[发明专利]一种具有增强水冷结构的渐进弧型倒角结晶器及设计方法

权利要求书

1.一种具有增强水冷结构的渐进弧型倒角结晶器，其特征在于具有四个上口倒角和四个下口倒角，沿着结晶器内壁高度方向，从上口倒角至下口倒角，倒角角度按照铸坯角部热收缩规律逐渐增大，上口倒角与下口倒角之间形成的倒角面为渐变弧型面，渐变弧型面边界的过渡弧长按气隙生长规律递增，上口倒角位于倒角面上的斜边为直线或弧线，下口倒角位于倒角面上的斜边也为直线或弧线。

2.根据权利要求1所述的一种具有增强水冷结构的渐进弧型倒角结晶器，其特征在于所述的结晶器上口倒角在结晶器宽面或窄面上的边长为5-25mm；结晶器倒角面上距结晶器上口内角顶点最近的点与上口内角顶点的距离为3.5-17.5mm，结晶器下口倒角在结晶器宽面或窄面上的边长为8-35mm；结晶器倒角面上距结晶器下口内角顶点最近的点与下口内角顶点的距离为2.1-24.7mm。

3.根据权利要求1所述的一种具有增强水冷结构的渐进弧型倒角结晶器，其特征在于当所述的结晶器为管式结构结晶器时，沿结晶器外壁高度方向，结晶器的直角外角被切除，形成八个钝角面，其中结晶器上口切角边长为2-15mm，结晶器下口切角边长为2-20mm，结晶器上、下口间切角边长连续、线性增加。

4.根据权利要求1所述的一种具有增强水冷结构的渐进弧型倒角结晶器，其特征在于当所述的结晶器是组合式结晶器时，与结晶器倒角位置相对应处的冷水槽深度l=l₀+0.5×C，其中l₀为普通水槽长度，C为结晶器倒角面上距结晶器内角顶点最近的点与内角顶点的距离。

5.权利要求1所述的具有增强水冷结构的渐进弧型倒角结晶器的设计方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）针对不同钢种，测定某特定钢种在不同温度和不同冷速下的热收缩系数；

（2）根据结晶器的铜板结构与铸坯尺寸及测定得到的具体钢种热收缩系数，建立以1/4坯壳-结晶器横截面系统为计算对象的二维瞬态热力耦合计算模型，通过模型计算可得到工作拉速下，铸坯角部在结晶器内沿铸坯高度方向收缩与变形量；

（3）根据铸坯尺寸确定结晶器上口倒角和下口倒角在结晶器宽面或窄面上的边长尺寸，根据步骤（2）中铸坯角部在结晶器内沿铸坯高度方向收缩与变形量计算结果，由结晶器上口至下口的倒角逐渐增大以补偿铸坯的收缩与变形量；

（4）对于管式结晶器，根据计算好的参数，将倒角直接加工在结晶器铜管内侧，同时切除结晶器外壁的直角外角形成八个钝角面，其中结晶器上口切角边长为2-15mm，结晶器下口切角边长为2-20mm，结晶器上、下口间切角边长连续、线性增加；对于组合式结晶器，根据计算好的参数，将倒角直接加工在铜板面上，并延伸其背板对应位置的水槽深度，倒角面对应位置处水槽长度l=l₀+0.5×C，其中l₀为普通水槽长度，C为结晶器倒角面上距结晶器内角顶点最近的点与内角顶点的距离，得到本发明的具有增强水冷结构的渐进弧型倒角结晶器。