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CN201357216Y - 一种波浪形壁面连铸结晶器 - Google Patents

一种波浪形壁面连铸结晶器 Download PDF

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CN201357216Y CNU2009200679515U CN200920067951U CN201357216Y CN 201357216 Y CN201357216 Y CN 201357216Y CN U2009200679515 U CNU2009200679515 U CN U2009200679515U CN 200920067951 U CN200920067951 U CN 200920067951U CN 201357216 Y CN201357216 Y CN 201357216Y
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刘俊江
刘华飞
候晓光
王勇
蒋际欢
柳凯
葛亮
阔起龙
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Abstract

一种波浪形壁面连铸结晶器,所述波浪形壁面连铸结晶器系一种方或矩形连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形壁面连铸结晶器是一个从金属熔体浇入端至铸坯出口端为中空方形或矩形型腔,所述型腔横截面壁面呈波浪形曲面。本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,充分体现了连铸过程中凝固坯壳的收缩实质,有效的克服了由于不良的坯壳收缩造成的气隙热阻,对提高坯壳冷却强度和连铸拉速有明显效益,符合高效连铸发展的技术要求,具有较高的应用推广价值。

Description

一种波浪形壁面连铸结晶器
技术领域
本实用新型涉及一种冶金领域的连铸结晶器,尤其是,本实用新型涉及一管式连铸结晶器,所述管式连铸结晶器为方形或矩形,所述连铸结晶器的型腔得以改善,以提高连铸结晶效率。
背景技术
高效连铸是目前冶金连铸领域的一个发展方向,其关键技术之一就是采用高效连铸结晶器。对于小方坯或矩形坯而言,连铸拉速在2.5m/min以上,基本上可以称为高效连铸范畴。相比传统的连铸结晶器,高效连铸结晶器主要从以下2个方面改进:一是增加结晶器长度,使钢液在结晶器内凝固时间增长,形成比较厚的坯壳;二是改变连铸结晶器的型腔以适应钢液的凝固收缩和部分外力变形。以上两个因素中改变结晶器的型腔是高效连铸结晶器的关键。
在连铸过程中,钢液在结晶器型腔内发生从液态到固态的相变,产生体收缩,从而在结晶器和凝固坯壳间形成一定的气隙。据有关文献资料报道,该气隙造成的气隙热阻约占结晶器内总传热热阻的70%以上,因此严重的阻碍了铸坯在结晶器的凝固冷却,从而,容易发生漏钢、铸坯菱变等诸多生产问题。
为消除气隙热阻带来的恶劣影响,结晶器的型腔一般都设计成上大下小的倒锥度形式,而传统的单锥度连铸结晶器虽然能满足常规连铸的需要,但单锥度型腔并不能很好的反映钢液在结晶器内的收缩实质,造成坯壳冷却强度明显不足,从而限制了高效连铸的发展。
随着连铸技术的不断发展,结晶器型腔从传统的单锥度形式,逐步发展成多锥度形式和抛物线锥度形式,有效的推动了高效连铸技术的发展。从现有技术看,目前以三个外国公司的三种高效连铸结晶器最为典型。
瑞士CONCAST公司于1991年开发出一种凸边形结晶器(CONVEXtechnology),其美国专利号5360053,中国专利号92100838.4。该结晶器的技术特点是在结晶器按长度方向上分成2段不同的型腔,结晶器上部型腔沿截面周线有四个凸起的弧形,弧形壁面夹角为钝角,弧形凸起从上到下逐步过渡成直边,构成结晶器下部型腔;下部型腔为传统单锥度形式,占结晶器总长度的40~60%。该结晶器技术使坯壳和结晶器壁面气隙减小,尤其使角度传热与周面传热更均匀,冷却效果改善显著,对提高连铸拉速有明显益处。该结晶器在德国蒂森公司试用成功后,目前在全世界应用比较广泛。
1996年奥地利澳钢联VAI开发成功DIAMOLD高速连铸结晶器,中国专利号96190354.6,其特点是在结晶器整个长度上采用抛物线形锥度,能够非常好拟合坯壳的凝固收缩,并在结晶器入口300~400mm以下的角部区域采用零锥度或负锥度,壁面夹角成锐角,壁面形成凹弧面。由于结晶器角度采用零锥度或负锥面,连铸拉坯阻力相对较小,对高效连铸起到了显著作用。
1996年意大利DANIELI公司开发的自适应高效连铸结晶器,其基本特点是减薄结晶器铜壁,改变结晶器水套内的一冷水压力和分布,利用水压调节结晶器壁的变形,使其紧贴坯壳,达到消除气隙,提高传热效率,从而提高连铸连铸的拉速的作用。
以上专利技术涉及到的高效连铸结晶器,虽然在一定程度上能改善铸坯质量和连铸拉速,但由于对连铸过程中金属凝固收缩的实质分析不够,因而都有各自的局限性。比如,CONCAST虽然对防止漏钢和脱方有良好作用,但凸边形结晶器型腔的锥度比较接近于二段锥度形式,造成拉坯过程中拉坯阻力较大,对诸如不锈钢或轴承钢之类的钢种,就会产生拉漏或拉不动的生产难题;澳钢联钻石结晶器有效的降低了拉坯阻力,但由于凹面的存在对铸坯的定形产生了不良影响,目前国内的生产条件还无法保证精确加工抛物线锥度;意大利自适应结晶器对一冷水套的改造和控制比较复杂。
本实用新型的发明人通过大量理论和生产实践研究发现:连铸过程中坯壳的收缩曲线如图1所示,可以看出,从结晶器钢液入口端有效段0~150mm长度内,坯壳的收缩相对比较小,在150mm~400mm范围内坯壳开始大量收缩,之后坯壳收缩减小开始逐步稳定。这种坯壳收缩曲线在结晶器有效长度上并不完全与现有技术中抛物线锥度吻合,实践中也发现,该锥度曲线采用三锥度或多项式曲线拟合更恰当。
可以认为,以上专利技术中未充分考虑坯壳截面上的收缩特性,如图2所示为发明人研究得到的铸坯横截面坯壳收缩曲线,可以看出从结晶器壁面中心到角部坯壳的截面收缩曲线呈波浪形,尤其针对大截面方形或矩形坯,收缩曲线的波浪形表现更加显著。
实用新型内容
为克服上述现有技术中的不足,更好的拟合连铸过程中坯壳的纵向和横截面的凝固收缩,增大坯壳散热强度和凝固均匀性,本实用新型的目的在于提供一种波浪形壁面高效连铸结晶器,尤其涉及方形或矩形坯高拉速低拉坯阻力的管式连铸结晶器。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现
一种波浪形壁面连铸结晶器,所述波浪形壁面连铸结晶器系一种方或矩形连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形壁面连铸结晶器是一个从金属熔体浇入端至铸坯出口端为中空方形或矩形型腔,所述型腔横截面壁面呈波浪形曲面。
一种波浪形壁面方形连铸结晶器,其特征是波浪形曲面由三个波峰和两个波谷构成二个波浪周期,中间波峰位于结晶器壁面中心,而两个波谷关于中间波峰对称,中间波峰和两个波谷之间以三点圆弧连接.、
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述相邻两个波峰之间相对处于其间的波谷对称,也可以出现偏移的非对称性。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形曲面在结晶器角部通过圆弧相互连接,所述结晶器角部壁面夹角为锐角。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形曲面在结晶器角部通过圆弧相互连接,所述结晶器角部壁面夹角为直角。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,其型腔纵向切面为多项式连续锥度曲线y=ax3+bx2+cx+d,其中系数a、b、c和d全部由结晶器纵向有效长度上的特定点确定。x代表结晶器从上到下的有效长度,y代表坯壳在x处的坯壳收缩量。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述的结晶器纵向切面的多项式连续锥度曲线的起点从弯月面截面开始算起,而弯月面截面以上结晶器部分的型腔尺寸与弯月面截面处相同,即结晶器浇入端到弯月面部分无锥度或略带上大下小的锥度,方便结晶器水口的插入。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述的结晶器纵向切面的多项式连续锥度曲线的多次项计算终点位于结晶器纵向总长度的40~60%部分,优选的是结晶器总长度的45~55%,结晶器余下部分锥度曲线为单锥度变化。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形曲面壁面在结晶器纵向长度上随着上述锥度曲线从上至下变化,波浪形曲面的波动幅度从最大逐步减小,直至上述的锥度曲线的多次项计算终点位置,波浪形曲面改变成直边壁面,以保证获得精确的铸坯表面形状。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述的结晶器角部为固定半径圆角过渡,角度横截面与波浪形壁面连接成锐角,以获得更低的拉坯阻力。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述的结晶器角部在结晶器纵向长度上呈零锥度或较小的单锥度变化。
根据本实用新型的波浪形壁面连铸结晶器,充分体现了连铸过程中凝固坯壳的收缩实质,有效的克服了由于不良的坯壳收缩造成的气隙热阻,对提高坯壳冷却强度和连铸拉速有明显效益,符合高效连铸发展的计算要求,具有较高的应用推广价值。
附图的简单说明
图1为本实用新型的结晶器有效长度上坯壳的收缩曲线;
图2为本实用新型的结晶器壁面中心到角部的截面收缩曲线;
图3为本实用新型的结晶器的波浪形壁面方形结晶器型腔俯视图;
图4为上述波浪形壁面结晶器型腔纵向AA剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
实施例1
图3、图4所示的一种波浪形壁面方形连铸结晶器,尤其涉及方坯或矩形坯的高效连铸结晶器。它包括一个金属熔体浇入端1和铸坯出口端2的中空方形或矩形型腔3,型腔壁面4为波浪形曲面,通过过渡圆弧7相互连接,波浪形壁面4在结晶器角部形成的壁面夹角为锐角或直角,优选的是锐角。波浪形壁面4为一维散热界面,其波浪形曲面4能更好的拟合坯壳的收缩曲线,减少由于坯壳收缩造成的气隙热阻,加强冷却强度,从而可以提高连铸拉速。结晶器的角部为二维散热界面,坯壳最先在角部收缩,结晶器角度从上至下呈单锥度变化,拟合坯壳在角部的收缩。波浪形壁面4与过渡圆弧7形成的壁面夹角成锐角或直角,有利于整个坯壳型腔内的均匀凝固,壁面锐角的形成有利于减小拉坯阻力。
波浪形曲面4由三个波峰和二个波谷形成二个波浪周期,其中间波峰10位于波浪形壁面4的中心位置,二个波谷11关于中间波峰10对称,中间波峰10和两个波谷11之间以三点圆弧连接,中间波峰10和两个波谷11之间的径向距离,即波浪振幅12。波浪振幅12占结晶器出口端2所在的平面15对应的结晶器型腔尺寸19的比例为0.5~3%,优选的是1~2%。
所述的结晶器波峰和波谷之间的距离,即振幅12,处于结晶器弧面和处于直面的振幅12’可以相等,也可以比直边振幅12’大10~30%。
波浪形曲面4的二个波谷11之间的距离占整个结晶器壁面宽度的40~60%,优选的是占50%,即相邻两个波峰之间可以关于处于其间的波谷对称,也可以出现偏移的非对称性。
所述的结晶器壁面夹角为锐角或直角,优选的夹角为85~90°。
所述的结晶器波浪形曲面4在结晶器有效长度内从上至下沿锥度曲线y=ax3+bx2+cx+d变化,所述的a、b、c和d根据结晶器特定长度上的坯壳收缩量确定。图5所示出的结晶器纵向长度上分成20、21、22和23共四段。结晶器长度20的终点对应的截面17为钢液弯月面截面,钢液弯月面截面17以下约100~150mm的长度21坯壳开始形成,并在钢液静压力作用下破裂然后再形成。坯壳在长度21内主要发生相变收缩,相比较收缩量比较小。坯壳在长度22内开始大量固态收缩,之后长度23内收缩量又比较平缓。为考虑加工制造的特点,长度20内一般保持壁面尺寸与弯月面截面17的尺寸相同,即长度20内采用零锥度或略微上大下小的锥度,方便浸入式水口的插入。
所述的波浪形曲面4在结晶器长度20、21和22内随着锥度曲线逐渐变化到直面,即在锥度曲线的多次项计算终点,波浪形曲面转变为直边截面14,其直边如图3示出的直边5。锥度曲线在长度23内以单锥度变化,其多项式高次项系数为零,变化终点为截面15。对应的直边如图3示出的直边2(出口端2),以保证铸坯的定形尺寸。
所述的结晶器长度20、21和22之和占整个结晶器长度的40~60%,优选比例为45~55%。
所述的结晶器入口端1和出口端2对应的型腔尺寸分别是18和19,由于锥度曲线的存在入口端1的直边尺寸18比出口端尺寸19大1~6%,优选的是2~4%。
所述的结晶器角部由过渡圆弧7相互连接,并按零锥度或单锥度变化,锥度与现有传统单锥度结晶器相同。
在本实施例中,所述的结晶器锥度曲线,对应于结晶器长度700~1100mm。
本实用新型以方形坯进行实施例说明,并不代表本实用新型仅适用用方形坯,同时也适用于矩形坯等的要求。
本实用新型一种波浪形壁面方形连铸结晶器,充分体现了连铸过程中凝固坯壳的收缩实质,有效的克服了由于不良的坯壳收缩造成的气隙热阻,对提高坯壳冷却强度和连铸拉速有明显效益,符合高效连铸发展的技术要求,具有较高的应用推广价值。

Claims (9)

1.一种波浪形壁面连铸结晶器,所述波浪形壁面连铸结晶器系一种方或矩形连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形壁面连铸结晶器是一个从金属熔体浇入端至铸坯出口端为中空方形或矩形型腔,所述型腔横截面壁面呈波浪形曲面。
2.如权利要求1所述的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形曲面由三个波峰和两个波谷构成二个波浪周期,中间波峰位于结晶器壁面中心,而两个波谷关于中间波峰对称,中间波峰和两个波谷之间以三点圆弧连接。
3.如权利要求2所述的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述相邻两个波峰之间对处于其间的波谷对称或非对称性。
4.如权利要求1所述的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形曲面在结晶器角部通过圆弧相互连接,所述结晶器角部壁面夹角为锐角。
5.如权利要求1所述的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形曲面在结晶器角部通过圆弧相互连接,所述结晶器角部壁面夹角为直角。
6.如权利要求1所述的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述型腔的纵向切面为多项式连续锥度曲线y=ax3+bx2+cx+d,其中系数a、b、c和d由结晶器纵向有效长度上的规定点确定,x代表结晶器从上到下的有效长度,y代表坯壳在x处的坯壳收缩量。
7.如权利要求6所述的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述结晶器纵向切面的多项式连续锥度曲线的起点从弯月面截面开始算起,而弯月面截面以上结晶器部分的型腔尺寸与弯月面截面处相同;所述的结晶器纵向切面的多项式连续锥度曲线的多次项计算终点位于结晶器纵向总长度的40~60%部分,结晶器余下部分锥度曲线为单锥度变化。
8.如权利要求7所述的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述波浪形曲面壁面在结晶器纵向长度上随着上述锥度曲线从上至下变化,波浪形曲面的波动幅度从最大逐步减小,直至上述的锥度曲线的多次项计算终点位置,波浪形曲面变成直边壁面。
9.如权利要求4所述的波浪形壁面连铸结晶器,其特征在于,所述结晶器角部为固定半径圆角过渡,角度横截面与波浪形壁面连接成锐角。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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