CN112207242B - 一种螺柱焊结晶器铜板及其加工方法、一种结晶器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺柱焊结晶器铜板及其加工方法、一种结晶器，属于结晶器铜板技术领域。该螺柱焊结晶器铜板包括结晶器铜板与螺柱，结晶器铜板的冷却面无用于把合螺柱的螺孔且冷却面无冷却水槽，螺柱通过焊接方式连接于冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置。该螺柱焊结晶器铜板能够较现有的铜板降低其厚度并降低设备成本。螺柱焊结晶器铜板的加工方法包括将螺柱焊接于结晶器铜板的冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置。通过该方法，能够使螺柱的焊接强度满足螺柱与铜板之间不出现脱焊现象，确保结晶器连铸时正常运行。具有上述螺柱焊结晶器铜板的结晶器成本低且可具有良好的连铸效果。

Description

一种螺柱焊结晶器铜板及其加工方法、一种结晶器
技术领域
本发明涉及结晶器铜板技术领域，具体而言，涉及一种螺柱焊结晶器铜板及其加工方法、一种结晶器。
背景技术
连铸用结晶器，通常是由结晶器铜板和结晶器水箱或结晶器铜板、结晶器背板和结晶器水箱组成；其中，增加结晶器背板有快速更换结晶器的功效。但结晶器铜板与水箱或结晶器背板连接时，通常用的是双头螺柱，一端与结晶器铜板螺孔连接，另一端在远离铜板接触面的水箱或结晶器背板面用螺母紧固。
为使结晶器铜板在连铸时，钢液的热量快速传导出去，在结晶器工作面形成坯壳，结晶器铜板冷却面通常加工出许多冷却水槽或许多冷却水孔，在铜板冷却面，躲开冷却水槽位置设置上下成条的螺栓孔筋条，在螺栓孔筋条上设置相应的螺栓孔；也有将螺栓孔筋条之间全部挖成水槽。通常结晶器铜板总厚度≥40mm，水槽深度为15～20mm。
上述的铜板结构至少存在结晶器铜板厚度较厚以及成本较高的问题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一包括提供一种螺柱焊结晶器铜板，该螺柱焊结晶器铜板能够较现有的铜板降低其厚度并降低设备成本。
本发明的目的之二包括提供一种上述螺柱焊结晶器铜板的加工方法。
本发明的目的之三包括提供一种具有上述螺柱焊结晶器铜板的结晶器。
本申请可这样实现：
第一方面，本申请提供一种螺柱焊结晶器铜板，包括结晶器铜板与螺柱，结晶器铜板的冷却面无用于把合螺柱的螺孔且冷却面无冷却水槽，螺柱通过焊接方式连接于冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置。
在可选的实施方式中，焊接强度为拉力不小于250N·m。
在可选的实施方式中，结晶器铜板的厚度≤32mm。
在可选的实施方式中，结晶器铜板的材质为铜合金。
在可选的实施方式中，螺柱的材质包括不锈钢。
在可选的实施方式中，铜合金包括CuCrZr和CuAg中的至少一种。
第二方面，本申请提供一种如前述实施方式任一项的螺柱焊结晶器铜板的加工方法，包括：将螺柱焊接于结晶器铜板的冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置。
在可选的实施方式中，焊接条件包括：输出电压为30V，输出电流为1450-1950A，脉冲焊接时间为680-900ms。
在可选的实施方式中，当铜合金为CuCrZr时，焊接条件包括：输出电压为30V，输出电流为1500-1950A，脉冲焊接时间为680-900ms。
在可选的实施方式中，当铜合金为CuAg时，焊接条件包括：输出电压为30V，输出电流为1450-1850A，脉冲焊接时间为680-900ms。
第三方面，本申请提供一种结晶器，具有如前述实施方式任一项的螺柱焊结晶器铜板；
在可选的实施方式中，结晶器还包括水箱或结晶器背板，水箱或结晶器背板的用于与结晶器铜板接触的面设有作为冷却水槽的凹槽。
本申请的有益效果包括：
本申请一方面在结晶器铜板的冷却面不设置螺孔，对应地采用焊接方式将螺柱焊接于冷却面的相应位置，另一方面在结晶器铜板的冷却面不设置冷却水槽，可有效降低铜板厚度并降低设备成本。本申请提供的螺柱焊结晶器铜板的加工方法可确保晶器连铸时正常运行。具有上述螺柱焊结晶器铜板的结晶器，将现有技术中设置于结晶器铜板的冷却面的冷却水槽转移到结晶器水箱或结晶器背板的用于与结晶器铜板接触的面上，可进一步地降低设备成本且可具有良好的连铸效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的螺柱焊结晶器铜板在第一视角下的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的螺柱焊结晶器铜板在第二视角下的结构示意图。
主要元件符号说明：1-结晶器铜板；2-螺柱；3-工作面；4-冷却面。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的螺柱焊结晶器铜板及其加工方法、一种结晶器进行具体说明。
发明人发现：现有的结晶器铜板在结晶器铜板的冷却面设置冷却水槽同时在冷却面上通过设置螺孔以实现结晶器铜板与结晶器水箱或结晶器背板螺纹连接以起到冷却作用。但上述结构的设置，例如螺孔、冷却水槽和冷却水孔的设置，不可避免地增加了结晶器铜板的厚度，而且铜材属于贵重金属，进而增加了结晶器铜板的成本。
鉴于此，本申请特提出一种螺柱焊结晶器铜板，包括结晶器铜板与螺柱，结晶器铜板的冷却面无用于把合螺柱的螺孔且该冷却面无冷却水槽，螺柱通过焊接方式连接于冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置。
其中，结晶器铜板具有相对的工作面和冷却面。其中，工作面为用于与连铸坯接触的面，其通常通过电镀、喷涂耐磨合金来提高耐磨性，获得较高的过钢量。冷却面为用于与螺柱焊接的面，也即通过水相或背板水道与冷却水直接冷却热交换的面。
通过采用焊接方式，避免了在结晶器铜板设置螺孔导致的增加结晶器铜板厚度和成本的问题。
对应地，由于结晶器铜板的冷却面无冷却水槽，本申请中将冷却水槽转移到结晶器水箱或结晶器背板的用于与结晶器铜板接触的面上，该面可以是结晶器水箱或结晶器背板用于与结晶器铜板连接的结合面所挖的凹面。
通过上述改变，一方能够确保对钢水起到良好的冷却效果，避免铜板熔化，另一方面能够避免因结晶器铜板设置冷却水槽和冷却水孔导致的增加结晶器铜板厚度和成本的问题。
本申请中，螺柱可通过螺柱焊机焊接于结晶器铜板的冷却面。焊接强度为拉力不小于250N·m。可参考地，焊接强度的拉力可通过扭矩扳手进行测定。
本申请中，结晶器铜板的厚度≤32mm。在一些实施方式中，结晶器铜板的厚度为25-32mm，如25mm、26mm、28mm、30mm或32mm等。
在可选的实施方式中，螺柱的材质包括不锈钢，如304不锈钢等。
在可选的实施方式中，结晶器铜板的材质为铜合金。可参考地，铜合金包括CuCrZr和CuAg中的至少一种，也即可以仅为CuCrZr或CuAg，也可为CuCrZr和CuAg的混合材料。在一些可选地实施方式中，结晶器铜板的窄面可采用CuCrZr，宽面可采用CuAg。
值得说明的是，其它铜合金材料通常对应生产超薄板坯，其窄面和宽面均为弧形，不利于焊接，一旦稍微产生变形会很难修复。本申请中采用CuCrZr和CuAg中的至少一种最为铜合金材料，CuAg具有较高的热导率，强度较弱，在铜板厚度较厚时可进行多次修复；CuCrZr较CuAg导热率稍低，强度更高，在铜板厚度较厚时也可进行多次修复。
此外，本申请提供一种如前述实施方式任一项的螺柱焊结晶器铜板的加工方法，包括：将螺柱焊接于结晶器铜板的冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置。
在可选的实施方式中，焊接条件可包括：输出电压为30V，输出电流可以为1450-1950A(如1450A、1500A、1550A、1600A、1650A、1700A、1750A、1800A、1850A、1900A或1950A等)，脉冲焊接时间可以为680-900ms(如680ms、700ms、750ms、800ms、850ms或900ms等)。
在较佳的实施方式中，当铜合金为CuCrZr时，焊接条件包括：输出电压为30V，输出电流为1500-1950A(如1500A、1655A、1800A、1850A或1950A等)，脉冲焊接时间为680-900ms(如680ms、720ms、760ms或900ms等)。
在较佳的实施方式中，当铜合金为CuAg时，焊接条件包括：输出电压为30V，输出电流为1450-1850A(如1450A、1500A或1850A等)，脉冲焊接时间为680-900ms(如680ms、800ms或900ms等)。
值得说明的是，上述焊接过程中，输出电流过低或脉冲焊接时间过短容易导致螺柱与铜板接触处的结合力不强，焊接不牢，在拉力条件下容易断裂；输出电流过高或脉冲焊接时间过长容易导致在焊接过程中螺柱与铜板接触处直接熔断。本申请采用脉冲焊接较直流焊接能够使螺柱与铜板接触处焊接均匀，提高焊接强度。
承上，通过上述焊接工艺，能够使螺柱的焊接强度足可以保证螺柱与铜板之间不出现脱焊现象，保证结晶器连铸时的正常运行。
进一步地，本申请还提供一种结晶器，其具有如前述实施方式任一项的螺柱焊结晶器铜板。该结晶器还包括水箱或结晶器背板，水箱或结晶器背板的用于与结晶器铜板接触的面设有作为冷却水槽的凹槽。
该结晶器同样有效地降低了设备成本并且具有良好的连铸效果。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供一种螺柱焊结晶器铜板，其由结晶器铜板1和螺柱2组成，该结晶器铜板1具有工作面3和冷却面4。其中，工作面3为结晶器铜板1用于与连铸坯接触的面，冷却面4为结晶器铜板1用于与螺柱2焊接的面，也即通过结晶器水箱或结晶器背板水道与冷却水直接冷却热交换的面。
上述结晶器铜板1的材质为CuAg，结晶器铜板1的厚度为32mm。上述螺柱2的材质为304不锈钢。结晶器铜板1的冷却面4与304不锈钢材质的螺柱2焊接。
焊接工艺条件包括如下：焊接输出电压为30V，焊接电流为1500A，焊接脉冲时间为800ms。
将焊接后的螺柱焊结晶器铜板采用扭矩扳手进行非破坏性拉力检测和破坏性拉力检测，非破坏性拉力检测显示拉力达到250N·m均不会出现断裂现象，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩全部大于300N·m。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例也提供一种螺柱焊结晶器铜板，其由结晶器铜板1和螺柱2组成，该结晶器铜板1具有工作面3和冷却面4。其中，工作面3为结晶器铜板1用于与连铸坯接触的面，冷却面4为结晶器铜板1用于与螺柱2焊接的面，也即通过结晶器水箱或结晶器背板水道与冷却水直接冷却热交换的面。
上述结晶器铜板1的材质为CuAg，结晶器铜板1的厚度为30mm。上述螺柱2的材质为304不锈钢。结晶器铜板1的冷却面4与304不锈钢材质的螺柱2焊接。
焊接工艺条件包括如下：焊接输出电压为30V，焊接电流为1500A，焊接脉冲时间为900ms。
焊接后的螺柱焊结晶器铜板采用扭矩扳手进行非破坏性拉力检测和破坏性拉力检测，非破坏性拉力检测显示拉力达到250N·m不会出现断裂现象，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩全部大于350N·m。
实施例3
如图1和图2所示，本实施例也提供一种螺柱焊结晶器铜板，其由结晶器铜板1和螺柱2组成，该结晶器铜板1具有工作面3和冷却面4。其中，工作面3为结晶器铜板1用于与连铸坯接触的面，冷却面4为结晶器铜板1用于与螺柱2焊接的面，也即通过结晶器水箱或结晶器背板水道与冷却水直接冷却热交换的面。
上述结晶器铜板1的材质为CuCrZr，结晶器铜板1的厚度为25mm。上述螺柱2的材质为304不锈钢。结晶器铜板1的冷却面4与304不锈钢材质的螺柱2焊接。
焊接工艺条件包括如下：焊接输出电压为30V，焊接电流为1655A，脉冲时间720ms。
焊接后的螺柱焊结晶器铜板采用扭矩扳手进行非破坏性拉力检测和破坏性拉力检测，非破坏性拉力检测显示拉力达到250N·m不会出现断裂现象，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩全部大于350N·m。
实施例4
如图1和图2所示，本实施例也提供一种螺柱焊结晶器铜板，其由结晶器铜板1和螺柱2组成，该结晶器铜板1具有工作面3和冷却面4。其中，工作面3为结晶器铜板1用于与连铸坯接触的面，冷却面4为结晶器铜板1用于与螺柱2焊接的面，也即通过结晶器水箱或结晶器背板水道与冷却水直接冷却热交换的面。
上述结晶器铜板1的材质为CuCrZr，结晶器铜板1的厚度为26mm。上述螺柱2的材质为304不锈钢。结晶器铜板1的冷却面4与304不锈钢材质的螺柱2焊接。
焊接工艺条件包括如下：焊接输出电压为30V，焊接电流为1800A，脉冲时间760ms。
焊接后的螺柱焊结晶器铜板采用扭矩扳手进行非破坏性拉力检测和破坏性拉力检测，非破坏性拉力检测显示拉力达到250N·m不会出现断裂现象，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩全部大于400N·m。
实施例5
如图1和图2所示，本实施例也提供一种螺柱焊结晶器铜板，其由结晶器铜板1和螺柱2组成，该结晶器铜板1具有工作面3和冷却面4。其中，工作面3为结晶器铜板1用于与连铸坯接触的面，冷却面4为结晶器铜板1用于与螺柱2焊接的面，也即通过结晶器水箱或结晶器背板水道与冷却水直接冷却热交换的面。
上述结晶器铜板1的材质为CuCrZr，结晶器铜板的厚度为28mm。上述螺柱2的材质为304不锈钢。结晶器铜板1的冷却面4与304不锈钢材质的螺柱2焊接。
焊接工艺条件包括如下：焊接输出电压为30V，焊接电流为1850A，脉冲时间760ms。
焊接后的螺柱焊结晶器铜板采用扭矩扳手进行非破坏性拉力检测和破坏性拉力检测，非破坏性拉力检测显示拉力达到250N·m不会出现断裂现象，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩全部大于420N·m。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：焊接输出电流为1450A，脉冲时间760ms，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩275N·m。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于：焊接输出电流为1850A，脉冲时间760ms，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩450N·m。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于：脉冲焊接时间为680ms，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩300N·m。
实施例9
本实施例与实施例3的区别在于：焊接输出电流为1500A，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩300N·m。
实施例10
本实施例与实施例3的区别在于：焊接输出电流为1950A，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩300N·m，飞溅较大。
实施例11
本实施例与实施例3的区别在于：脉冲焊接时间为680ms，破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩400N·m。
实施例12
本实施例与实施例3的区别在于：脉冲焊接时间为900ms,破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩320N·m。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：
焊接工艺条件为：焊接输出电压为30V，焊接电流为1350A，焊接脉冲时间为800ms。
将焊接后的螺柱焊结晶器铜板采用扭矩扳手进行拉力检测，其结果显示拉力小于250N·m之前，螺柱2全部在焊接处断裂。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于：
焊接工艺条件为：焊接输出电压为30V，焊接电流为1950A，焊接脉冲时间为800ms。
螺柱2在与结晶器铜板1的接触处直接熔断。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于：
焊接工艺条件为：焊接输出电压为30V，焊接电流为1400A，脉冲时间为760ms。
将焊接后的螺柱焊结晶器铜板采用扭矩扳手进行拉力检测，其结果显示拉力小于250N·m之前，螺柱2全部在焊接处断裂。
对比例4
本对比例与实施例4的区别在于：
焊接工艺条件为：焊接输出电压为30V，焊接电流为1950A，脉冲时间为850ms。
将焊接后的螺柱焊结晶器铜板采用扭矩扳手进行非破坏性拉力检测和破坏性拉力检测，非破坏性拉力检测显示拉力达到250N·m均不会出现断裂现象，但焊接飞溅严重；破坏性拉力检测显示断裂对应的扭矩全部大于300N·m。
对比例5
本对比例与实施例5的区别在于：
焊接工艺条件包括如下：焊接输出电压为30V，焊接电流为2000A，脉冲时间为800ms。
螺柱2在与结晶器铜板1的接触处直接熔断。
综上所述，本申请一方面在结晶器铜板的冷却面不设置螺孔，对应地采用焊接方式将螺柱焊接于冷却面的相应位置，另一方面在结晶器铜板的冷却面不设置冷却水槽，可有效降低铜板厚度并降低设备成本。本申请提供的螺柱焊结晶器铜板的加工方法可确保晶器连铸时正常运行。具有上述螺柱焊结晶器铜板的结晶器，将现有技术中设置于结晶器铜板的冷却面的冷却水槽转移到结晶器水箱或结晶器背板的用于与结晶器铜板接触的面上，可进一步地降低设备成本且可具有良好的连铸效果。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种螺柱焊结晶器铜板，其特征在于，包括结晶器铜板与螺柱，所述结晶器铜板的冷却面无用于把合螺柱的螺孔且所述冷却面无冷却水槽，所述螺柱通过焊接方式连接于所述冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置；
所述结晶器铜板的厚度为25-32mm；
所述结晶器铜板的材质为铜合金；所述螺柱的材质包括不锈钢；所述铜合金采用CuCrZr和CuAg中的至少一种；
所述螺柱焊结晶器铜板的加工方法包括：将所述螺柱焊接于所述结晶器铜板的所述冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置；
焊接条件包括：输出电压为30V，输出电流为1450-1850A，脉冲焊接时间为680-900ms。
2.根据权利要求1所述的结晶器铜板，其特征在于，焊接强度为拉力不小于250N·m。
3.一种如权利要求1或2所述的螺柱焊结晶器铜板的加工方法，其特征在于，包括：将所述螺柱焊接于所述结晶器铜板的所述冷却面的用于与结晶器水箱或结晶器背板拉合的位置。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，当所述结晶器铜板的材质为CuCrZr时，所述焊接条件包括：输出电压为30V，输出电流为1500-1850A，脉冲焊接时间为680-900ms。
5.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，当所述结晶器铜板的材质为CuAg时，所述焊接条件包括：输出电压为30V，输出电流为1450-1850A，脉冲焊接时间为680-900ms。
6.一种结晶器，其特征在于，具有如权利要求1或2所述的螺柱焊结晶器铜板；所述结晶器还包括结晶器水箱或结晶器背板，所述结晶器水箱或所述结晶器背板的用于与所述结晶器铜板接触的面设有作为冷却水槽的凹槽。
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