專利名稱：一種帶縱向凹槽的組合結晶器銅板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬凝固和連續(xù)鑄造領域，特別涉及一種帶縱向凹槽的組合結晶器銅板。
背景技術：
在現(xiàn)代冶金生產(chǎn)技術中，連鑄技術不斷發(fā)展和進步，主要表現(xiàn)在可澆鑄鋼種不斷擴大，一些高碳、高合金、高品質(zhì)鋼種已經(jīng)不斷在大型鋼鐵企業(yè)連鑄生產(chǎn)流程中得以生產(chǎn)。尤其是大斷面鑄坯連鑄技術的發(fā)展，對鋼材的壓縮比要求增加，對鋼材產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量要求提高。但由于凝固過程選份結晶規(guī)律的存在，在高合金、高碳鋼的大斷面鑄坯生產(chǎn)過程中帶來的不利影響就是鑄坯的中心偏析與疏松，它是造成高合金、高碳鋼中心疲勞缺陷發(fā)生以至于斷裂的根本原因。為了克服高合金、高碳鋼中心偏析給鋼材服役性能帶來的危害，多年來冶金工作者開展了大量的研究工作，開發(fā)了一系列的控制凝固技術，這其中主要的有兩個:一是電磁攪拌技術，包括結晶器電磁攪拌、凝固末端電磁攪拌等。它是在較低的鋼水過熱度條件下，通過增加鑄坯的中心等軸晶率以達到減少鑄坯中心偏析的目的。但是，實際應用效果表明:提高鑄坯的中心等軸晶率對鑄坯的中心偏析和疏松的改善是十分明顯的，但它并沒有達到人們所期望的效果，有時甚至不可避免的還會造成V形偏析和白亮帶的發(fā)生。針對上述問題，近年來冶金工作者又開發(fā)出了凝固末端輕壓下技術，它已被廣泛的應用于方坯、矩形坯、板坯的連鑄生產(chǎn)，并在改善鑄坯中心偏析和疏松方面起到了積極的作用。人們通過壓下量的調(diào)整可以使得鑄坯中心達到零偏析，甚至負偏析。但在寬度和厚度相近的大矩形坯、甚至寬度和厚度相等的大方坯生產(chǎn)中，由于偏析僅發(fā)生在鑄坯芯部很小的區(qū)域內(nèi)，要將該區(qū)域軋合，并將偏析的溶液擠出，必須對整個大斷面坯進行軋制。這樣，不僅需要較大的壓下力，而且較小的壓下量并不能被完全傳遞到鑄坯芯部，而是需要較大壓下量。較大的壓下量造成凝固前 沿延展變形量增大，這是造成凝固末端枝晶間壓下裂紋產(chǎn)生的根本原因。中國文獻《改善小方坯內(nèi)部質(zhì)量的措施》(文獻來源:劉欣.連鑄，2009，，p36 39)通過優(yōu)化連鑄工藝，使鑄坯內(nèi)部質(zhì)量得到改善。中國文獻《大方坯連鑄動態(tài)輕壓下技術應用研究》(文獻來源:楊素波，陳永，李桂軍.鋼鐵，2005,40 (6)，p24-26)通過調(diào)整輕壓下工藝制度改善了鑄坯中心偏析、疏松和縮孔?，F(xiàn)有的技術中，生產(chǎn)矩形坯、方坯連鑄結晶器只有兩種:一是管式矩形坯、方坯結晶器，二是四塊板組合式矩形坯、方坯結晶器。但總體上看，它們生產(chǎn)出來的鑄坯都是矩形或方形。中國實用新型專利CN102554155A，名稱“管式結晶器”，提供了一種方坯管式結晶器，采用上述技術生產(chǎn)出來的鑄坯均為矩形坯或方坯。在對這些鑄坯進行凝固末端輕壓下時，不可避免的要產(chǎn)生壓下力大、凝固末端易產(chǎn)生壓下裂紋等問題。
發(fā)明內(nèi)容[0007]本發(fā)明的是提供一種帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，它可以節(jié)省鑄軋力，大幅度改善偏析效果，同時避免壓下變形所造成的枝晶間裂紋。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案:一種帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，該組合結晶器銅板包括四個工作面銅板，分別是相對布置的一對寬面銅板和一對窄面銅板，其中:四個工作面銅板為可拆卸的連接，寬面銅板為外弧面銅板I和內(nèi)弧面銅板2，窄面銅板為兩個側弧面銅板3、4，在任意的橫截面上，在內(nèi)弧面銅板2和/或外弧面銅板I的中間區(qū)域，自上而下有一個向外突出的縱向凹槽5 ;各個工作面銅板1、2、3、4上均分布有多個冷卻水槽。所述縱向凹槽5的總寬度L為組合結晶器銅板內(nèi)腔的總寬度A的20% 100% ；所述縱向凹槽5的深度H為2 15mm。所述縱向凹槽5的寬度L、深度H從組合結晶器銅板的上口到下口逐漸變小，上口與下口的比值為1.03 1.35。所述縱向凹槽5選自平臺狀、弧狀的縱向凹槽9或多層臺階形狀的縱向凹槽12。所述平臺狀的縱向凹槽由中間平直區(qū)6和兩邊的過渡區(qū)7、8所組成，兩個過渡區(qū)寬度D分別為縱向凹槽5的總寬度L的20 % 60 %。
所述外、內(nèi)弧工作面銅板1、2為等壁厚或非等壁厚。所述冷卻水槽為縱向水槽10或縱向水孔11。所述縱向凹槽5的每個夾角a為鈍角，a角的角度為95° < a < 170°，使用時每個夾角a的頂部用半徑為5 2000mm的圓弧R光滑過渡。所述帶縱向凹槽的組合結晶器銅板的外輪廓為適用于弧形鑄機的弧形；或適用于直型鑄機的直形。所述組合結晶器銅板適用的鑄坯斷面為寬120 1000mm，厚120 600mm。本實用新型的有益效果在于:鑄坯的壓下變形量可以直接作用到凝固末端的液芯處，有效地改善了鑄坯的中心偏析；而且由于鑄坯左右兩邊較冷的鑄坯不發(fā)生變形，因此所需的壓下力也很少，鑄坯延展的變形量也很小，也就可以有效避免壓下裂紋的發(fā)生。

圖1 一種帶平臺狀縱向凹槽的組合結晶器銅板任意橫截面示意圖；圖2 —種帶弧狀縱向凹槽的組合結晶器銅板任意橫截面示意圖；圖3 —種帶多層臺階狀縱向凹槽的組合結晶器銅板任意橫截面示意圖；圖4縱向凹槽僅分布在組合結晶器的外弧面銅板上的示意圖；圖5縱向凹槽僅分布在組合結晶器的內(nèi)弧面銅板上的示意圖；圖6帶縱向凹槽的組合結晶器內(nèi)外弧為等壁厚銅板的橫截面示意圖；圖7帶縱向凹槽的組合結晶器銅板的冷卻方式是縱向水孔的示意圖；圖8縱向凹槽的夾角a頂部采用圓弧光滑過渡的示意圖。主要組件符號說明1一種帶級甸而槽的#里合結晶器外孤工作雨锏板
2一種帶縱向W槽的組合結晶器內(nèi)I瓜工作面銅板
3、4 一種帶縱向凹槽的組合結晶器的兩個側孤工作面銅板
5&合結晶器_孤或外孤工作面锏板上的級向凹槽
6平臺狀縱向凹槽中聞的平直R
7、8平臺秋紙向 槽兩逵的過渡區(qū)
9弧狀的縱向凹槽
10 組合結晶器銅板冷卻的級向水槽
11組合結晶器銅板冷卻的級向7JC孔
12多層臺階形狀的縱向凹槽 a級向凹槽的夾角 L縱向凹槽的總寬度 A組合結晶器銅板內(nèi)腔的總寬度 H級向凹槽的深度 D平臺狀縱向凹槽的過渡區(qū)寬度 E級向凹槽的喪角a頂部的過渡圓半徑
具體實施方式
以下結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。本發(fā)明并不局限于以下實施例。如圖1所示，為一種帶平臺狀縱向凹槽的組合結晶器銅板任意橫截面示意圖，該組合結晶器銅板適用的鑄坯斷面為寬120 1000mm，厚120 600mm ;其中，該組合結晶器包括四個工作面銅板，分別是外弧面銅板1、內(nèi)弧面銅板2和兩個側弧面銅板3、4, A為組合結晶器銅板內(nèi)腔的總寬度；在任意的橫截面上，在內(nèi)弧面銅板2和外弧面銅板I的中間區(qū)域，自上而下有一個縱向凹槽5，L為該縱向凹槽的總寬度，H為縱向凹槽的深度，它使得使用該結晶器生產(chǎn)的鑄坯在出結晶器時內(nèi)外弧面中間區(qū)域都有一個凸起的臺階；在其后進行凝固末端鑄軋時，只需將中間凸起的臺階壓平。其中，所述縱向凹槽5的總寬度L為組合結晶器銅板內(nèi)腔的總寬度A的20% 100% ;所述縱向凹槽5的深度H為2 15_。在圖1所示的實施例中，所述縱向凹槽5為平臺狀，該縱向平臺狀凹槽由中間平直區(qū)6和兩邊的過渡區(qū)7、8所組成，D為平臺狀縱向凹槽的過渡區(qū)寬度，兩個過渡區(qū)寬度D分別為縱向凹槽5的總寬度L的20% 60%;所述縱向凹槽5的形式還可以為弧狀的縱向凹槽9，如圖2所示，為一種帶弧狀縱向凹槽的組合結晶器銅板任意橫截面示意圖；也可以是多層臺階形狀的縱向凹槽12，如圖3所示，為一種帶多層臺階狀縱向凹槽的組合結晶器銅板任意橫截面示意圖。上述縱向凹槽5可以分別單獨使用在內(nèi)弧或外弧上，如圖4和圖5所示，分別為縱向凹槽僅分布在組合結晶器的外弧面銅板上的示意圖以及縱向凹槽僅分布在組合結晶器的內(nèi)弧面銅板上的不意圖。所述縱向凹槽5的寬度、深度從結晶器上口到結晶器下口是逐漸變小的，上口與下口的比值為1.03 - 1.35。所述外、內(nèi)弧工作面銅板1、2可以是由非等壁厚的銅板制作而成，如圖1所示，也可以是由等壁厚的銅板制作而成，如圖6所示，為帶縱向凹槽的組合結晶器內(nèi)外弧為等壁厚銅板的橫截面示意圖。所述帶縱向凹槽的組合結晶器銅板的冷卻可以采用縱向水槽10的冷卻方式，如圖1所示；也可以采用縱向水孔11的冷卻方式，如圖7所示，為帶縱向凹槽的組合結晶器銅板的冷卻方式是縱向水孔的示意圖。所述縱向凹槽5的每個夾角a可以為鈍角，a角的角度為95° < a < 170°，使用時每個夾角a的頂部也可以用半徑為5 2000mm的圓弧R光滑過渡，R為縱向凹槽的夾角過渡圓半徑，如圖8所示，為縱向凹槽的夾角采用圓弧光滑過渡的示意圖。該帶縱向凹槽的組合結晶器銅板即可以做成弧形，適用于弧形鑄機；也可以做成直形，適用于直弧型鑄機。在進行凝固末·端壓下時，只需施加較小壓下力，將凸起的臺階壓平即可。
權利要求1.一種帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，該組合結晶器銅板包括四個工作面銅板，分別是相對布置的一對寬面銅板和一對窄面銅板，其特征在于:四個工作面銅板為可拆卸的連接，寬面銅板為外弧面銅板(I)和內(nèi)弧面銅板(2),窄面銅板為兩個側弧面銅板(3、4),在任意的橫截面上，在內(nèi)弧面銅板(2)和/或外弧面銅板(I)的中間區(qū)域，自上而下有一個向外突出的縱向凹槽(5);各個工作面銅板(1、2、3、4)上均分布有多個冷卻水槽。
2.如權利要求1所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述縱向凹槽(5)的總寬度L為組合結晶器銅板內(nèi)腔的總寬度A的20% 100% ;所述縱向凹槽(5)的深度H 為 2 15mm。
3.如權利要求1所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述縱向凹槽(5)的寬度L、深度H從組合結晶器銅板的上口到下口逐漸變小，上口與下口的比值為1.03 1.35。
4.如權利要求1所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述縱向凹槽(5)選自平臺狀、弧狀的縱向凹槽(9)或多層臺階形狀的縱向凹槽(12)。
5.如權利要求4所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述平臺狀的縱向凹槽由中間平直區(qū)(6)和兩邊的過渡區(qū)(7、8)所組成，兩個過渡區(qū)寬度D分別為縱向凹槽(5)的總寬 度L的20% 60%。
6.如權利要求1所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述外、內(nèi)弧工作面銅板(1、2)為等壁厚或非等壁厚。
7.如權利要求1所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述冷卻水槽為縱向水槽(10)或縱向水孔(11)。
8.如權利要求1所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述縱向凹槽(5)的每個夾角a為鈍角，a角的角度為95° < a < 170°，使用時每個夾角a的頂部用半徑為5 2000mm的圓弧R光滑過渡。
9.如權利要求1所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述帶縱向凹槽的組合結晶器銅板的外輪廓為適用于弧形鑄機的弧形；或適用于直型鑄機的直形。
10.如權利要求1所述的帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，其特征在于:所述組合結晶器銅板適用的鑄坯斷面為寬120 1000mm，厚120 600mm。
專利摘要本實用新型涉及金屬凝固和連續(xù)鑄造領域，特別是一種帶縱向凹槽的組合結晶器銅板。所述帶縱向凹槽的組合結晶器銅板包括四個工作面銅板，分別是相對布置的一對寬面銅板和一對窄面銅板，其中四個工作面銅板為可拆卸的連接，寬面銅板為外弧面銅板(1)和內(nèi)弧面銅板(2)，窄面銅板為兩個側弧面銅板(3、4)，在任意的橫截面上，在內(nèi)弧面銅板(2)和/或外弧面銅板(1)的中間區(qū)域，自上而下有一個向外突出的縱向凹槽(5)；各個工作面銅板(1、2、3、4)上均分布有冷卻水槽。本實用新型的一種帶縱向凹槽的組合結晶器銅板，可以節(jié)省鑄軋力，大幅度改善偏析效果，同時避免壓下變形所造成的枝晶間裂紋。
文檔編號B22D11/059GK203091693SQ201320077640
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月19日 優(yōu)先權日2013年2月19日
發(fā)明者王明林, 張慧, 陶紅標, 王一成, 王玫, 吳夜明, 姬秀琴, 席常鎖, 干勇 申請人:鋼鐵研究總院, 中達連鑄技術國家工程研究中心有限責任公司