专利名称：长寿命结晶器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及浇注矩形坯的连续铸钢机中的结晶器。该结晶器铜管内壁的各个侧面分为主区和角区，主区的纵剖面曲线由上直线段和下拟抛物线段组成，两曲线相切，铜管内腔具有连续的锥度，内腔形状的变化适应凝固坯壳的收缩，角区与主区光滑连接，角区的锥度小于主区对应高度处的锥度，以减小铜管内壁与坯壳间的挤压应力的峰值，改善铜管内壁的磨损状况，提高铜管的使用寿命。
背景技术：
连续铸钢机的结晶器完成将液态钢水初步凝固成形的任务。液态钢水注入结晶器后，由于受到结晶器铜管的强烈冷却很快在弯月面处形成薄弱的坯壳，随着坯壳不断地向下运动厚度逐渐增大。浇注矩形坯的结晶器铜管，根据内腔的形状变化，可将其分为三类第一类是在铜管内腔的纵向剖面上具有锥度(包括单锥度、多锥度、抛物线连续锥度、双抛物线连续锥度等)，铜管内腔的横截面都是带有圆角的矩形(包括正方形)的普通结晶器；第二类是不仅在铜管内腔的纵向剖面上具有锥度，铜管内腔的横截面形状也发生变化的特殊结晶器，如凸形结晶器；第三类与第一类相比，区别在于从结晶器铜管的某一高度处开始至结晶器铜管的下口处，铜管内腔角部的锥度小于其中部的锥度，如钻石结晶器。普通结晶器，由于铜管的设计锥度曲线本是有缺陷，又由于铜管在加工制作过程中会出现一定的误差，因而铜管的实际锥度不能完全适应浇铸钢种和操作条件的变化，难以保证结晶器的实际锥度值就是坯壳在结晶器中收缩所需要的理想锥度值，使铜管内壁与坯壳间的挤压应力严重分布不均，尤其是在铜管下口角部附近存在很大的挤压应力峰值，造成铜管下口角部附近磨损较快，下口角部附近磨损是普通结晶器铜管报废的主要形式。凸形结晶器，铜管内壁的四个侧面上部向外凸，向下逐渐过渡为平面，坯壳在向下运动的过程中受到铜管的挤压，使铜管内壁与坯壳间的气隙厚度减少，传热效率增加，但这种结晶器铜管在下口处的挤压应力和磨损情况与普通结晶器铜管是相似的，下口角部附近磨损也是凸形结晶器铜管报废的主要形式。钻石结晶器，从结晶器铜管的某一高度处开始至结晶器铜管的下口处，铜管内腔角部的锥度小于其中部的锥度，在结晶器铜管内壁的横截面上，用过渡圆弧将直线和角部圆弧连接起来，提高了传热效率，改善了铜管内壁与坯壳间挤压应力的分布状况，但在过渡圆弧和直线的连接点处，曲率发生突变，磨损仍较快，是导致铜管报废的主要形式。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种长寿命结晶器，以解决现有的结晶器铜管存在的内壁磨损严重不均、过度的局部磨损导致整个铜管报废的问题，该结晶器铜管能够减小铜管内壁与坯壳间挤压应力的峰值，改善结晶器铜管的磨损状况，提高结晶器的使用寿命。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是1.将浇注矩形连铸坯的结晶器铜管内壁的宽面和窄面都分为主区①和角区②，主区①的纵剖面曲线能够适应坯壳的收缩，以减小铜管内壁与坯壳间挤压应力的峰值，宽面主区的纵剖面曲线由上直线段，其方程为 和下拟抛物线段，其方程为 组成。上直线段和下拟抛物线段在X＝c+d处相切。
窄面主区的纵剖面曲线由上直线段，其方程为 和下拟抛物线段，其方程为 组成。上直线段和下拟抛物线段在X＝c+d处相切。
2.在角区②的高度l3内，结晶器铜管角部的锥度值小于主区①对应高度处的锥度值，以减轻温度较低的铸坯角部对铜管角部的磨损。
3.在高度l3内的任一横截面上，用过渡曲线y＝Axn将主区①内的直线段p2p和半径为r的角部圆弧光滑地连接起来，从直线p2p到过渡曲线y＝Axn，再到半径为r的角部圆弧，曲率连续变化，以避免结晶器内壁在曲率突变处首先被磨损。
以上各式中，a是矩形结晶器铜管上口的宽度，b是矩形结晶器铜管上口的高度，εv是凝固坯壳的收缩率，k是结晶器铜管中钢水的凝固系数，c是结晶器上口至钢水液面的距离，d是钢水液面至上直线段和下拟抛物线段相切点的距离，v是拉坯速度，X是纵坐标，Y是横坐标，H是结晶器的高度。
本实用新型有益的效果是可改善结晶器铜管内壁与坯壳间挤压应力的分布并减小挤压应力的峰值，提高连铸机的拉坯速度和结晶器的使用寿命，降低连铸坯的生产成本。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
图1是该长寿命结晶器宽面的纵剖面示意图图2是该结晶器铜管的俯视图图3是图2中铜管内腔下角部的局部放大图图4是图2中铜管内腔一个侧面的正视图图5是图4中半个侧面的立体图图中1.结晶器钢水液面，2.结晶器铜管，3.气隙，4.凝固坯壳。
具体实施方式
长寿命结晶器铜管内腔从上口至下口带有锥度，铜管内壁的宽面和窄面分为主区①和角区②，在主区①，铜管内壁的纵剖面曲线由上直线段和下拟抛物线段组成，上下两段曲线在X＝c+d处相切，使铜管主区①的锥度连续减小，内腔的形状变化适应坯壳的收缩，以改善铜管内壁与坯壳间的挤压应力分布，减小挤压应力的峰值。在角区②内，锥度值略小于主区①对应高度内的锥度值，以减小铜管角部内壁与坯壳间的挤压应力，减轻温度较低的铸坯角部对铜管角部的磨损。在铜管内壁的角区高度l3内的任一横截面上，用过渡曲线y＝Axn将主区①内的直线段p2p和半径为r的角部圆弧光滑地连接起来，从直线p2p到过渡曲线y＝Axn，再到半径为r的角部圆弧，曲率连续增大，以避免结晶器内壁在其曲率突变处首先被磨损。
权利要求1.一种长寿命结晶器，在结晶器铜管内腔的纵向剖面上具有锥度，在铜管内腔的横向截面上带有圆角，其特征是将铜管(2)内壁的各侧面分为主区①和角区②，主区①的纵剖面曲线由上直线段和下拟抛物线段构成，角区②的锥度小于主区①的锥度。
2.根据权利要求1所述的长寿命结晶器，其特征是铜管(2)内壁宽面主区①的纵剖面曲线分别由上直线段 和下拟抛物线段 组成，上直线段和下拟抛物线段在X＝c+d处相切。
3.根据权利要求1所述的长寿命结晶器，其特征是铜管(2)内壁窄面主区①的纵剖面曲线分别由上直线段 和下拟抛物线段 上直线段和下拟抛物线段相切。
4.根据权利要求1所述的长寿命结晶器，其特征是在铜管内壁角区高度l3内的任一铜管横截面上，用过渡曲线y＝Axn将主区①内的直线段p2p和半径为r的角部圆弧光滑地连接起来，从直线p2p到过渡曲线y＝Axn，再到的角部圆弧，曲率连续变化。
专利摘要本实用新型涉及浇注矩形坯的连续铸钢机中的结晶器。该结晶器铜管内壁的四个侧面分为主区①和角区②，在主区，铜管内壁的纵剖面曲线由上直线段和下拟抛物线段组成，两段曲线相切，铜管主区的锥度连续减小，内腔的形状变化适应坯壳的收缩，以改善铜管内壁与坯壳间挤压应力的分布，减小挤压应力的峰值。在角区内，铜管的锥度值小于主区对应高度内的锥度值，以减小铜管角部内壁与坯壳间的挤压应力，减轻温度较低的铸坯角部对铜管角部的磨损。在铜管内壁的角区高度内的任一横截面上，用过渡曲线将主区内的直线段和角部圆弧光滑地连接起来，从主区内的直线段到过渡曲线，再到角部圆弧，曲率连续增大，以避免结晶器内壁在曲率突变处首先被磨损。
文档编号B22D11/112GK2858124SQ20052011519
公开日2007年1月17日 申请日期2005年7月13日 优先权日2005年7月13日
发明者盛义平 申请人:盛义平, 张晓春