一種用于連鑄鋼及有色金屬坯料的結晶器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于鋼及有色金屬連鑄方坯、矩形坯、板坯及圓坯結晶器，其型腔（３）的澆入端（１）與出口端（２）形狀不同，型腔中上部有一與坯形相同的過渡面（８），過濾面（８）以上型腔由角弧面（１１）、基本曲面（９）通過連接弧面（１２）連接形成壓縮變形區；過渡面（８）以下型腔角部凸出，角弧面１１、基本曲面（９）通過連接曲面（１３）連接形成收縮容讓區。型腔在液面波動區采用直筒或小錐度段，以減小振痕；波動區以下為拋物線型。該結晶器對溫度、成分及拉速度變化較為適應。（*該技術在2007年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用于鋼的方坯連鑄、板坯連鑄、多邊形坯及圓形坯連鑄的結晶器，亦可用于銅、鋁及其他有色金屬的連續鑄錠，該結晶器具有一個兩端開口、斷面形狀不同的型腔。從連鑄技術進行工業化生產以來，采用了各種型式的結晶器。目前普遍采用的是筒單直錐筒形中空結晶器，其錐度按經驗選定，計算公式為T=B1-B0B1×L×100=0.7~1.0%/m]]>式中T為錐度，B1為入口寬度，B0為出口寬度，L為結晶器管腔長度，單位為米。該公式適用于長度為0.7～0.8m的結晶器。這種結晶器由于錐度計算不能完整反映鋼及有色金屬在結晶器內凝固及溫降過程中的收縮實質，因此在實際運用中，為避免錐度過大，導致凝固面兩側對結晶器相鄰兩側壁的過大壓力，從而形成過大的拉坯阻力，引起拉漏，因此通常實用的結晶器錐度往往比金屬實際收縮值略小。這樣在凝固過程中，隨坯殼增厚和表面溫度降低，面部收縮先將坯殼角部拉離結晶器角部型腔形成角部氣隙，進一步冷卻將使面部離開結晶器冷卻面，鑄坯周圍形成環形氣隙，使傳熱條件惡化，金屬的凝固系數急劇下降。對用于鋼坯連鑄的結晶器，綜合凝固系數只有18~20mm/min]]>。 同時造成凝固層厚度不均勻，在離開角部10～20mm處坯殼最薄。當拉坯阻力過大時，該處往往是漏鋼的危險點。在弧形連鑄中由于重力的作用。結晶器出口處鑄坯靠向外弧，由于設備安裝位置偏差及運行條件的變化，如輥子傾斜移位、振動不平衡、鑄坯跑偏等原因，使得鑄坯靠近結晶器一角，由于結晶器兩個交接面的夾持，引起摩擦阻力在該處急劇增加，嚴重時會造成角部拉漏。這也是引起鑄坯菱變、近角部凹槽等的原因。為防止坯殼角部過早離開結晶器，形成角部氣隙，加大結晶器上部的收縮量，將單錐度的結晶器改為多錐度的結晶器，最后發展成拋物線形錐度的結晶器。這種改進可在一定程序上提高結晶器的綜合凝固系數，從而有限度地提高拉坯速度。但是不同鋼種、不同成份的有色金屬其收縮率是不同的，很難模擬出適應不同鋼種的拋物面。其次，要在單面進出口差僅0.4～0.6mm，長度0.7～1.0m的范圍內加工出要求精度較高的拋物面，難度較大；同時，加工銅管時的誤差也很難保證拋物面的準確性。瑞士CONCAST股份公司于1991年開發出型腔在澆入端和坯料出口端具有不同形狀的結晶器(中國專利號92100838.4)。這種鑄型的上部型腔有一凸起，凸起部為弧形，其入口端最大內部寬度比出口端大5～15％；下部長度為結晶器的長度～50％一段，為常規直錐形收縮。1996年5月奧地利VAI公司開發了被稱為DIAMOLD的高速結晶器，其面部采用較大的錐度，在距入口300～400mm以下降低錐度并在兩角間通過面部中心形成一凹弧面，它的縱剖面為拋物線。1996年意大利達涅利公司在達涅利新聞上公布“自適應”結晶器方法。主要特點是減薄結晶器器壁，提高結晶器冷卻水壓，利用水壓使器壁向內發生變形，使其緊貼坯面，達到消除氣隙，提高傳熱效率，增大綜合凝固系數的效果。專利技術人認為這些改進型的結晶，雖然在一定程度上能改善鑄坯的質量和提高鑄坯的拉速，但由于對鋼及有色金屬在整個凝固過程中的凝固收縮實質分析不夠充分，因而有各自的局限性，在澆鑄過程中易導致鑄坯凝殼厚度不均，產生較大的凝固應力，增大產生裂紋和拉漏的可能性或對拉速變化的適應性差，引起過大的拉坯阻力。本技術的目的是提供一種用于鋼及有色金屬連鑄的方坯、矩形坯、多邊形坯、板坯及圓形坯結晶器，它能較好地反映鋼及有色金屬在凝固和溫降過程中的凝固收縮實質，進一步提高結晶器的綜合凝固系數和拉速；同時能適應不同鋼種及金屬成分的變化，并有效地減小拉漏的可能性。本技術的目的是這樣實現的這種用于鋼及有色金屬連鑄的方坯、矩形坯、多邊形坯、板坯及圓坯結晶器，它是一個從澆入端至出口端的中空型腔，沿著型腔的周邊具有數個曲面，在型腔的中上部有一過渡面。其結構要點是在方坯、矩形坯、多邊形坯、板坯結晶器中，沿著型腔的周邊間隔分布4個或4個以上的基本曲面，型腔的每一角部還具有一固定半徑的角弧面，在過渡面以上部分，每一角弧面與其相鄰兩邊的基本曲面通過連接弧面相連接，形成一個壓縮變形區，在過渡面以下部分，角弧面與基本曲面通過與角弧面相切的連接曲面連接形成收縮容讓區，相對于容讓區而向內凹進的基本曲面成為鑄坯導向臺。對于所述的園坯結晶器，沿著型腔的周邊間隔分布3-8個園弧基本曲面，在過渡面以上部分，相鄰的園弧基本曲面通過與其相切的連接曲面相連接，形成壓縮變形區，連接曲面從上至下逐漸減小，至過渡面時減至為零，過渡面為一個園環面，各園弧基本曲面的橫切輪廓線的園弧半徑等于過渡面的園半徑；從過渡面開始，向下在相對于上部每一個園弧基本曲面的中間位置開一個缺口，形成凸出的收縮容讓區，園弧基本曲面向內收縮形成向內凸出的導向臺。型腔縱切面輪廓線從澆入端到液面以下50-100mm處平面的區間為豎直線或小錐度斜線，即這一段采用豎直筒形或只具有拔模斜度的小錐度筒形，以下的型腔縱切面輪廓線為拋物線，上下不同錐面間的連接平滑過渡；過渡面至出口端的長度占型腔從液面到出口端的有效長度的55-75％，過渡面形狀與鑄坯形狀相同。在方坯、矩形坯、多邊形坯和板坯結晶器中，基本曲面、連接弧面及連接曲面可以是單方向曲面，也可以是雙方向曲面，其中基本曲面也可以是平面。基本曲面、連接弧面的橫切輪廓線為直線或弧線；連接弧面的橫切輪廓線的長度從上至下逐漸縮小，至過渡面時為零，其弧半徑約為坯厚的0～2.0倍；過渡面以下的連接曲面的橫切輪廓線為角弧面的切線。在園坯結晶器中，過渡面與出口坯殼園弧面形成同心圓，過渡面以上的連接曲面的橫切輪廓線為其相鄰兩個園弧基本曲面的公切線，所開的缺口從過渡面開始隨園弧基本曲面向內的收縮而逐漸加寬，至型腔出口端處缺口寬度約為10～40mm。由于本技術在方坯、矩形坯、多邊形坯、板坯結晶器中是通過對型腔的上部進行角部變形處理，縮短對角線長度形成壓縮變形區，對過渡面以下即型腔的下部則使角部突出形成收縮容讓區；對園坯結晶器型腔的上部園周進行分割處理并用切線相連形成壓縮變形區，對過渡面以下的型腔下部開缺口進行分割處理形式突出的收縮容讓區，因此結晶器型腔的形狀沿著整個長度變化，這種變化符合鑄坯收縮凝固的規律，因為在壓縮變化區，坯殼相對薄弱，通過對坯殼面部的壓縮和彎曲，使坯殼緊貼型腔壁面和角部，避免裂紋的早期發生，提高了傳熱效果，防止了角部氣隙的生成，又由于雙向傳熱，角部坯殼將比面部要厚一些，因無角部氣隙存在，近角部的結殼薄弱部分可望消除。另外，從入口到液面以下50～100mm處為液面波動區，由于采用豎直筒形或只具有拔摸斜度的小錐度筒形，能減小振痕。在過渡面以下的收縮容讓區，角部突出形成角部氣隙，其作用在于減緩角部冷卻強度，消除上部快速冷卻導致的厚度不均及所產生的凝固應力，同時使面部與角部結殼層厚度趨于均勻；角部氣隙還是不同收縮率的金屬的收縮容讓空間。當金屬成分不同、金屬液相溫度不同，冷卻水參數——溫度、壓力、流量發生波動時，以及其他條件影響，導致出口處坯殼表面溫度發生波動，結晶器內坯殼收縮量亦會相應變化，因此出口處坯殼周長將在一定范圍內變化。這部分變化利用此空間于以容納。出口處坯殼四角大約有0.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于鋼及有色金屬連鑄的方坯、矩形坯、多邊形坯、板坯及園坯結晶器，它是一個從澆入端（１、０１）至出口端（２、０２）的中空型腔（３、０３），沿著型腔（３、０３）周邊具有數個曲面，在型腔（３、０３）的中上部有一過渡面（８、０８），其結構特征在于：在所述方坯、矩形坯、多邊形坯、板坯結晶器，沿著型腔（３）周邊間隔分布４個或４個以上的基本曲面（９），型腔（３）的每一角部還具有一固定半徑的角弧面（１１），在過渡面（８）以上部分，每一角弧面（１１）與其相鄰兩邊的基本曲面（９）通過連接弧面（１２）相連接，形成一個壓縮變形區，在過渡面（８）以下部分，角弧面（１１）與基本曲面（９）通過與角弧面（１１）相切的連接曲面（１３）連接形成收縮容讓區，相對于容讓區而向內凹進的基本曲面（９）成為鑄坯導向臺；對于所述的園坯結晶器，沿著型腔（０３）的周邊間隔分布３－８個園弧基本曲面（０９），在過渡面（０８）以上部分，相鄰的園弧基本曲面（０９）通過與其相切的連接曲面（０１２）相連接，形成壓縮變形區，連接曲面（０１２）從上至下逐漸減小，至過渡面（０８）時減至為零，過渡面（０８）為一個園環面，各園弧基本曲面（０９）的橫切輪廓線的園弧半徑等于過渡面（０８）的園半徑，從過渡面（０８）開始，向下在相對于上部每一個園弧基本曲面（０９）的中間位置開一個缺口（０１１），形成凸出的收縮容讓區，園弧基本曲面（０９）向內收縮形成向內凸出的導向臺。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：冷繼元，唐曉虎，
申請(專利權)人：冶金工業部馬鞍山鋼鐵設計研究院，
類型：實用新型
國別省市：34[中國|安徽]