專利名稱：薄板坯連鑄結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄板坯連續(xù)澆注的結(jié)晶器。它適用于澆注厚20～120mm、寬500～1600mm的鋼的薄板坯。
普通板坯連鑄機(jī)通常澆注的板坯厚度大于150mm。為減少軋制道次，近幾年發(fā)展了澆注薄板坯的方法。利用傳統(tǒng)板坯連鑄的成熟技術(shù)，將結(jié)晶器的內(nèi)腔幾何形狀進(jìn)行改進(jìn)，就能成功地開(kāi)發(fā)薄板坯連鑄技術(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)(DE-3400220、CN87100575A、CN88103709.5)提供的幾種薄板坯連鑄的漏斗型結(jié)晶器，都存在如下不足之處(1)漏斗型部分的曲面不是光滑的，因而在結(jié)晶器內(nèi)形成的凝固殼在由曲面移向平面的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中;(2)寬面的線長(zhǎng)與凝固殼的收縮不能較好的吻合，使得凝固殼在自上而下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生附加的變形力;(3)橫截面上凝固層厚度不均勻。上述缺點(diǎn)將導(dǎo)致凝固殼容易產(chǎn)生裂紋和鼓肚，而且增加了拉坯阻力和加劇了結(jié)晶器的磨損。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的薄板坯連鑄漏斗型結(jié)晶器，其漏斗部分寬面在縱、橫兩個(gè)方向上均為平滑過(guò)渡，且曲面的曲率半徑變化和曲面水平割線的長(zhǎng)度的變化都與凝固規(guī)律相一致。不但拉坯阻力小，而且鑄坯表面質(zhì)量好。
本發(fā)明漏斗型結(jié)晶器由兩塊寬面和兩塊窄面的銅板構(gòu)成，并分別進(jìn)行水冷。結(jié)晶器上部的中間為圓滑的漏斗狀，使浸入式水口在結(jié)晶器內(nèi)有足夠的空間。結(jié)晶器的窄面為兩塊接近平行的平板。結(jié)晶器寬面靠近窄面的部分為平面，以保持在結(jié)晶器內(nèi)形成的凝固殼的四個(gè)角為直角;結(jié)晶器寬面的下部分為平面，以保證開(kāi)澆時(shí)在引錠頭處形成的坯頭厚度不大于結(jié)晶器的出口厚度。寬面漏斗部分的高度與下部分平面的高度的比值約為2∶1。
本發(fā)明結(jié)晶器漏斗部分滿足以下條件(一)漏斗區(qū)域?qū)捘厦娴乃角懈罹€由三段彼此相切的圓弧組成;(二)上述三段圓弧的半徑自上而下隨凝固殼厚度的增長(zhǎng)而增大，使得凝固殼在結(jié)晶器內(nèi)的應(yīng)變量小于0.2～0.3%;(三)漏斗區(qū)域?qū)捗娴乃角懈罹€的長(zhǎng)度自上而上逐漸收縮，且與凝固殼的凝固收縮相一致;(四)漏斗區(qū)域?qū)捗嬷行拇怪狈较虻那懈罹€為曲線，其自上而下曲率半徑的變化與凝固殼的變形率成比例。故漏斗區(qū)在縱橫兩個(gè)方向上均為平滑過(guò)渡。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明漏斗型結(jié)晶器加以說(shuō)明。


圖1為薄板坯結(jié)晶器的縱剖面示意圖(即圖2中Ⅰ-Ⅰ剖面的示意圖);
圖2為該結(jié)晶器的頂視示意圖;
圖3為該結(jié)晶器的寬面中心剖面示意圖(即圖2中Ⅱ-Ⅱ剖面示意圖)圖4為漏斗區(qū)寬面水平切割示意圖。
上述圖中，1、2為結(jié)晶器的兩個(gè)寬面板，3、4為結(jié)晶器的兩個(gè)窄面板，5為浸入式水口，6、7和8、9分別為寬面板水冷系統(tǒng)的出水口和進(jìn)水口，11為寬面上部分靠近窄面部分的平面，12為寬面的下部分，13為寬面上部分的漏斗區(qū)的曲面，14為寬面上部分平面與漏斗曲面的相交線(虛線)，15為凝固殼，16為漏斗區(qū)寬面中心垂直方向(Z向)表面切割線，Z為結(jié)晶器的高度方向，X為結(jié)晶器寬面方向，Y為結(jié)晶器窄面方向，Xt為寬面高度方向的中心線與漏斗區(qū)相交線14的間距(即水平寬度)，d為板坯厚度，T為結(jié)晶器中心線與曲線16的水平間距，21為漏斗區(qū)寬面的水平切割線，R1、R2為該切割線三段的曲率半徑，20為螺桿，用于調(diào)節(jié)兩塊窄面板。
寬面板和窄面板均為中空的銅板，便于水冷。
漏斗區(qū)寬面的水平切割線21由三段彼此相切的圓弧構(gòu)成。三段圓弧的曲率半徑為R1、R2，R1與R2的比值為0.3～2.0，R1與平面11相切，其切點(diǎn)構(gòu)成虛線14，R1與R2的大小自上而下隨凝固殼15厚度的增長(zhǎng)而增大，其數(shù)值由0.5M(米)增至無(wú)窮大，使得凝固殼在結(jié)晶器內(nèi)應(yīng)變量小于0.2～0.3%。漏斗區(qū)寬面水平切割線21自上而下逐漸收縮，且與凝固殼15的凝固收縮相一致(相吻合)。
漏斗區(qū)寬面中心垂直方向表面切割線16為一段曲線，其曲率半徑的變化隨凝固殼厚度的增加而增大，并與寬面下部分12相切。
漏斗區(qū)寬面曲面的形成過(guò)程如下1、根據(jù)凝固平方根定律算出結(jié)晶器內(nèi)凝固殼15的厚度函數(shù)D(Z)D(Z)＝K1√ (Z-Hl)/(V×1000) ……(1)式中K1為凝固系數(shù)，一般為20～30mm/min1/2;Z為結(jié)晶器方向座標(biāo)，上口處Z＝0;Hl為結(jié)晶器內(nèi)的平均液面高度;V為拉坯速度。
2、由(1)式求出的D(Z)確定曲線16，要求自上而下曲率半徑的變化與D(Z)成比例，且在漏斗部分與下部平面部分的交界處相切。再由曲線16確定T(y)。T(y)為不同Z值下結(jié)晶器中心線與曲線16的水平間距。
3、根據(jù)式(1)所確定的D(Z)，求出漏斗區(qū)寬面的水平切割21的線長(zhǎng)函數(shù)L(Z)L(Z)＝K2D(Z)……(2)式中K2為比例系數(shù)，它由結(jié)晶器開(kāi)口度(上口厚度方向最大尺寸)、上口Xt和結(jié)晶器錐度的參數(shù)決定。
L(Z)線長(zhǎng)的總收縮率為0.5～1.0%4、由T(y)和L(Z)求出漏斗區(qū)的水平寬度Xt。在結(jié)晶器高度方向的不同高度下，即不同的Z值下，Xt應(yīng)滿足使R1與寬面上部?jī)蓚?cè)的平面11相切。
之后，再檢驗(yàn)R1和R2是否滿足前述條件(二)，當(dāng)不滿足條件(二)時(shí)，再對(duì)曲線16進(jìn)行適當(dāng)修正。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著特點(diǎn)(1)漏斗區(qū)在縱橫兩個(gè)方向上均為平滑過(guò)渡，避免了凝固殼在運(yùn)動(dòng)變形過(guò)程中產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中。
(2)漏斗區(qū)的橫向和縱向的曲率半徑隨凝固殼厚度增加而成比例增加，使凝固阻力更小。
(3)在漏斗區(qū)自上而下寬面的水平割線21的收縮與凝固殼的凝固收縮相一致，從而在結(jié)構(gòu)上避免了凝固殼在變形過(guò)程中易產(chǎn)生裂紋和鼓肚的缺陷，同時(shí)也減小了拉坯阻力和結(jié)晶器的磨損。
權(quán)利要求
1.一種薄板坯連續(xù)澆注的結(jié)晶器，由兩塊寬面和兩塊窄面銅板構(gòu)成，結(jié)晶器上部的中間為漏斗狀，結(jié)晶器下部為板坯形狀，其特征在于漏斗區(qū)曲面在縱橫兩個(gè)方向上均為平滑過(guò)渡；漏斗區(qū)寬面的水平切割線21由三段彼此相切的圓弧組成，三段圓弧的半徑值(R1、R2)自上而下隨凝固15的厚度增長(zhǎng)而增加；水平切割線21的長(zhǎng)度自上而下逐漸收縮，與凝固殼的凝固收縮相一致；漏斗區(qū)寬面中心垂直方向的切割線16為曲線，其曲率半徑自上而下的變化與凝固的變形率成比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于水平切割線21圓弧半徑R1與R2的比值為0.5～2.0，即R1/R2＝0.5～2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的結(jié)晶器，其特征在于R1和R2的大小自上而下由0.5M(米)變至無(wú)窮大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的結(jié)晶器，其特征在于R1與平面11相切，其切點(diǎn)構(gòu)成虛線14。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器，其特征在于漏斗區(qū)寬面中心垂直方向的切割線16的形狀可由計(jì)算的凝固殼15的厚度值D確定。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于連續(xù)澆注薄板坯的結(jié)晶器。它適用于澆注厚20～120mm、寬500～1600mm的鋼的薄板坯。該結(jié)晶器的上部為漏斗形。漏斗區(qū)寬面的水平切割線由三段彼此相切的圓弧組成。圓弧的半徑自上而下隨凝固殼厚度的增加而增大；水平割線的長(zhǎng)度自上而下逐漸收縮，且與凝固殼的凝固收縮相一致。漏斗區(qū)曲面處處平滑過(guò)渡。拉出的鑄坯表面質(zhì)量好，拉坯阻力小。
文檔編號(hào)B22D11/04GK1072118SQ9110842
公開(kāi)日1993年5月19日 申請(qǐng)日期1991年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月5日
發(fā)明者王來(lái)華, 張柏汀, 于勇, 張慧, 姚錫仁, 葛文秀, 倪滿森 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院