型坯結(jié)晶器主要由兩塊相同的窄面銅板1、兩塊相同的寬面銅板2、窄面銅板1外側(cè)的窄面水套3和寬面2外側(cè)的寬面水套4組合而成，兩塊窄面銅板1和兩塊寬面銅板2的內(nèi)側(cè)組成結(jié)晶器“H”形內(nèi)腔。窄面銅板1為扁平長方體，內(nèi)外側(cè)均為長方形平面，內(nèi)側(cè)為光滑的平面，外側(cè)面沿外緣方向每間隔10 30mm便開鑿一條豎直的矩形凹槽8，矩形凹槽8深度方向與窄面銅板的外側(cè)平面相垂直，矩形凹槽8的深度為5 30mm，寬度為3 20mm。窄面水套3為規(guī)則的長方形鋼板，與窄面銅板1外側(cè)面無間隙的貼合在一起，并以螺栓進(jìn)行緊固連接，使窄面銅板1外側(cè)的矩形凹槽 8與水套3之間形成長方形的冷卻水通道。寬面銅板2內(nèi)側(cè)為光滑的階梯平面，主要分為中間凸出的內(nèi)小外大的梯形腹板5、 兩端水平平齊的翼稍6、以及腹板5和翼稍6之間由斜面和倒角相連形成光滑過渡的兩個(gè)對稱的翼形斜面7 ；寬面銅板2的腹板5外側(cè)為平直的與中間凸出相一致的梯形凹陷區(qū)，翼稍6的外側(cè)為與內(nèi)側(cè)平行的水平區(qū)，腹板5外側(cè)的梯形凹陷區(qū)與翼稍6外側(cè)水平區(qū)之間以斜面連接形成翼形斜面7的外側(cè)面。所述寬面銅板2外側(cè)的梯形凹陷區(qū)、水平區(qū)以及外側(cè)面分別與腹板5、翼稍6和翼緣斜面7的內(nèi)側(cè)面相互平行。寬面銅板2外側(cè)面沿外緣每間隔 10 30mm便開鑿一條豎直的矩形凹槽8，矩形凹槽8的深度方向與所在的外側(cè)平面垂直， 矩形凹槽8的深度為5 30mm，寬度為3 20mm。如
圖1所示，兩側(cè)翼緣斜面7的凹槽8的深度方向相互對稱。寬面水套4外側(cè)面為規(guī)則的長方形面，內(nèi)側(cè)中間為能夠與腹板5外側(cè)的梯形凹陷區(qū)相配合接觸的凸起區(qū)，凸起區(qū)兩端為平齊的水平區(qū)，凸起區(qū)和各側(cè)水平區(qū)以斜面相連，寬面水套4內(nèi)側(cè)中間凸起區(qū)、兩端水平區(qū)以及斜面分別與寬面銅板2外側(cè)的凹陷區(qū)、兩端水平區(qū)以及斜面無間隙的對應(yīng)貼合在一起，并以緊固螺栓相連，使寬面銅板2外側(cè)面上的矩形凹槽8與寬面水套4之間形成豎直的長方形冷卻水通道。寬面銅板2的梯形腹板5、兩端平直的翼稍6、以及兩個(gè)對稱的翼形斜面7各部分的厚度相等，或者僅兩個(gè)對稱的翼形斜面7的厚度相等。寬面水套4和窄面水套3兼起支撐作用，且均用不銹鋼或其他材質(zhì)如普通鋼材、鍍鋅鋼板、鋁合金或鎂合金的板材制成。寬面水套4夾置于兩個(gè)窄面水套3之間(如
圖1所示)或者窄面水套3夾置于兩個(gè)寬面水套4之間(未圖示)。在其他未圖示的實(shí)施例中，所述的矩形凹槽8也可以是半圓形、三角形、梯形、V形。以上所揭露的僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的等效變化，如對工藝參數(shù)或裝置做出的變動(dòng)和改良仍屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種H形異型坯連鑄結(jié)晶器，由兩塊相同的窄面銅板、兩塊相同的寬面銅板以及銅板外圍的兼起支撐作用的水套組成；窄面銅板為扁平長方體，內(nèi)外側(cè)均為長方形面；窄面銅板的外側(cè)面上沿豎直方向開設(shè)深度方向與板面垂直的凹槽；窄面水套為長方形鋼板，與窄面銅板外側(cè)面無間隙貼合并固定在一起使窄面銅板外側(cè)面上的凹槽與窄面水套之間形成冷卻水通道；寬面銅板內(nèi)側(cè)為光滑的階梯平面，主要分為中間凸出的內(nèi)小外大的梯形腹板、兩端水平平齊的翼稍、以及腹板和翼稍之間由斜面和倒角相連形成光滑過渡的兩個(gè)對稱的翼形斜面；四塊銅板組合之后的結(jié)晶器內(nèi)腔呈H形；其特征在于寬面銅板的腹板外側(cè)為與中間凸出相一致的梯形凹陷區(qū)，翼稍外側(cè)為與內(nèi)側(cè)平行的水平區(qū)，腹板外側(cè)的梯形凹陷區(qū)與翼稍外側(cè)的水平區(qū)之間斜面連接形成外側(cè)面，所述寬面銅板外側(cè)的梯形凹陷區(qū)、水平區(qū)以及外側(cè)面分別與腹板、翼稍和翼緣斜面的內(nèi)側(cè)面相互對應(yīng)平行；寬面銅板的所有外側(cè)面上均沿豎直方向開設(shè)深度方向與板面垂直的凹槽；寬面水套外側(cè)面為長方形面，內(nèi)側(cè)中間為能夠與腹板外側(cè)的梯形凹陷區(qū)相配合接觸的凸起區(qū)，凸起區(qū)兩端為平齊的水平區(qū)，凸起區(qū)和各側(cè)水平區(qū)分別以斜面相連，寬面水套內(nèi)側(cè)各部位分別與寬面銅板外側(cè)各部位無間隙對應(yīng)貼合并固定在一起，使寬面銅板外側(cè)面上的凹槽均與寬面水套之間構(gòu)成豎直的冷卻水通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于寬面銅板的梯形腹板、翼稍、以及兩個(gè)對稱的翼形斜面各部分厚度相等，或者僅兩個(gè)對稱的翼形斜面的厚度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶器，其特征在于寬面水套和窄面水套為不銹鋼或普通鋼材或鍍鋅鋼板或鋁合金或鎂合金的板材制成的外圍水套。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)晶器，其特征在于寬面銅板和窄面銅板外側(cè)面上開設(shè)的凹槽為矩形、半圓形、三角形、梯形、V形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的結(jié)晶器，其特征在于寬面銅板和窄面銅板外側(cè)面上沿豎直方向均勻間隔開設(shè)所述深度方向與板面垂直的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)晶器，其特征在于寬面銅板和窄面銅板外側(cè)面上每間隔 10 30_開設(shè)一條所述凹槽，凹槽的深度為5 30_，寬度為3 20_。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6所述的結(jié)晶器，其特征在于寬面水套夾置于兩個(gè)窄面水套之間，或者窄面水套夾置于兩個(gè)寬面水套之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的結(jié)晶器，其特征在于窄面水套和窄面銅板之間、以及寬面水套與寬面銅板之間在緊密貼合后均以緊固螺栓固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種H形異型坯連鑄結(jié)晶器，由窄面銅板、寬面銅板以及銅板外圍的不銹鋼水套組成；寬面銅板的腹板外側(cè)為與內(nèi)側(cè)中間凸出相一致的梯形凹陷區(qū)，腹板外側(cè)的梯形凹陷區(qū)與翼稍外側(cè)的水平區(qū)之間斜面連接形成外側(cè)面，所述寬面銅板外側(cè)的梯形凹陷區(qū)、水平區(qū)以及外側(cè)面分別與腹板、翼稍和翼緣斜面的內(nèi)側(cè)面相互對應(yīng)平行；寬面銅板的所有外側(cè)面上均沿豎直方向開設(shè)凹槽；寬面水套內(nèi)側(cè)各部位分別與寬面銅板外側(cè)各部位無間隙對應(yīng)貼合并固定在一起，使寬面銅板外側(cè)面上的凹槽均與寬面水套之間構(gòu)成冷卻水通道。采用此結(jié)構(gòu)，能夠降低結(jié)晶器寬面銅板上冷卻水縫的加工難度，使寬面銅板的冷卻更加均勻，同時(shí)能夠有效降低結(jié)晶器寬面銅板的生產(chǎn)成本。
文檔編號B22D11/059GK202291314SQ20112041196
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者葉理德, 幸偉, 徐永斌, 徐海倫, 潘國友, 邵遠(yuǎn)敬, 馬春武 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司