[发明专利]一种改善连铸结晶器角部传热的方法及连铸结晶器

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，更具体地说，涉及一种改善连铸结晶器角部传热的方法及连铸结晶器。 

背景技术

在冶金领域的连铸生产中，对铸坯连铸生产的理想的要求是：铸坯能在结晶器内均匀传热，以形成均匀的凝固坯壳。而事实上，对方形、矩形或板式连铸结晶器而言，众所周知的是，在连铸生产过程中，所述连铸结晶器的角部传热状态为二维传热，由此，造成铸坯在结晶器角部的冷却比侧边剧烈，角部坯壳也首先在结晶器角部增厚，形成较大的固态收缩，从而对侧边坯壳产生拉应力作用，易于造成铸坯侧边靠角部的区域发生表面裂纹等缺陷。 

为解决以上问题，现有技术中有许多解决方案。例如，中国专利“200610163731.3”公开了一种解决方法：在连铸结晶器外壁面开槽，增大散热面积，从而提高结晶器侧边的传热能力，达到与角部二维传热相接近的冷却能力。但所述外壁面开槽的结晶器并没有完全在连铸领域得到推广应用，其原因一是，虽然其结晶器侧边传热能力增强，但仍弱于其角部二维传热；其原因二是，其结晶器成本高，造成推广困难。 

又，中国专利“03262727.0”公开了这样一种方法：在结晶器外壁面开槽，且其铜管外部角部设置有蜂窝状的凸起。根据该方法，一方面增加结晶器的侧边传热冷却，同时，另一方面，角部的额外凸起消弱角部二维传热强度。根据该方法，虽然，所述专利技术方案从理论上最容易实现坯壳的均匀冷却，但也因成本和制作困难等问题目前尚未推广应用。 

申请号为“96190354.6”的中国专利公开一种钻石型结晶器技术方案，该方案是在结晶器侧边形成向内的拱出形状，在结晶器角部形成类似凹入的尖角形状。由此，增强结晶器侧边的直边长度以提高传热冷却能力，同时，相应的使得结晶器角部变得很尖，以便于坯壳凝固收缩后基本脱开结晶器角壁面，由此，大大降低拉阻阻力。然 而，该结晶器对钢种的适应性较差一些，一旦锥度不当，反而会造成角部裂纹，甚至导致漏钢等问题，结晶器角部因脱开壁面甚至会重新升温，也增加了角部漏钢风险。 

申请号为“200480039064.7”的中国专利申请公开一种连铸结晶器型腔技术方案，根据该技术方案，所述结晶器角部形成为倒圆曲线形式，从结晶器上口至下口，其型腔角部的曲率从大变小，即，结晶器角部型腔的壁厚从小到大不断变化。该结晶器角部上部二维冷却比下部更高，对铸坯的均匀冷却是否完全有效并得到推广应用尚不得而知，但显然可见的是，这样的结晶器的制作成本较大，设计困难。 

根据上述，迄今为止的类似连铸结晶器虽然较多，但或是因为制造难度大，成本高而缺少应用实例，或是因某些技术方案的结晶器上部的角部壁厚厚薄不当，导致角部角部二维传热不当，造成坯壳的非均匀的凝固裂纹等缺陷。 

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种改善连铸结晶器角部传热的方法，以控制连铸结晶器的角部二维传热能力，更好的实现铸坯在结晶器内的均匀凝固，降低铸坯角部缺陷发生率。 

本发明人始终认为结晶器角部二维传热比侧边大，应以弱化角部二维传热能力为关键，本发明人通过连铸尾坯实验验证了这一点，如图1所示。连铸终了尾坯由于没有钢液的补缩，其结晶器的凝固坯壳形成能刚好记录结晶器的冷却情况，从图1看出，现有连铸结晶器的角部坯壳明显比较厚，另外侧边中心的坯壳也比较厚，而侧边靠角部的地方坯壳最薄，也最容易产生裂纹等铸造缺陷。 

本发明技术方案如下 

一种改善连铸结晶器角部传热的方法，所述连铸结晶器为方形、矩形或板式结晶器， 

其特征在于，在所述结晶器任意一个平行于结晶器上开口的横截面中，使其侧壁转折处的角部的内壁和外壁分别形成有与两边侧壁相切的内圆弧和外圆弧，在所述结晶器的内壁和外壁之间，使所述结晶器角部的壁厚大于所述侧壁的壁厚T。 

因结晶器的角部的材质壁厚比侧边壁厚大，由此造成结晶器角部的二维传热弱化，达到优化结晶器侧边和角部坯壳的均匀凝固。 

根据本发明所述的一种改善连铸结晶器角部传热的方法，其特征在于，所述结晶器侧壁壁厚T比所述结晶器角部的最大壁厚D小4mm以上。 

根据本发明所述的一种改善连铸结晶器角部传热的方法，其特征在于， 

所述内圆弧5的半径为R，所述内圆弧5的圆心至所述结晶器角部外壁的最大距离为L，所述结晶器侧边壁厚为T，所述尺寸L大于R与T之和。 

根据本发明所述的一种改善连铸结晶器角部传热的方法，其特征在于，所述尺寸L为R与T之和的1.1-1.4倍。 

本发明提供一种连铸结晶器技术方案如下：