[实用新型]一种用于方坯、圆坯及矩形坯连铸的铜管

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金行业的连铸设备领域，特别涉及一种用于方坯、圆坯及矩形坯连铸的铜管。

背景技术

连铸坯的偏析和裂纹等缺陷是影响钢的强度、韧性、使用寿命以及组织性能均匀性的重要因素，高碳、高合金钢连铸坯的宏观偏析问题是困扰连铸界多年的关键技术问题。提高铸坯的等轴晶率、细化凝固组织是减轻连铸坯中心偏析的重要手段。目前采用的技术措施主要包括降低钢液过热度、轻压下和电磁搅拌等，此外，结晶器传热的控制对铸坯等轴晶率的提高也有促进作用。

钢液的凝固起始于结晶器，结晶器作为连铸机的核心部件，其作用是获得具有合理形状和一定强度的带液芯铸坯。减缓结晶器上部的传热具有以下优点：(1)提高初始凝固壳厚度生长的均匀性，抑制铸坯表面裂纹的发生；(2)降低凝固前沿的温度梯度，抑制柱状晶的生长，提前实现柱状晶向等轴晶的转变，从而大幅度提高铸坯的等轴晶率，降低中心偏析和疏松的程度。

以减缓结晶器上部的传热为目标，专利98119193.2提出了由高导热性材料制成的结晶器，其目标是改善连铸坯的表面质量，主要特征是在外表面设有一种比结晶器本体更低导热性的镀层材料，镀层为单一的镍和镍合金，针对结晶器上半段外表面的镀层，该专利并未对其镀层厚度及设定的具体位置进行量化说明。专利02131319.9提出了一种具有隔热耐磨镀层的结晶器产品，其目标是改进铸坯的内部质量，主要特征是在内表面上部喷涂有一种比结晶器本体更低导热性的隔热耐磨材料，镀层厚度为0.2～5.0mm，镀层材质为金属陶瓷材料和金属材料，但是由于该隔热材料与结晶器本体材料的热膨胀系数区别较大，因此对镀层与结晶器本体的附着力、镀层表面光滑度要求非常高，难以形成工业生产的规模。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于方坯、圆坯及矩形坯连铸的铜管，其结构简单、制作方便、铸坯内部质量改进的效果明显、使用寿命满足生产要求。

本实用新型包括铜管本体、外壁隔热镀层、内壁耐磨镀层，铜管本体外表面上部分区域带有隔热镀层，内表面带有耐磨镀层。铜管的高度为700～1000mm，所浇铸的铸坯横截面为正方形、圆形或矩形，方坯或矩形坯的边长为120～380mm，圆坯的直径为150～300mm，铜管的壁厚保持恒定，为14～30mm。

管壁外表面的隔热镀层的上部距铜管上缘的最小距离s为40～60mm，管壁外表面的隔热镀层3的下部距铜管上缘的距离H为铜管总高度的1/2，铜管本体的整个内表面均镀上了耐磨镀层4。

铜管能够减小钢液面及其之下300～400mm区域的热流密度30％～50％，降低钢液初期凝固前沿的温度梯度，提高铸坯等轴晶率，改善铸坯的内部质量.

附图说明

图1为本实用新型的结构图。其中，结晶器管1、银铜管2、管壁外表面的隔热镀层3、管壁内表面的耐磨镀层4、结晶器管内的钢液面5，s指管壁外表面的隔热镀层的上部距结晶器管上缘的最小距离，H为管壁外表面的隔热镀层的下部距结晶器管上缘的距离，D2和D3分别代表上半部分铜管本体和外壁隔热镀层的壁厚。

具体实施方式

本实用新型包括铜管本体、外壁隔热镀层、内壁耐磨镀层，铜管本体外表面上部分区域带有隔热镀层，内表面带有耐磨镀层。铜管的高度为700～1000mm，所浇铸的铸坯横截面为正方形、圆形或矩形，方坯或矩形坯的边长为120～380mm，圆坯的直径为150～300mm，铜管的壁厚保持恒定，为14～30mm。

构成铜管的铜管本体2的材质为含银量0.08wt.％～0.09wt.％的银铜、或含铍量0.2wt.％～0.5wt.％的铍青铜、或铬及锆含量分别为0.60wt.％～0.70wt.％和0.08wt.％～0.12wt.％的铬锆铜，铜管外表面的隔热镀层3由镍和镍-铬合金复合而成，镍-铬合金中铬含量为20wt.％～30wt.％，铜管内表面电镀的耐磨镀层4为镍钴合金，其中钴含量为10wt.％～20wt.％。

隔热镀层3和耐磨镀层4在浇铸方向g的厚度保持均一，靠近银铜管2外表面是厚度为0.1～0.5mm的镍，在镍镀层表面上再次电镀了厚度为0.8～2.0mm的镍铬合金，镍铬合金镀层厚度的设计原则是确保连铸生产时铜管内的温度低于铜管本体2的相变温度，隔热镀层3的厚度D3和导热系数λ3以及铜管本体2的厚度D2和导热系数λ2满足如下关系式：D3/λ3+D2/λ2＝(1.2～1.4)×10^-4m²·℃/W，靠近铜管本体2内表面耐磨镀层4的厚度为0.06～0.15mm。

铜管的应用目标是减小铜管内钢液面5及其之下300～400mm区域的热流密度30％～50％，降低钢液初期凝固前沿的温度梯度，提高铸坯等轴晶率，改善铸坯的内部质量。