倒角结晶器铜板结构创新

张雷

摘 要：通过对倒角结晶器铜板工艺结构完善，可有效、稳定地控制连铸坯角横裂纹缺陷以及钢板边部的折叠缺陷，从而提高生产率及降低成本。

关键词：结构创新；工艺优化；经济效益

Abstract：Through the perfect structure of chamfer copper plate technology，which can effectively and stably control Angle of continuous casting billet horizontal crack defects and fold defects of steel plate edge， so as to improve productivity and reduce cost.

Key words：structure innovation；process optimization；economic benefit

1 倒角铜板的技术特点

通过对槽形水缝、斜水缝、倒锥度、多锥度的参数变化来提高边铸坯角部质量，还可以通过改变到锥度、连铸机的水流速度，以及拉速参数等，来帮助解决铸坯角出现的纵横裂纹现象，同时也能提升产品质量，增强产品的市场竞争力。

2 倒角铜板的结构创新方法

采用具有组合式冷却水道，工作面包括平面区域和曲面区域（漏斗形式）， 窄面铜板内部分布有沿高度方向上下贯通的圆孔和矩形冷却水道。改进的倒角结晶器窄面铜板设计的倒角有利于铸坯窄面形状的优化，倒角内部的组合式冷却水道可以控制微合金钢种边角部的裂纹缺陷，有利于延长窄面铜板的使用寿命 。

3 倒角结晶器铜板结构创新案例

3.1 结构创新对铸坯角横裂纹及边部折叠缺陷改进案例

某钢厂1#铸机、2#铸机所生产的板坯角出现横裂纹的几率是非常高的，所以不得不对出现角横裂纹的连铸采取切角措施。但是对连铸坯进行切角处理的工作量达到了17.2%，是非常大的处理量，这样会严重影响钢厂的生产成本和生产效率。这样以来会严重影响钢、扎两个工作程序的正常运行，同时也将会造成钢铁料的浪费，如此更加剧了成本的投入。

这里分别对尺寸为25mm*25mm，35mm*35mm，30mm*40mm的倒角进行试验，结果发现出现连铸坯角横裂纹的几率由原来的数值降低到4.2%、1.6%、0.2%。根据对不同尺寸的倒角进行结晶器试验表明，连铸坯角出现横裂纹的几率会随着倒角尺寸的不断加大而降低，在倒角尺寸在30mm*40mm的情况下，能够很好的解决连铸坯角出现横裂纹的现象。

但是隨着尺寸的不断增大，连铸坯角处出现纵裂纹的几率也随之增加了。所以，想要解决倒角连铸坯角处出现纵裂纹的关键，就是保证倒角部位和其他部位的传热均匀稳定。通过倒角铜板倒锥度优化，尽管使得倒角连铸坯角部纵裂纹发生率有所降低，但仍然没有达到所期望的水平，因此对倒角结晶器的结构进行进一步的优化。

关于倒角结晶器的铜板优化问题，它主要是对结晶器的上口和下口，以及倒角斜面这几处添加一个0.5mm的收缩量，也就说倒角的下口比上口的斜边长度要减少0.5mm，总之就是倒角整体使用了一个为0.5mm的到锥度，锥度为1.1～1.35%/m，这样主要是为使倒角部位以及附近的结晶器铜板能够与连铸坯壳紧紧的相连，避免因坯壳出现收缩现象而产生气缝，这样才能保证结晶器里面的连铸坯的壳实现均匀生长，如此倒角部位的坯壳的支撑能力也会增强，从而才能更好的解决倒角的纵裂纹出现。

倒角结晶器结构的优化，不仅每面铜板采用了比较大的倒锥度，同时倒角部位的倒角半径从结晶器上口到下口也逐渐减小，这样的结构设计确保了结晶器内角部区域坯壳与铜板紧密接触，从而消除了角部的纵裂纹缺陷。在实际生产应用中，倒角连铸坯在普碳、低合金钢 、中碳含Nb钢与直角连铸坯产生角横裂纹的缺陷明显降低。

使用倒角结晶器后连铸坯倒角部位非常平整、光滑，振痕也很均匀，从中表明倒角结晶器结构设计、锥度设计以及与倒角结晶器相匹配的连铸工艺参数都比较合理 。且倒角连铸坯表面质量良好。

3.2 结构创新对延长窄面铜板的使用寿命改进案例

根据某个钢厂的倒角下线窄面情况进行分析，该钢厂的工艺拉速在0.8～0.95m/min的范围内，这样低的拉速最终会造成倒角钢板的过钢量较低的情况。出现这种现象的主要原因就是结晶器的窄面铜板下口，出现钢板和铸坯之间摩擦不均匀的情况。由于铸坯下口的坯壳不仅厚还很硬，所以造成下口的铜板镀层出现严重的磨损现象。还有就是铸坯尖角处和中间的部分出现收缩不同步现象，从而造成窄面铜板下口的两端磨损程度比中间部分更为严重，这样以来窄面的铜板就会出现过铜量低的情况，所以就是提前下线了。想要通过提高窄面铜板的过钢量以此来提高它的使用寿命，就要对窄面铜板的结构和表面的结构进行详细的改善和设计。

首先就是在倒角部位使用变锥度的结构设计，具体来说就是在宽免的铜板和倒角出连接的地方，设计一个不断变化的倒角锥度。

还可以通过对结晶器窄面的铜板镀层结构进行改善来提高铜板的过钢量。将原来0.3mm的窄面铜板上口的镀层，以及下口为2mm的镀层结构，改变成从下口开始计算提高1～300mm的倒角厚度，与两边的长度要有0～50mm的距离，整体要比原来的低0.5～1mm，镀层也要改变成2.5～3mm。之后将以往为2mm的下口改成和镀层结构一样的变化。

经过对倒角的整体结构进行反复的改进设计，使用可以科学的倒角角度，然后对倒角面进行倒锥角技术设计，如此才大大的改善连铸坯角出现的纵横裂纹现象。另外，就是连铸板坯倒角处利用结晶器能够很好的改善钢板边部的折叠现象，从而为钢厂带来更大的经济效益和社会效益。

通过对倒角面结构进行改善，很大程度上减少了钢板的磨损量。目前钢厂采用的过钢量已经达到了4.2万吨以上（以往的过钢量是3万吨），这也说明通过这样的设计改进钢板的过钢量得到了很大的提高。此镀层结构的改进可应于直角与倒角结晶器的任意钢厂。

4 实践应用及效果展望

对道教的结晶器进行创新改进，将会对未来的钢厂发展带来更为深远的影响。从近几年的市场发展来看，我国外都面临着铸坯质量问题，以及角部出现裂纹的现象，这也成为了冶金领域的一大难题。因此在板坯连铸过程中进行倒角结晶器钢板的设置，为解决这些问题提高了新的发展方向。它不仅能够提高铸坯的质量，还能解决钢板边缘部位出现的问题。 更有着成功应用的经验，完全具备向社会推广的条件。