[发明专利]一种H型坯连铸结晶器内腔锥度确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种H型坯连铸结晶器内腔锥度确定方法，根据钢种给出了H型坯连铸结晶器铜板热面在不同结晶器高度上的锥度设置。此设计可合理适应H型坯结晶器内铸坯的凝固收缩，有效提高H型连铸坯的表面质量。

背景技术

在连铸过程中，金属液从弯月面处开始凝固收缩，凝固坯壳外表面和结晶器铜板热面脱离接触产生气隙，气隙的存在给结晶器内的传热带来阻碍，使得凝固坯壳厚度在周向上分布不均，在结晶器出口处厚度不足抵御钢水静压力，从而随之带来表面质量缺陷或漏钢等一系列的问题。为消除气隙对结晶器传热的影响，现在的连铸结晶器内腔形状普遍被加工成倒锥形，以弥补连铸凝固坯壳在凝固过程中的收缩，减小气隙出现的可能性和厚度，改善结晶器内的传热条件。

对于常规坯型，如方坯、板坯、圆坯等，凝固收缩的方向都垂直于凝固坯壳外表面，H型坯相对常规坯型断面形状复杂，如图1所示，H型坯不仅相对常规坯型有更多的外凸角（翼梢内外角），而且还具有四个内凹角（R角）；窄面虽然为直线段，但是在不同位置有着不同的厚度；腹板为直线段，但是他的变形还将会受到翼梢收缩的制约，不能完全垂直于表面向里；R角处的变形同时受到翼梢和腹板的制约，将会发生半径和圆心的同时变化。由此可见，H型坯的锥度设计是一个复杂的工作。

目前对于H型坯锥度的文献报道内容主要有如下方面。

1)“R角可设为0锥度或者负锥度”

文献中提出R角处锥度可以设为没有或者负锥度，但并未说明是否有用此方法的对象，作为异形坯连铸的一个特点来提出。

苏世怀.高效节约型建筑用钢——热轧H型钢.[M].北京,冶金工业出版社,2009.

2)直接给出上下口差值

该类文献采用了锥度数据来帮助建立流动或者传热的模型，未说明锥度类型，如抛物线、单锥度、双锥度等等。

苏世怀.高效节约型建筑用钢——热轧H型钢.[M].北京,冶金工业出版社,2009.

JUNG-EUI LEE,TAE-JUNG YEO,KYU HWAN OH,JONG-KYU YOON,U-SOK YOON.Prediction of Cracks in Continuously Cast Steel Beam Blank through Fully Coupled Analysis of Fluid Flow,Heat Transfer,and Deformation Behavior of a Solidifying Shell[J].METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A.2000,31A:225

徐海伦.连铸异形坯冷却过程模拟仿真及优化[D].重庆大学.2010.

L.Hibbeler,Seid Koric,Kun Xu,et al.Thermo-Mechanical Modeling of Beam Blank Casting,AISTech 2008,Pittsburgh,PA,May 5-8,2008

3)说明锥度类型

此类文献提出研究对象铸机使用的结晶器类型，如双锥度，抛物线等，或给出单一锥度数值，并分别描述不同位置上，如窄面、腹板位置锥度的差异。但是未有对R角或翼梢内侧的锥度描述。

刘建华,包燕平,杜松林,孙维黄,社青.近终形异型坯连铸特点分析[J],鞍钢技术,2008.

李法兴,王新权,王立君,王刚.莱钢1#异型坯连铸的生产实践[J],冶金丛刊,2009.

专利号为“200920101344.6”发明名称为“异型坯结晶器铜管”的中国实用新型专利提到异型坯结晶器内腔锥度为抛物线形曲面，但是并没有对该抛物线曲面进行函数定义，并且如前所述，H型坯各个部位的收缩尺寸不一致，在不同部位（如翼梢内侧与腹板）设置相同的锥度曲线是具有一定的局限性的。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种专门针对H型坯连铸结晶器内腔锥度确定的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种H型坯连铸结晶器内腔锥度确定方法，本方法将连铸结晶器弯月面至结晶器出口处分为上下两段并分别采用不同的锥度设计，同时将浇铸钢种以含碳量0.35%为界分为AB两类，A类含碳量为0.06～0.35%，B类含碳量为0.35～0.75%；根据浇铸钢种的不同，每段锥度分别设计；