[發明專利]一種具有增強水冷結構的漸進弧型倒角結晶器及設計方法

有效

• 申請號: 201410707132.8
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104399917A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 祭程;朱苗勇;蔡兆鎮
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22D11/057
• 分類號: B22D11/057;B22D11/055
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種具有增強水冷結構的漸進弧型倒角結晶器，其特征在于具有四個上口倒角和四個下口倒角，沿著結晶器內壁高度方向，從上口倒角至下口倒角，倒角角度按照鑄坯角部熱收縮規律逐漸增大，上口倒角與下口倒角之間形成的倒角面為漸變弧型面，漸變弧型面邊界的過渡弧長按氣隙生長規律遞增，上口倒角位于倒角面上的斜邊為直線或弧線，下口倒角位于倒角面上的斜邊也為直線或弧線。

2.根據權利要求1所述的一種具有增強水冷結構的漸進弧型倒角結晶器，其特征在于所述的結晶器上口倒角在結晶器寬面或窄面上的邊長為5-25mm；結晶器倒角面上距結晶器上口內角頂點最近的點與上口內角頂點的距離為3.5-17.5mm，結晶器下口倒角在結晶器寬面或窄面上的邊長為8-35mm；結晶器倒角面上距結晶器下口內角頂點最近的點與下口內角頂點的距離為2.1-24.7mm。

3.根據權利要求1所述的一種具有增強水冷結構的漸進弧型倒角結晶器，其特征在于當所述的結晶器為管式結構結晶器時，沿結晶器外壁高度方向，結晶器的直角外角被切除，形成八個鈍角面，其中結晶器上口切角邊長為2-15mm，結晶器下口切角邊長為2-20mm，結晶器上、下口間切角邊長連續、線性增加。

4.根據權利要求1所述的一種具有增強水冷結構的漸進弧型倒角結晶器，其特征在于當所述的結晶器是組合式結晶器時，與結晶器倒角位置相對應處的冷水槽深度l=l₀+0.5×C，其中l₀為普通水槽長度，C為結晶器倒角面上距結晶器內角頂點最近的點與內角頂點的距離。

5.權利要求1所述的具有增強水冷結構的漸進弧型倒角結晶器的設計方法，其特征在于按照以下步驟進行：

（1）針對不同鋼種，測定某特定鋼種在不同溫度和不同冷速下的熱收縮系數；

（2）根據結晶器的銅板結構與鑄坯尺寸及測定得到的具體鋼種熱收縮系數，建立以1/4坯殼-結晶器橫截面系統為計算對象的二維瞬態熱力耦合計算模型，通過模型計算可得到工作拉速下，鑄坯角部在結晶器內沿鑄坯高度方向收縮與變形量；

（3）根據鑄坯尺寸確定結晶器上口倒角和下口倒角在結晶器寬面或窄面上的邊長尺寸，根據步驟（2）中鑄坯角部在結晶器內沿鑄坯高度方向收縮與變形量計算結果，由結晶器上口至下口的倒角逐漸增大以補償鑄坯的收縮與變形量；

（4）對于管式結晶器，根據計算好的參數，將倒角直接加工在結晶器銅管內側，同時切除結晶器外壁的直角外角形成八個鈍角面，其中結晶器上口切角邊長為2-15mm，結晶器下口切角邊長為2-20mm，結晶器上、下口間切角邊長連續、線性增加；對于組合式結晶器，根據計算好的參數，將倒角直接加工在銅板面上，并延伸其背板對應位置的水槽深度，倒角面對應位置處水槽長度l=l₀+0.5×C，其中l₀為普通水槽長度，C為結晶器倒角面上距結晶器內角頂點最近的點與內角頂點的距離，得到本發明的具有增強水冷結構的漸進弧型倒角結晶器。