[发明专利]一种结晶器腔形结构

说明书

本发明涉及一种结晶器腔形结构，属于金属连续铸造领域。该腔形结构由四块铜板合围成管，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；宽面板为曲面板；沿结晶器浇铸方向，该曲面板的板面呈连续矫直曲线变化；沿结晶器水平方向，该曲面板的板面呈分段函数曲线变化。通过应用连续矫直曲线，使得结晶器在其入口处的曲率不为0，在结晶器的有限长度内，铸坯坯壳整体应变小且恒定，应变速率低，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，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，延长了结晶器的使用寿命。

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腔形结构。

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，上述曲线均有不足，在纵向方向，或结晶器入口和出口处曲线的曲率为0、或纵向曲线在很短区间内通过圆弧过渡、或无法保证铸坯在纵向应变率恒等，导致铸坯在结晶器内有限长度，一般不超过1200mm，应变速率增大，增加了连铸坯壳在结晶器内的应力应变。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于连续矫直曲线的结晶器腔形结构，以克服薄板坯坯壳在结晶器内应变速率过大的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：