[实用新型]一种具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属连续铸造领域，特别涉及到一种具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板。 

背景技术

为了提高市场竞争力，我国许多钢铁企业都在其板坯或薄板坯连铸生产线上不断开发高附加值的品种钢，尤其是生产含有铌、钒、钛等元素的微合金化钢种。浇铸这类钢种时，结晶器窄边铜板一般采用平面结构，铸坯角部通常呈直角形状。在结晶器和二冷段内，铸坯角部由于以两维冷却方式释放热量，因此受到的冷却相对更强，其温度相对更低，在二冷段的弯曲段或矫直段，铸坯在角部的表面温度极易进入微合金化钢的脆性区范围，造成大量的细小的第二相粒子出现，比如碳氮化铌、氮化钛等，降低了钢的高温延展性；此外铸坯角部呈直角形状时更容易受到高的拉应力集中，这两方面的因素是引起角横裂纹产生的根本原因，限制了微合金化钢的规模化生产。 

为了解决微合金钢的边角部横裂纹问题，目前冶金工作者采用的主要措施包括提高钢水质量、优化和稳定保护渣性能、优化二冷段的冷却工艺等。极少数钢铁企业采用了倒角结晶器技术，该技术的目标是使得铸坯原有的直角改为两个钝角，用以消除铸坯角部的应力集中，同时达到提高角部温度的目的。 

中国实用新型专利No.02214026.3(公告号：CN 2547438Y，名称“板坯连铸结晶器窄边铜板”)提出了一种带侧面倒角的结晶器窄面铜板，其倒 角尺寸为6～10mm，角度为45度，该专利并没有涉及的到铜板内部冷却结构的设计。 

中国实用新型专利No.200720089029.7(公开号：CN 201132207Y，名称“一种板坯结晶器”)提出了一种带有过渡曲面的窄面铜板，曲面为圆弧面，圆弧倒角的半径为2～10mm，因此其倒角量不足10mm，角部冷却靠铜板自身导热来实现，该专利的缺点是倒角量小，铸坯角部温度的提升幅度有限。 

中国文献《连铸结晶器内大方坯的热力耦合分析》(文献来源：陈永，罗歆，沈厚发.钢铁.2008，43(3)，p33～37)对结晶器带侧面倒角的窄面铜板在大方坯连铸生产中的传热过程和坯壳的应力分布进行了分析，结果表明：带侧面倒角的窄面铜板如果采用较大的倒角如25mm，角度为45度，结晶器内侧面倒角处所对应的铸坯传热条件变差，角部凝固壳温度升高、凝固壳厚度减薄，并由此导致铸坯的角部裂纹；结晶器倒角变小为12mm时，角度为45度，可改善铸坯角部的传热条件，降低凝固坯壳角部温度，增加凝固坯壳厚度，有利于减轻和防止铸坯角部裂纹。 

可见，上述专利中很少涉及到铜板角部的冷却结构设计问题。而目前倒角结晶器存在的问题之一是尽管铸坯的角横裂发生率有所降低，但是由于角部冷却不足，造成倒角型铸坯产生更多的角纵裂缺陷甚至漏钢，降低了倒角结晶器的技术效果。为此，本实用新型提出了一种具有矩形组合式冷却通道的倒角结晶器窄面铜板。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有组合式冷却通道的倒角结晶器窄面铜板，可控制铸坯角横裂，延长窄面铜板的使用寿命。 

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案： 

一种具有组合式冷却水道的倒角结晶器窄面铜板，其工作面包括平面区域和斜面区域，平面区域位于中部，斜面区域位于两侧的边角部，铜板横截面中心线处与边角部之间的厚度差H为1.4～140mm，斜面区域和平面区域在横截面方向上以相切方式光滑连接，斜面区域在横截面上的直线长度L为5～150mm，窄面铜板内部分布有沿高度方向上下贯通的圆形和矩形冷却水道，其中斜面区域的内部分布有1～6个宽度为4～8mm的矩形冷却水道和1～6个直径为5～10mm的圆形冷却水道。 

所述铜板的宽度为50～480mm，高度为700～1200mm，平面区域铜板厚度为40～100mm，其宽度在高度方向上保持一致，或平面区域宽度自上而下线性递减，铜板上缘和下缘之间的宽度差为0～4.0mm。 

所述铜板在宽度方向上以表面中心线为对称线，呈对称分布；在高度方向上，其工作面为单锥度、双锥度或多锥度中的一种。 

所述斜面区域在横截面方向上的曲线为折线、圆弧线、双曲线和抛物线中的一种或几种组合而成。 

所述斜面区域在横截面方向上的曲线与侧边形成的夹角α为20～45°。 

在所述铜板的斜面区域，矩形冷却水道和圆形水道的排列方式为以下的任意一种： 

(1)由靠近铜板侧面的一个或多个矩形冷却水道和相邻的一个或多个圆形冷却水道组成； 

(2)由靠近铜板侧面的一个或多个圆形冷却水道和相邻的一个或多个矩形冷却水道组成；