一種具有非均勻分布冷卻水縫的漏斗型結晶器銅板制造技術

本實用新型專利技術屬于連續鑄造設備領域，特別涉及一種具有非均勻分布冷卻水縫的漏斗型結晶器銅板，它包括銅板本體(1)和圓形水縫(2)，在寬度方向有多個圓形水縫(2)上下貫通地分布在靠近銅板本體的工作面內，銅板本體的寬度為L，銅板本體上的工作區分為位于中間的第一工作區和位于兩側的第二工作區，第一工作區的寬度為0.05～0.4L，第一工作區中相鄰圓形水縫(2)間距為d1，第二工作區的圓形水縫間距為d2，d1＞d2，圓形水縫(2)距銅板本體工作面的距離為s，各個圓形水縫(2)下部為進水口，上部為出水口。本實用新型專利技術的結晶器銅板提高了結晶器內鋼液凝固傳熱的均勻性，減少了坯殼以及銅板本身的局部應力集中，有利于消除薄板坯表面的縱裂紋，并提高了銅板的使用壽命。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于連續鑄造設備領域，特別涉及到一種具有非均勻分布冷卻水縫的漏斗型結晶器銅板。
技術介紹
漏斗型結晶器作為薄板坯連鑄技術的關鍵部件，目前在薄板坯連鑄生產中得到了廣泛的應用。漏斗型結晶器是將傳統板坯連鑄結晶器自上而下橫截面由長變短的收縮過程通過合理的曲面變形轉化為結晶器漏斗區凸度的由大變小，一方面為浸入式水口的插入提供了空間，另一方面為凝固殼的傳熱、生長以及合理的變形收縮創造了條件。 中國專利ZL85101082提供了一種連續鑄造鋼帶的方法及鑄模。其所述的結晶器為漏斗型結晶器，具有被冷卻的寬壁和窄側壁，其中寬壁的上部分和窄側壁構成一個漏斗型的鑄造澆口區。該澆口區的寬壁在向窄側壁延伸時尺寸逐漸縮小，直到與鑄坯尺寸一致，鑄造澆口區側面的寬壁以相應于帶鋼厚度的間距平行延伸到窄側壁，從而在鑄造澆口區以外各部分形成平行的區域。該專利技術未對冷卻方式進行描述，它在使用中采用的是傳統的矩形平面水槽冷卻結構。該技術目前已大量被應用于工業化生產，實際生產中它對連鑄生產裂紋敏感性較差的低碳類鋼種是有利的，但在生產使用中由于溫度不均勻、大熱流以及存在應力集中等等問題，致使在生產亞包晶鋼和中碳鋼時容易在距離鑄坯中心四分之一寬度處出現裂紋。(見《連鑄》2001年第4期，P1-2，“漏斗型結晶器內金屬變形行為分析”以及《鋼鐵研究學報》1993年第5卷第3期，P7-14，“中寬度薄板坯連鑄工藝特性研究”)中國專利ZL93119688. 4 “用于連續鑄造薄板坯的模子”提供了另外一種可以連續鑄造30-90mm厚度的薄板坯的連鑄用漏斗型結晶器。該結晶器在長度范圍內有一個第一部分即擴展的漏斗區和末端部分，一個彎曲連接區域配設在第一部分和末端部分之間，末端部分約為結晶器全長的四分之一至六分之一。其關鍵特征在于不僅在結晶器的上部第一部分具有向外擴展的漏斗形，而且在結晶器下部末端部分也有一個向外開展的漏斗形所形成的結晶器下部凹面；為了配合上述形狀，在二冷支撐輥區結晶器下方的前幾組支撐輥也采用帶凹面的設置。該專利技術也已大量被應用于工業化生產。由于其采用了結晶器下部甚至二冷支撐輥帶有漏斗型的結構，使得實際生產中連鑄坯坯殼所受應力降低，加上采用緩冷的方式，使其可以生產中碳鋼和包晶鋼。但該結晶器在連鑄生產低碳鋼時，由于低碳鋼固相收縮大于中碳鋼，加上結晶器下部漏斗型凹面的存在，低碳鋼坯殼在凝固收縮的作用下將結晶器中心部位脫離結晶器傳熱面，形成熱結，最終導致坯殼中心傳熱變差、溫度升高、應力增加，容易造成鑄坯中心縱裂紋。(見《薄板坯連鑄連軋技術交流與開發協會第三次技術交流會議論文集》，2005年唐山，P210-222，“唐鋼FTSC技術薄板坯連鑄開發SPHD冷軋用鋼的工藝及效果”)。本申請人在先申請了中國專利ZL200620022844. 7“一種薄板坯連鑄用結晶器組合銅板”，提出了一種薄板坯連鑄用結晶器組合銅板，主要應用于薄板坯的連續鑄造。該結晶器由兩塊相對布置的寬面水冷銅板和兩塊窄面水冷銅板組成。其結晶器寬面水冷銅板上段為光滑的漏斗形澆注區，下段為垂直平面的形腔區。漏斗形澆鑄區寬面的水平截面曲線的一邊由彼此相切的二段內凹弧、一段外凸弧與兩段直線組成。漏斗形澆鑄區曲面的曲率半徑自上而下逐漸增大。結晶器的冷卻采用鉆孔的管道形式冷卻結構，并保持所有的管道的中心線與結晶器銅板厚度方向上的漏斗曲面相平行。該專利并未對銅板內水槽的具體布置方式加以說明。目前，薄板坯連鑄結晶器銅板在使用過程中存在的問題主要體現在如下三個方面(I)熱軋板卷表面縱裂在熱軋板卷寬度方向距邊部1/4位置和中間位置，熱軋板卷均會出現表面縱裂缺陷。(2)結晶器銅板鍍層脫落 在達到單次使用壽命之前，漏斗結晶器銅板表面鍍層會出現剝落，剝落位置一般集中在距離漏斗區寬面中心線370-680mm位置，而在使用壽命后期結晶器銅板在整個平直區都出現了鍍層剝落現象。(3)彎月面區域銅板溫度在橫向上不均勻結晶器銅板實測溫度在彎月面區域存在著橫向不均勻的問題，銅板高溫區一般出現在距銅板寬面中心線兩側的200 400mm區域，這與水口結構和結晶器內流場有關。結晶器溫度橫向不均勻是促發表面縱裂的主要原因，而局部區域銅板溫度過高則是導致鍍層脫落的根本原因。因此，通過優化冷卻結構，在現有的銅板高溫區、鍍層脫落區加強冷卻，提高銅板溫度在橫向上的均勻性，對于降低連鑄坯表面縱裂紋缺陷比率、提高結晶器壽命具有非常重要的意義。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種具有非均勻分布冷卻水縫的漏斗型結晶器銅板，通過在銅板內部設置非均勻分布的圓形水縫，以改善結晶器內鋼液凝固傳熱的均勻性，降低銅板熱面溫度，達到消除鑄坯表面縱裂、提高銅板使用壽命的目的。為了達到上述目的，本技術采用了如下技術方案一種具有非均勻分布冷卻水縫的漏斗型結晶器銅板，它包括銅板本體I和圓形水縫2，在寬度方向有多個圓形水縫2上下貫通地分布在靠近銅板本體I的工作面內，銅板本體I的寬度為L，銅板本體I上的工作區分為位于中間的第一工作區和位于兩側的第二工作區，第一工作區的寬度為O. 05 O. 4L，所述第一工作區中相鄰圓形水縫2之間的間距為dl，第二工作區中相鄰圓形水縫2之間的間距為d2，dl > d2，圓形水縫2距銅板本體I工作面的距離為S，各個圓形水縫2下部為進水口，上部為出水口。所述第一工作區為距銅板中心線距離為O. 025 O. 2L的兩側區域，所述第二工作區為在銅板中心線的距離為O. 025 O. 2L的兩側區域以外的其他區域。所述圓形水縫2的內徑為7 14mm，數量為70 120個。各個圓形水縫2的內徑為相同或不同的；所述內徑不同時，在第一工作區內的圓形水縫2的內徑為rl，在第二工作區的圓形水縫2的內徑為r2，rl >r2 ;在整個銅板內部，最大與最小圓形水縫2內徑的差值不大于7_。在整個銅板內部，各個圓形水縫2之間的間距為6 20mm,其中dl為12 20mm,d2 為 6 12mm。各個圓形水縫2的間距為相同或不同的；所述間距不同時第一工作區內的多個dl是逐漸增加的，越靠近銅板中心線，dl值越大，最大與最小間距的差值不大于8mm ;第二工作區內的多個d2也是逐漸增加的，越靠近銅板中心線，d2值越大，最大與最小間距的差值不大于6mm。各個圓形水縫2距銅板工作面的距離s為18 30mm。各圓形水縫2距銅板工作面的距離s為相同或不同的；所述距離不同時在第一工作區的距離為Si，在第二工作區的距離為s2，si >s2 ;在銅板高度方向上，距銅板上緣的距離越大，s值越大；在整個銅板內部,最大與最小s值的差值不大于12mm。·銅板本體I的寬度L為1500 2250mm，高度為1000 1200mm，第一工作區為距銅板中心線的距離為O 300mm的兩側區域，第二工作區為距銅板中心線的距離為O 300mm的兩側區域以外的區域。銅板本體I上的工作區上段為光滑的漏斗形澆注區，下段為垂直平面的形腔區，銅板本體I在水平橫截面上的漏斗區的深度為H、寬度為W，漏斗區高度占總高度的比例為60% 90%，W 為 30% 60%L。漏斗區的寬度W為500mm 1350mm，W在高度方向上保持相同或呈自上而下線性遞減變化，最大與最小W的差值不大于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有非均勻分布冷卻水縫的漏斗型結晶器銅板，它包括銅板本體(1)和圓形水縫(2)，其特征在于：在寬度方向有多個圓形水縫(2)上下貫通地分布在靠近銅板本體(1)的工作面內，銅板本體(1)的寬度為L，銅板本體(1)上的工作區分為位于中間的第一工作區和位于兩側的第二工作區，第一工作區的寬度為0.05～0.4L，所述第一工作區中相鄰圓形水縫(2)之間的間距為d1，第二工作區中相鄰圓形水縫(2)之間的間距為d2，d1＞d2，圓形水縫(2)距銅板本體(1)工作面的距離為s，各個圓形水縫(2)下部為進水口，上部為出水口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張慧，楊曉江，王玫，楊杰，陶紅標，王明林，郝常鑫，席常鎖，吳夜明，郝占全，付建軍，孫彩君，
申請(專利權)人：鋼鐵研究總院，河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司，
類型：實用新型
國別省市：