專利名稱：一種結晶器銅管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種連鑄用設備，尤其涉及一種結晶器。
背景技術：
結晶器是連鑄機的核心部件，鑄坯的質量問題都與坯殼和結晶器銅管之間的傳熱不均勻有關。目前國內外使用的結晶器主要有三種類型:(I)在整個銅管內壁縱剖面具有單一錐度的結晶器。這種結晶器制造簡單，應用較為普遍，其缺點是銅管內腔形狀不能完全適應坯殼的收縮。(2)在整個銅管內壁縱剖面具有雙錐度、多錐度以及拋物線、雙曲線錐度的結晶器。這種類型的結晶器的缺點是當鋼水溫度、成分、及拉坯速度變化時，內腔曲面不能與坯殼收縮相匹配，易造成氣隙過大或拉坯阻力增加。例如，
公開日為2002年5月8日，公開號為CN2489897，名稱為“結晶器銅管”的中國專利文獻公開了一種向一側彎曲的方形或矩形的銅管，銅管內腔從上口至下口為錐形，銅管內腔從上口至下口為錐度分段的雙錐或三錐或多錐，或者拋物線型內腔形狀，上段或上部分的錐度大于下段或下部分的錐度。
公開日為2006年11月29日，公開號為CN2841197，名稱為“雙W型高拉速結晶器銅管”中國專利文獻公開了一種雙曲線型結晶器銅管，該結晶器內腔錐度曲線為雙曲線，四個面的錐度曲線均為雙曲線，在彎月面附近有較大曲線梯度，以便更好地迎合彎月面附近對錐度的要求，更好地適應了結晶器縱向上坯殼的收縮，使得結晶器縱向氣隙厚度進一步減小，更好地消除了氣隙的不良影響，增加了整個結晶器的傳熱效果，滿足高拉速對結晶器銅管的要求。(3)是凸凹結晶器。這種類型結晶器銅管的上部內壁面四周向外凸，中部內壁恢復成平面，下端內壁向內凹形成凹面。坯殼向下運動的過程中會受到結晶器銅管的擠壓，而使坯殼與銅管內壁間的氣隙厚度減少，傳熱效率增加，拉坯速度提高。但是，這種類型結晶器的缺點是沒有考慮在結晶器上部坯殼角部的擠壓應力，在結晶器上部，由于內壁的收縮擠壓作用，坯殼角部有向外伸展趨勢，當坯殼收縮不能補償角部伸展時，在坯殼中心與角部之間凝固薄弱部位產生翹起，該處坯殼生長不完全，產生凹陷；坯殼收縮過大時氣隙增大，角部轉動加劇，誘發皮下裂紋和縱向凹陷產生。
發明內容本實用新型的發明目的是提供一種結晶器銅管，其通過合理的結構設計，能夠克服現有結晶器銅管的缺點，適應多鋼種及工藝狀況下坯殼的凝固收縮，使坯殼與結晶器銅管壁具有良好的接觸，從而具有更好的傳熱效果，使坯殼生長更加均勻，進而提高鑄坯質量和生產效率，降低連鑄漏鋼率。根據上述發明目的，本實用新型提出了一種結晶器銅管，其沿軸向方向(即長度方向)具有一上口和一下口，其中:所述結晶器銅管的軸向內腔曲線為一拋物線；所述結晶器銅管沿其軸向方向自上而下依次具有一第一段、一第二段和一第三段；所述第一段內腔的錐度大于第二段內腔的錐度，第二段內腔的錐度大于第三段內腔的錐度；所述第一段的徑向內腔輪廓線為一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊均為向外凸出的曲線，該近似四邊形的四個角均為圓角，且四條邊與圓角平滑過渡，自上而下地所述第一段各徑向內腔輪廓線的圓角的半徑逐漸減?。凰龅诙蔚膹较騼惹惠喞€為另一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊也均為向外凸出的曲線，該近似四邊形的四個角均為圓角，且四條邊與圓角平滑過渡，所述第二段各徑向內腔輪廓線的圓角半徑不變；所述第三段的徑向內腔輪廓線為又一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊均為直線，該近似四邊形的四個角均為向外凸出于四條邊的凸圓角，該近似四邊形的四條邊與四個凸圓角圓滑過渡，所述第三段各徑向內腔輪廓線的凸圓角的半徑不變；并且自上而下，所述第一段和第二段的近似四邊形中向外凸出的曲線的半徑逐漸增大，以過渡為第三段的近似四邊形中的直線。本技術方案中的銅管結晶器的內腔在縱向(或稱為軸向方向)上是呈拋物線漸變的，結晶器銅管內腔從上口至下口為錐形，結晶器銅管第一段和第二段的內腔壁均向外圓滑凸起，這一圓滑凸起自上而下逐漸漸變為第三段的直線(即第三段的內腔壁為平面)。在第一段和第二段，圓角與壁面(即向外凸起的曲線)平滑切線過渡，只是第一段的圓角是沿著軸向方向從上往下漸變的(逐漸變小)，而在第二段圓角的半徑是不變的，這半徑固定不變的圓角向下逐漸形成第三段中向外凸起的凸圓角，凸圓角與平直的壁面通過曲面圓滑過渡。由于結晶器銅管的錐度是自上而下逐漸減小的，故沿著軸向方向自上而下的各徑向內腔輪廓線的四條邊的長度也是逐漸減小的，其是為了適應坯殼拐角處雙向冷卻均勻程度。在結晶器銅管的下段，坯殼已經有一定的厚度和強度，如果采用普通的結晶器銅管澆鑄，由于鋼種凝固特性、拉速、過熱度的變化，當坯殼收縮過小時，壁面擠壓導致角部應力過大,會產生凹陷。同時角部坯殼與銅管壁摩擦增加,會加劇銅管角部磨損并以誘發角部拉裂和表面增銅。反之，當坯殼收縮過大時，由于鋼水靜壓力作用，主平面坯殼與結晶器內壁接觸，可進行傳導換熱，結晶器銅管角部由于二維冷卻收縮明顯，使靠近角部的過渡區坯殼與結晶器壁分離，導致過渡區坯殼只能通過熱輻射一維換熱，形成具有較小坯殼厚度的弱生長區，生長不均勻導致該處應力集中，最終導致漏鋼危險。而本實用新型所述的結晶器銅管的內腔形狀適合鋼水成型規律。采用本技術方案所述的結晶器銅管進行澆鑄時，銅管內壁擠壓坯殼凸面，迫使坯殼向內收縮，以提高鋼坯質量。結晶器銅管角部結構既可適應不同工況下，鑄坯角部以及角部過渡部位初生坯殼與銅管均勻換熱及生長，又能防止坯殼拐角對結晶器銅管的磨損，對防止漏鋼很有好處。此外，本實用新型所述的結晶器銅管由于上部內腔壁為帶有外凸圓角的凸面，可有效防止角部拉裂、表面增銅和漏鋼的發生。當坯殼收縮小時，角部被擠壓進入凸起的角部，輻射緩冷，過渡區坯殼被擠壓與結晶器壁接觸換熱良好；當坯殼收縮較大時，坯殼角部形成氣隙因而收縮減弱，減弱了過渡區與結晶器壁的翹起分離，避免弱生長區形成。進一步地，在本技術方案中，結晶器銅管的長度為850-1000mm，所述第一段的長度為200-300mm，所述第三段的長度為350_500mm。本實用新型所述的結晶器銅管與現有結晶器相比具有如下優點:[0017]結晶器銅管的內腔結構可以概括為:角部外凸，內壁主面上段外凸并逐漸向下收縮，最后過渡為下段平直結構，其能夠適應多鋼種及工藝狀況下坯殼的凝固收縮，使坯殼與結晶器銅管壁具有良好的接觸，傳熱效果更好，坯殼生長更加均勻，避免了由于錐度不合理導致的鑄坯角部擠壓和轉動，提高鑄坯質量和生產效率，降低連鑄漏鋼率，同時減少了坯殼對銅管內壁的磨損問題。本實用新型所述的結晶器銅管適用于澆鑄易裂鋼種，如馬氏體不銹鋼、中碳包晶鋼等，但不限于上述這些鋼種，普碳鋼、合金鋼、不銹鋼等同樣適用。說明書附圖


圖1為本實用新型所述的結晶器銅管內腔的軸向剖視圖。圖2為
圖1中A-A處的剖視圖。圖3為
圖1中B-B處的剖視圖。
具體實施方式
以下將結合具體的實施例和說明書附圖對本實用新型所述的結晶器銅管進行進一步地詳細介紹。如
圖1所示，該結晶器銅管沿軸向方向具有上口 11和下口 12，從圖中可以看出該結晶器銅管的軸向內腔曲線13為拋物線，且該結晶器銅管的錐度是自上而下逐漸減小的。面A-A和B-B將該結晶器銅管分成了三段，自上而下依次為第一段、第二段和第三段。圖2顯示了
圖1中A-A處的剖面俯視圖。以面A-A為分界，A-A以上為第一段，以下為第二段。如圖2所示，A-A處的徑向內腔輪廓線為一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊均為向外凸出的曲線2、3，其四個角均為圓角4，其半徑為R3，且四條邊與圓角平滑過渡。在本實施例中，自上而下地第一段各徑向內腔輪廓線的圓角4的半徑R3逐漸減小，內壁的直線長度a和b也逐漸減小，但同時四條邊的曲線2和3的半徑Rl和R2逐漸增大(也就是說曲線在逐漸變得越來越平直)。第二段的各徑向內腔輪廓線的圓角4的半徑R3不變，內壁的直線長度a和b逐漸減小，同時四條邊的曲線2和3的半徑Rl和R2逐漸增大(也就是說曲線在逐漸過渡為直線)。圖3顯示了
圖1中B-B處的剖面俯視圖。從圖中可以看出，第三段的徑向內腔輪廓線為一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊為直線6和7，該四個角均為向外凸出于四條邊的凸圓角5，該近似四邊形的四條邊與四個凸圓角通過曲線8圓滑過渡，第三段各徑向內腔輪廓線的凸圓角5的半徑R4不變，直線段6和7的長度c和d逐漸減小。本技術方案中的銅管結晶器的內腔在軸向方向上是呈拋物線漸變的，結晶器銅管內腔從上口至下口為錐形，結晶器銅管第一段和第二段的內腔壁均向外圓滑凸起，這一圓滑凸起自上而下逐漸漸變為第三段的直線。在第一段和第二段，圓角與壁面平滑切線過渡，只是第一段的圓角是沿著軸向方向從上往下逐漸變小，而在第二段圓角的半徑是不變的，這半徑固定不變的圓角向下逐漸形成第三段中向外凸起的凸圓角，凸圓角與平直的壁面通過曲面圓滑過渡。由于結晶器銅管的錐度是自上而下逐漸減小的，故沿著軸向方向自上而下的各徑向內腔輪廓線的四條邊的長度也是逐漸減小的。采用本技術方案所述的結晶器銅管進行澆鑄時，銅管內壁擠壓坯殼凸面，迫使坯殼向內收縮，從而會提高鋼坯的質量。結晶器銅管角部結構既可適應不同工況下、鑄坯角部以及角部過渡部位初生坯殼與銅管均勻換熱及生長，又能防止坯殼拐角對結晶器銅管的磨損，從而能防止漏鋼。此外，當坯殼收縮小時，坯殼角部被擠壓進入凸起的角部，輻射緩冷，過渡區坯殼被擠壓，與結晶器銅管內壁接觸換熱良好；當坯殼收縮較大時，坯殼角部形成氣隙，因而收縮減弱，減弱了過渡區與結晶器壁的翹起分離，從而避免了弱生長區的形成。要注意的是，以上列舉的僅為本實用新型的具體實施例，顯然本實用新型不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領域的技術人員如果從本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種結晶器銅管，其沿軸向方向具有一上口和一下口 ；其特征在于: 所述結晶器銅管的軸向內腔曲線為一拋物線；所述結晶器銅管沿其軸向方向自上而下依次具有一第一段、一第二段和一第三段；所述第一段內腔的錐度大于第二段內腔的錐度，第二段內腔的錐度大于第三段內腔的錐度；所述第一段的徑向內腔輪廓線為一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊均為向外凸出的曲線，該近似四邊形的四個角均為圓角，且四條邊與圓角平滑過渡，自上而下地所述第一段的各徑向內腔輪廓線的圓角半徑逐漸減?。凰龅诙蔚膹较騼惹惠喞€為另一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊也均為向外凸出的曲線，該近似四邊形的四個角均為圓角，且四條邊與圓角平滑過渡，所述第二段的各徑向內腔輪廓線的圓角半徑不變；所述第三段的徑向內腔輪廓線為又一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊均為直線，該近似四邊形的四個角均為向外凸出于四條邊的凸圓角，該近似四邊形的四條邊與四個凸圓角圓滑過渡，所述第三段各徑向內腔輪廓線的凸圓角的半徑不變；并且自上而下，所述第一段和第二段的近似四邊形中向外凸出的曲線的半徑逐漸增大，以過渡為第三段的近似四邊形中的直線。
2.如權利要求1所述的結晶器銅管，其特征在于，結晶器銅管的長度為850-1000mm，所述第一段的長度為200-300mm，所述第三段的長度為350_500mm。
專利摘要本實用新型公開了一種結晶器銅管，其軸向內腔曲線為一拋物線；結晶器銅管沿其軸向方向自上而下依次具有一第一段、一第二段和一第三段；所述第一段的徑向內腔輪廓線為一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊均為向外凸出的曲線，該近似四邊形的四個角均為圓角，自上而下地所述第一段各徑向內腔輪廓線的圓角的半徑逐漸減??；所述第二段的徑向內腔輪廓線為另一近似四邊形，且第二段各徑向內腔輪廓線的圓角半徑不變；所述第三段的徑向內腔輪廓線為又一近似四邊形，該近似四邊形的四條邊均為直線，該近似四邊形的四個角均為向外凸出于四條邊的凸圓角，所述第三段各徑向內腔輪廓線的凸圓角的半徑不變。
文檔編號B22D11/04GK203061823SQ20132003173
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月22日 優先權日2013年1月22日
發明者李成斌, 沈建國, 徐榮軍, 陳家昶 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司