[发明专利]一种连铸结晶器的宽面铜板及具有该铜板的连铸结晶器

说明书

本发明公开了一种连铸结晶器的宽面铜板及具有该铜板的连铸结晶器，属于钢铁冶金连铸技术领域。它包括工作面和冷却面，所述的冷却面与工作面对应设置，所述的冷却面内置有水槽，所述工作面沿竖直方向设置有从底端出发的至少一道波纹凸起实体，且波纹凸起实体的中心线所在竖直面穿过水槽，其中波纹凸起实体的直径从上至下由一个尖状头部增大到一个较大的直径Dj，且高度从上至下由一个较小的高度Hi增大到一个较大的高度Hj。使宽面铜板工作面的变化适合坯壳的凝固收缩规律，使得横向上传热均匀，从而减少宽面铜板同一高度处相邻筋板间的温度梯度，进而削弱横向上坯壳间拉应力，从而消除结晶器内板坯纵裂纹的缺陷。

技术领域

本发明属于钢铁冶金连铸技术领域，更具体地说，涉及一种连铸结晶器的宽面铜板及具有该铜板的连铸结晶器。

背景技术

结晶器是连铸机非常重要的部件，是一个强制水冷的无底钢锭模，结晶器性能对于提高连铸生产率，维持连铸过程正常生产，以及保证铸坯质量都起着至关重要的作用。因此，被称之为连铸设备的“心脏”，结晶器内钢水的凝固过程是集流动、传热及应力应变的动态耦合的过程。钢水受结晶器冷却水强冷却作用，形成初始凝固坯壳，由于气隙的产生，从而改变了凝壳与结晶器壁的接触传热条件，使得坯壳厚度在结晶器内分布不均匀，从而更容易在坯壳较薄的部位产生应力集中，这样就导致裂纹乃至漏钢现象的发生。

表面纵裂纹是薄板坯连铸最严重缺陷之一。薄板坯表面纵裂受结晶器传热、结晶器形状、钢水流动、铸坯厚度、拉速、结晶器内保护渣情况、钢水成分等影响。为减少板坯表面纵裂纹，连铸生产上的具体措施包括水口结构及浸入深度的优化、结晶器液面波动的控制、保护渣性能的优化及稳定化、结晶器冷却及振动的优化等，然而除上述优化措施外，板坯表面纵裂纹缺陷控制的根本措施是凝固坯壳与结晶器壁之间接触面形状的变化，因此可通过改进结晶器铜板内腔结构来控制板坯表面纵裂纹缺陷，例如中国专利200920035404.9公开了一种矩形内腔横截面四个角为圆弧过渡面的板坯结晶器，该专利所述圆弧过渡面两端分别与宽面和窄面铜板圆滑过渡，因连铸坯边角部由原来的二维传热变为准一维传热，角部温度得到了提高，角部与附近区域在轧制过程中的变形趋近于一致；再如中国专利201320338858.X公开了一种抑制连铸板坯表面纵裂纹的结晶器，该结晶器是在宽面铜板的中部采用双锥度、三锥度及抛物线锥度等多锥度形式来适应宽面凝固坯壳的收缩规律。

在板坯连铸领域，结晶器内腔的优化改进普遍集中在窄面铜板工作面形状的设计，而实际上，窄面工作面形状对于宽面坯壳的影响程度是有限的，尤其是对于宽度较大的板坯，窄面铜板上部的挤压力难于传输到强度很低的初始凝固坯壳内部，从而失去对铸坯表面纵裂的控制效果。在以往的研究中，结晶器的设计只考虑了沿拉坯方向的收缩规律对坯壳生长的影响，而未考虑横向气隙对坯壳生长的影响，数学模拟如下图1表明：宽面铜板工作面上，随着冷却水流速增加，水流通过的水槽上部铜板与相邻筋板(相邻两水槽间的铜板体)间温差越大，水槽上部温度明显低于同一高度处筋板温度。温度的不同导致横截面上存在温度梯度，使得横截面初始坯壳存在拉应力，致使板坯表面产生纵裂纹。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中未考虑结晶器的宽面铜板横截面上温度梯度，容易造成钢坯的局部应力过大，从而导致板坯产生裂纹的问题，本发明提供一种连铸结晶器的宽面铜板及具有该铜板的连铸结晶器，减小宽面铜板同一高度处相邻筋板间的温度梯度，进而削弱横向上坯壳间拉应力，从而消除结晶器内板坯纵裂纹的缺陷。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种连铸结晶器的宽面铜板，所述宽面铜板包括工作面和冷却面，所述的冷却面与工作面对应设置，所述的冷却面内置有水槽，所述工作面沿竖直方向设置有从底端出发的至少一道波纹凸起实体，且波纹凸起实体的中心线所在竖直面穿过水槽，使宽面铜板工作面的变化适合坯壳的凝固收缩规律，使得横向上传热均匀，从而减少宽面铜板同一高度处相邻筋板间的温度梯度。