[发明专利]一种结晶器

说明书

本发明涉及一种结晶器，属于金属连续铸造领域。包括由四块铜板合围而成的铜管，其中两块相向设置的铜板为宽面板，另两块相向设置的铜板为窄面板；沿结晶器浇铸方向，宽面板的板面呈曲线变化、且其入口及出口端处的曲率均不为0；沿结晶器水平方向，宽面板的板面呈分段函数曲线变化。该设计可使结晶器在有限长度内、铸坯坯壳整体应变小，改善了铸坯质量。克服了传统薄板坯结晶器铸坯坯壳在结晶器内应变速率过大的问题。应变速率降低，还改善了铸坯表面的裂纹缺陷、减少了铸坯对结晶器铜板镀层的磨损。结晶器内凹曲线在其出口处设置一定深度，不但能使得结晶器的使用寿命延长，还降低了设备加工难度。

技术领域

本发明属于金属连续铸造领域，具体涉及一种结晶器。

背景技术

薄板坯连铸连轧工艺因其具有工艺简化、生产流程短、设备少、节约能源、成材率高等优点，能够更加灵活的面对市场，成为近年来钢铁生产公司的重点投资对象。薄板坯连铸连轧技术与常规连铸技术的最主要差异在于结晶器。众所周知，为了解决结晶器与水口间隙的钢液流动等问题，故将结晶器设计成上大下小的漏斗形，但这样的设计使坯壳在结晶器内受到额外应力而容易产生裂纹缺陷，因此，结晶器的内腔形状曲线则显得格外重要，作为薄板坯连铸核心技术，结晶器的内腔形状曲线设计一直受到业内人士的格外关注。

现有薄板坯漏斗形结晶器技术中，其横向和纵向曲线包括：由多段直线连接而成、直线与圆弧连接而成、由双弧和椭圆形成或多项式曲线组合而成。约束曲线的边界条件包括：曲线端点数值、曲线一阶导数连续、曲线二阶导数连续、曲线三阶导数连续、曲线曲率恒定、曲线曲率变化率最小、曲线曲率变化率恒定等，以求解出最终的曲线方程。

申请号为201910263801.X的中国专利申请《基于缓和曲线的薄板坯漏斗形结晶器宽面铜板及制备方法》，公开了一种基于缓和曲线的漏斗形结晶器腔形曲线，在结晶器的水平方向，曲线表达为在结晶器的浇注方向，曲线表达为约束曲线的边界条件则为结晶器出入口的数值等。

申请号为200410015897.1的中国专利申请《一种水冷的金属连铸结晶器》，公开了一种漏斗形结晶器腔形曲线，在结晶器的水平方向，其横截面轮廓曲线的曲线部分方程表达为 F(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴+a₅x⁵+a₆x⁶，在结晶器的浇注方向，其纵向截面轮廓曲线的曲线部分方程表达为F(z)＝b₀+b₁z+b₂z²+b₃z³+b₄z⁴+b₅z⁵，约束曲线的边界条件为曲线三阶以上倒数连续等。

《理想薄板坯连铸结晶器内腔宽面部分曲面的获得》一文中，公开了结晶器在浇注方向上采用的曲线为约束曲线的边界条件为曲线在端点的一阶导和二阶导均为零，且曲率的变化率的最大值最小。

然而，上述曲线均有以下不足之处：

1)因存在“在浇注方向上结晶器入口和出口处曲线的曲率为0”、或是“纵向曲线在很短区间内通过圆弧过渡”、或是“在结晶器内曲率变化率大”等问题，导致铸坯在结晶器有限长度内、铸坯的应变速率增大，增加了连铸坯壳在结晶器内的应力应变。

2)漏斗形区域通常在“结晶器中下部”、“结晶器出口”或是“延长至导向段中”等位置结束；而在结晶器中下部结束必然导致漏斗区域短、应变和应变速率增大；在结晶器出口结束则使结晶器出口处铜板容易磨损，铜板在线寿命缩短；在导向段中结束，则导向段需做成凹槽辊，增加了加工难度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结晶器，以克服薄板坯坯壳在结晶器内应变速率过大的问题。