專利名稱：一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法及連鑄結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法及連鑄結(jié)晶器。
背景技術(shù)：
在冶金領(lǐng)域的連鑄生產(chǎn)中，對鑄坯連鑄生產(chǎn)的理想的要求是:鑄坯能在結(jié)晶器內(nèi)均勻傳熱，以形成均勻的凝固坯殼。而事實上，對方形、矩形或板式連鑄結(jié)晶器而言，眾所周知的是，在連鑄生產(chǎn)過程中，所述連鑄結(jié)晶器的角部傳熱狀態(tài)為二維傳熱，由此，造成鑄坯在結(jié)晶器角部的冷卻比側(cè)邊劇烈，角部坯殼也首先在結(jié)晶器角部增厚，形成較大的固態(tài)收縮，從而對側(cè)邊坯殼產(chǎn)生拉應(yīng)力作用，易于造成鑄坯側(cè)邊靠角部的區(qū)域發(fā)生表面裂紋等缺陷。為解決以上問題，現(xiàn)有技術(shù)中有許多解決方案。例如，中國專利“200610163731.3”公開了一種解決方法:在連鑄結(jié)晶器外壁面開槽，增大散熱面積，從而提高結(jié)晶器側(cè)邊的傳熱能力，達(dá)到與角部二維傳熱相接近的冷卻能力。但所述外壁面開槽的結(jié)晶器并沒有完全在連鑄領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用，其原因一是，雖然其結(jié)晶器側(cè)邊傳熱能力增強(qiáng)，但仍弱于其角部二維傳熱；其原因二是，其結(jié)晶器成本高，造成推廣困難。又，中國專利“03262727.0”公開了這樣一種方法:在結(jié)晶器外壁面開槽，且其銅管外部角部設(shè)置有蜂窩狀的凸起。根據(jù)該方法，一方面增加結(jié)晶器的側(cè)邊傳熱冷卻，同時，另一方面，角部的額外凸起消弱角部二維傳熱強(qiáng)度。根據(jù)該方法，雖然，所述專利技術(shù)方案從理論上最容易實現(xiàn)坯殼的均勻冷卻，但也因成本和制作困難等問題目前尚未推廣應(yīng)用。申請?zhí)枮椤?6190354.6”的中國專利公開一種鉆石型結(jié)晶器技術(shù)方案，該方案是在結(jié)晶器側(cè)邊形成向內(nèi)的拱出形狀，在結(jié)晶器角部形成類似凹入的尖角形狀。由此，增強(qiáng)結(jié)晶器側(cè)邊的直邊長度以提高傳熱冷卻能力，同時，相應(yīng)的使得結(jié)晶器角部變得很尖，以便于坯殼凝固收縮后基本脫開結(jié)晶器角壁面，由此，大大降低拉阻阻力。然而，該結(jié)晶器對鋼種的適應(yīng)性較差一些，一旦錐度不當(dāng)，反而會造成角部裂紋，甚至導(dǎo)致漏鋼等問題，結(jié)晶器角部因脫開壁面甚至?xí)匦律郎兀苍黾恿私遣柯╀擄L(fēng)險。申請?zhí)枮椤?00480039064.7”的中國專利申請公開一種連鑄結(jié)晶器型腔技術(shù)方案，根據(jù)該技術(shù)方案，所述結(jié)晶器角部形成為倒圓曲線形式，從結(jié)晶器上口至下口，其型腔角部的曲率從大變小，即，結(jié)晶器角部型腔的壁厚從小到大不斷變化。該結(jié)晶器角部上部二維冷卻比下部更高，對鑄坯的均勻冷卻是否完全有效并得到推廣應(yīng)用尚不得而知，但顯然可見的是，這樣的結(jié)晶器的制作成本較大，設(shè)計困難。根據(jù)上述，迄今為止的類似連鑄結(jié)晶器雖然較多，但或是因為制造難度大，成本高而缺少應(yīng)用實例，或是因某些技術(shù)方案的結(jié)晶器上部的角部壁厚厚薄不當(dāng)，導(dǎo)致角部角部二維傳熱不當(dāng)，造成坯殼的非均勻的凝固裂紋等缺陷
發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，以控制連鑄結(jié)晶器的角部二維傳熱能力，更好的實現(xiàn)鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的均勻凝固，降低鑄還角部缺陷發(fā)生率。本發(fā)明人始終認(rèn)為結(jié)晶器角部二維傳熱比側(cè)邊大，應(yīng)以弱化角部二維傳熱能力為關(guān)鍵，本發(fā)明人通過連鑄尾坯實驗驗證了這一點，如圖1所示。連鑄終了尾坯由于沒有鋼液的補(bǔ)縮，其結(jié)晶器的凝固坯殼形成能剛好記錄結(jié)晶器的冷卻情況，從圖1看出，現(xiàn)有連鑄結(jié)晶器的角部坯殼明顯比較厚，另外側(cè)邊中心的坯殼也比較厚，而側(cè)邊靠角部的地方坯殼最薄，也最容易產(chǎn)生裂紋等鑄造缺陷。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，所述連鑄結(jié)晶器為方形、矩形或板式結(jié)晶器，其特征在于，在所述結(jié)晶器任意一個平行于結(jié)晶器上開口的橫截面中，使其側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的角部的內(nèi)壁和外壁分別形成有與兩邊側(cè)壁相切的內(nèi)圓弧和外圓弧，在所述結(jié)晶器的內(nèi)壁和外壁之間，使所述結(jié)晶器角部的壁厚大于所述側(cè)壁的壁厚T。因結(jié)晶器的角部的材質(zhì)壁厚比側(cè)邊壁厚大，由此造成結(jié)晶器角部的二維傳熱弱化，達(dá)到優(yōu)化結(jié)晶器側(cè)邊和角部坯殼的均勻凝固。根據(jù)本發(fā)明所述的一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，其特征在于，所述結(jié)晶器側(cè)壁壁厚T比所述結(jié)晶器角部的最大壁厚D小4mm以上。根據(jù)本發(fā)明所述的一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，其特征在于，所述內(nèi)圓弧5的半徑為R，所述內(nèi)圓弧5的圓心至所述結(jié)晶器角部外壁的最大距離為L，所述結(jié)晶器側(cè)邊壁厚為T，所述尺寸L大于R與T之和。根據(jù)本發(fā)明所述的一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，其特征在于，所述尺寸L為R與T之和的1.1-1.4倍。本發(fā)明提供一種連鑄結(jié)晶器技術(shù)方案如下:一種連鑄結(jié)晶器，所述連鑄結(jié)晶器為方形、矩形或板式結(jié)晶器，其特征在于，在所述結(jié)晶器任意一個平行于結(jié)晶器上開口的橫截面中，其側(cè)壁2轉(zhuǎn)折處的角部的內(nèi)壁4和外壁3分別形成有與兩邊側(cè)壁相切的內(nèi)圓弧5和外圓弧6，在所述結(jié)晶器的內(nèi)壁4和外壁3之間，所述結(jié)晶器角部的壁厚大于所述側(cè)壁的壁厚T。根據(jù)本發(fā)明所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，所述結(jié)晶器側(cè)壁壁厚T比所述結(jié)晶器角部的最大壁厚D小4mm以上。根據(jù)本發(fā)明所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，所述內(nèi)圓弧5的半徑為R，所述內(nèi)圓弧5的圓心至所述結(jié)晶器角部外壁的最大距離為L，所述結(jié)晶器側(cè)邊壁厚為T，所述尺寸L大于R與T之和。根據(jù)本發(fā)明所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，所述尺寸L為R與T之和的1.1-1.4倍。根據(jù)本發(fā)明的改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法及其連鑄結(jié)晶器，能改善優(yōu)化方形結(jié)晶器角部的二維傳熱能力，更好的實現(xiàn)鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的均勻凝固，對降低鑄坯角部缺陷發(fā)生率，提高連鑄生產(chǎn)水平等有重要意義。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造簡便，成本相對低廉，有較高的推廣應(yīng)用價值。


圖1為現(xiàn)有的結(jié)晶器某一橫截面角部示意圖.
圖2為本發(fā)明實現(xiàn)方法的結(jié)晶器某一橫截面角部示意圖.
圖3為本發(fā)明實現(xiàn)方法的結(jié)晶器下口的示意圖。其中I為結(jié)晶器型腔，2為側(cè)壁，3為側(cè)壁外壁，4為側(cè)壁內(nèi)壁，5為內(nèi)圓弧，6為外圓弧，7為下口，8為下口圓弧。I’為現(xiàn)有的結(jié)晶器型腔、2’為現(xiàn)有的結(jié)晶器側(cè)壁、3’為現(xiàn)有的結(jié)晶器側(cè)壁外壁、4’為現(xiàn)有的結(jié)晶器側(cè)壁內(nèi)壁、5’為現(xiàn)有的結(jié)晶器角部內(nèi)圓弧和6’為現(xiàn)有的結(jié)晶器角部外圓弧。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例1圖1所示的本發(fā)明結(jié)晶器的內(nèi)壁角部內(nèi)圓弧5，其圓弧半徑為R，其外壁過渡圓弧6，其到圓弧5半徑的距離L，內(nèi)圓弧5和外圓弧6分別與結(jié)晶器內(nèi)外側(cè)邊4和3相切連接，L與R的差為D，即本發(fā)明結(jié)晶器角部的最大壁厚為D。對比傳統(tǒng)結(jié)晶器，如圖1所示的左半部分，L與R的差值為D’，傳統(tǒng)結(jié)晶器的差值D’與結(jié)晶器側(cè)邊壁厚T相等，即傳統(tǒng)結(jié)晶器側(cè)邊與角部材質(zhì)等壁厚，而本發(fā)明結(jié)晶器如圖2，其L與R的差值D大于D’，優(yōu)選的是D比結(jié)晶器側(cè)邊壁厚T大4 5mm。如圖3為本發(fā)明結(jié)晶器角部的縱向變化示意圖。根據(jù)該圖所示，側(cè)邊與下口的交界線7，其角部形成有下口圓弧8 ，其圓弧半徑與結(jié)晶器上口截面的過渡圓弧5相同，但圓心內(nèi)移。根據(jù)本發(fā)明的改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法及連鑄結(jié)晶器，能改善優(yōu)化方形結(jié)晶器角部的二維傳熱能力，更好的實現(xiàn)鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的均勻凝固，對降低鑄坯角部缺陷發(fā)生率，提高連鑄生產(chǎn)水平等有重要意義。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造簡便，成本相對低廉，有較高的推廣應(yīng)用價值。
權(quán)利要求
1.種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，所述連鑄結(jié)晶器為方形、矩形或板式結(jié)晶器，其特征在于，在所述結(jié)晶器任意一個平行于結(jié)晶器上開口的橫截面中，使其側(cè)壁(2)轉(zhuǎn)折處的角部的內(nèi)壁(4)和外壁(3)分別形成有與兩邊側(cè)壁相切的內(nèi)圓弧(5)和外圓弧(6)，在所述結(jié)晶器的內(nèi)壁(4)和外壁(3)之間，使所述結(jié)晶器角部的壁厚大于所述側(cè)壁的壁厚T。
2.按權(quán)利要求1所述的一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，其特征在于，所述結(jié)晶器側(cè)壁壁厚T比所述結(jié)晶器角部的最大壁厚D小4mm以上。
3.按權(quán)利要求1所述的一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，其特征在于， 所述內(nèi)圓弧(5)的半徑為R，所述內(nèi)圓弧(5)的圓心至所述結(jié)晶器角部外壁的最大距離為L，所述結(jié)晶器側(cè)邊壁厚為T，所述尺寸L大于R與T之和。
4.按權(quán)利要求3所述的一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，其特征在于，所述尺寸L為R與T之和的1.1-1.4倍。
5.一種連鑄結(jié)晶器，所述連鑄結(jié)晶器為方形、矩形或板式結(jié)晶器，其特征在于， 在所述結(jié)晶器任意一個平行于結(jié)晶器上開口的橫截面中，其側(cè)壁(2)轉(zhuǎn)折處的角部的內(nèi)壁(4)和外壁(3)分別形成有與兩邊側(cè)壁相切的內(nèi)圓弧(5)和外圓弧￠)，在所述結(jié)晶器的內(nèi)壁(4)和外壁(3)之間，所述結(jié)晶器角部的壁厚大于所述側(cè)壁的壁厚T。
6.按權(quán)利要求5所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，所述結(jié)晶器側(cè)壁壁厚T比所述結(jié)晶器角部的最大壁厚D小4mm以上。
7.按權(quán)利要求5所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于， 所述內(nèi)圓弧(5)的半徑為R，所述內(nèi)圓弧(5)的圓心至所述結(jié)晶器角部外壁的最大距離為L，所述結(jié)晶器側(cè)邊壁厚為T，所述尺寸L大于R與T之和。
8.按權(quán)利要求5所述的連鑄結(jié)晶器，其特征在于，所述尺寸L為R與T之和的1.1-1.4倍。
全文摘要
一種改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法及連鑄結(jié)晶器，所述連鑄結(jié)晶器為方形、矩形或板式結(jié)晶器，其特征在于，在所述結(jié)晶器任意一個平行于結(jié)晶器上開口的橫截面中，其側(cè)壁(2)轉(zhuǎn)折處的角部的內(nèi)壁(4)和外壁(3)分別形成有與兩邊側(cè)壁相切的內(nèi)圓弧(5)和外圓弧(6)，在所述結(jié)晶器的內(nèi)壁(4)和外壁(3)之間，所述結(jié)晶器角部的壁厚大于所述側(cè)壁的壁厚T。根據(jù)本發(fā)明的改善連鑄結(jié)晶器角部傳熱的方法，能改善優(yōu)化方形結(jié)晶器角部的二維傳熱能力，更好的實現(xiàn)鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的均勻凝固，對降低鑄坯角部缺陷發(fā)生率，提高連鑄生產(chǎn)水平等有重要意義。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造簡便，成本相對低廉，有較高的推廣應(yīng)用價值。
文檔編號B22D11/057GK103084550SQ20111033397
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉俊江, 侯曉光, 王洪兵, 王勇, 胡安明, 蔣際歡, 李樹貴, 柳向椿, 孟慶玉 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司