【技术实现步骤摘要】
本申请属于金属铸造，具体涉及一种窄面铜板、窄面铜板的工作面设计方法和结晶器。
技术介绍
1、宽厚板制备过程中，宽厚板的边部45～120mm宽范围高发边线裂纹缺陷(行业内称为“边直裂”或“边部黑线”)，严重制约了宽厚板高质、高成材率生产。与此同时，连铸生产轧制宽厚板所需的板坯经矫直工艺后呈上表面宽、下表面窄的倒梯形结构，致使轧制后的钢板亦呈上表面宽、下表面窄的形状，进一步加大了宽厚板边部缺陷切除量，给用户造成了巨大经济损失，是宽厚板制备亟需克服的难题。
2、对于边线裂纹，大量实践表明，通过制备窄面大弧面内凹结构的板坯(内凹弧面跨度/铸坯厚度≥0.8、内凹量≥10mm)，可有效降低边线裂纹的宽度。若能在制备窄面凹形坯的基础上进一步解决连铸坯经矫直工艺后呈倒梯形的难题，则可大幅降低宽厚板边部的切边宽度，显著提升宽厚板的成材率。为此，立足连铸结晶器，从源头制备一种内弧(即铸坯上表面)窄、外弧(铸坯下表面)宽、窄面为大弧面内凹结构的板坯是解决上述难题的有效途径。
3、为制备窄面凹形坯，中国技术专利cn204997018u和中国专利技术专利cn106270433b提出了一种于窄面铜板宽度方向中部设有凸块结构的结晶器。在上述两项现有技术中，窄面铜板的中间凸块为圆弧结构，边部为水平基面，二者之间通过相切过渡。但实际实施过程，圆弧凸块与边部水平基面无法相切。为实现二者交界面相切平滑过渡，其在圆弧凸块与边部水平基面的交界处额外引入了与二者相切的过渡弧。受过渡弧和铜板边部水平基面占用宽度过大影响，铜板中间的圆弧凸块的宽度大幅缩
4、针对中国技术专利cn204997018u和中国专利技术专利cn106270433b存在的缺陷，中国技术专利cn214349470u和中国专利技术专利cn112846116a提出了一种窄面为全圆弧面的结晶器。即，将结晶器窄面铜板工作面从上至下设计为横向同一半径的圆弧形结构，圆弧面最高凸起高度达10～20mm，从而实现窄面大弧面、大内凹量结构铸坯制备。然而，由于上述两项现有技术中窄面铜板的工作面从上口至下口为同一圆弧形结构，钢液在结晶器内凝固形成的铸坯角部呈明显的尖角结构(窄面横向圆弧面铜板与平面宽面铜板形成锐角夹角)。受此影响，一方面，该尖角结构的铸坯角部在二冷铸流区内的传热速度显著加快，使得其在生产含nb、v、al等微合金钢连铸坯时，铸坯因通过矫直区时的角部温度过低而高发角部横裂纹缺陷；另一方面，结晶器窄面铜板横向自上而下采用同一圆弧形结构，坯壳在凝固收缩作用下，尖角结构的铸坯角部过早脱离铜板而形成大间隙，引发坯壳角部生成粗大的奥氏体晶粒，亦不利于铸坯角部裂纹控制。
5、针对中国技术专利cn214349470u和中国专利技术专利cn112846116a存在的缺陷，中国专利技术专利cn115815545a提出了一种边部平直结构，中部凸起圆弧与边部平直区直接相连过渡结构的结晶器，从而保证了窄面大弧面、大内凹量、直角结构的铸坯制备，显著缩减边线裂纹宽度的同时，亦保证铸坯在二冷区铸流内凝固过程的角部温度不低于传统窄面平面形铸坯的角部，有效降低了铸坯角部裂纹产生。然而，由于该现有技术中铜板的中部圆弧面与边部平直区采用直接相交方式过渡，实际凝固过程受钢水与液态保护渣表面张力作用，相交过渡区因中部圆弧面突然凸起而使该处的凝固坯壳无法与铜板贴合传热，极易导致该过渡区因凝固坯壳过薄而出现漏钢事故。
6、中国专利技术专利cn117139575a的结晶器，在中国专利技术专利cn115815545a的结晶器基础上，进一步于中部凸起圆弧与边部平直区的交界处又引入了圆弧过渡区。该做法的效果又退回至中国技术专利cn204997018u和中国专利技术专利cn106270433b的结晶器，即，铸坯凝固过程因边部平直区和过渡区占用宽度过大而使铸坯窄面中部易形成“三角形”内凹结构的缺点。
7、而中国专利技术专利cn112118924a公布了为补偿结晶器内坯壳凝固过程收缩的结晶器，虽然其窄面铜板也提出了凸形弧面的结构，但其为从结晶器上口至下口凸起高度逐渐减小结构，甚至缩减直至平面结构，即该结晶器结构无法制备出窄面凹形板坯。
8、针对板坯经矫直工艺后呈形成倒梯形结构的难题，中国技术专利cn209531721u和cn213614019u提出了一种在扇形段出口处设置铸坯压边装置，通过压边辊对板坯窄面进行挤压而使窄面平齐。
9、而中国专利技术专利cn117961017a在cn117139575a的基础上，保留了其内弧侧依次直边、过渡弧、圆弧的结构，铜板的外弧侧通过倾斜段设计为相比内弧侧更宽的结晶器内腔结构。但该做法所生产的铸坯外弧呈显著的尖角结构，导致铸坯在弯曲等过程极易产生角横裂纹。
10、此外，上述中国技术专利cn204997018u、中国专利技术专利cn106270433b、中国技术专利cn214349470u、中国专利技术专利cn112846116a、cn117139575a、cn117961017a的结晶器弧形工作面均未考虑铸坯在结晶器内沿厚度方向的收缩。而实际板坯连铸过程，铸坯在结晶器内凝固，在厚度方向会产生1～3mm的收缩。即，实际结晶器窄面铜板由上口至下口的宽度是线性缩小1～3mm的。在上述已开发的该类结晶器中，无论是采用中部同一凸块还是采用同一圆弧结构设计的工作面，均未考虑铸坯的实际凝固特点。铸坯下行凝固过程沿厚度方向的收缩将“抱死”结晶器中部凸块或圆弧的两侧面，从而大幅磨损铜板中下部弧面的两侧而无法长寿命服役。而中国专利技术专利cn115815545a的铜板虽考虑了该问题，但其将铸坯沿厚度方向的凝固收缩量全部转为中部圆弧跨度的缩减量，即，未考虑边部平直区的收缩，这就造成了铸坯凝固过程边部平直区与中部圆弧交接处的铸坯内凹圆弧面脱离铜板的圆弧侧面传热，进一步加剧了交界区域铸坯漏钢的风险。
11、此外，上述已开发的制备窄面凹形板坯的凸形结晶器亦均未考虑铸坯在结晶器内沿宽度方向的收缩在高度方向上非线性变化的特点，即，铸坯在结晶器中上部沿向宽度中心方向的收缩快、中下部的收缩相对慢。采用上述已开发的结晶器制备的窄面凹形坯，铸坯在结晶器中上部凝固过程由于无法得到窄面铜板的高效支撑贴合传热，铸坯角部组织晶粒往往都较为粗大，实际生产过程产生角部裂纹缺陷的比例较高；而在结晶器中下部，收缩变缓的坯壳与窄面铜板形成相互挤压，加剧了结晶器中下部铜板的磨损。
12、为此，综合考虑宽厚板边线裂纹、铸坯倒梯形控制效果、铸坯角部质量、以及结晶器使用寿命，亟需开发一种窄面铜板，应用于结晶器能够同时满足、内弧窄、外弧宽、窄面大弧面、大内凹量且角部无缺陷的铸坯生产，并兼顾长寿命服役。
【技术保护点】
1.一种窄面铜板，其特征在于，应用于结晶器，结晶器具有用于凝固钢液成铸坯的内腔，窄面铜板包括工作面，工作面为朝向内腔的方向凸起的曲面结构，曲面结构的工作面符合公式：
2.根据权利要求1所述的窄面铜板，其特征在于，第一凸面远离第二凸面一侧的边沿为第一轮廓线，第二凸面远离第一凸面一侧的边沿为第二轮廓线，在同一高度上，第一轮廓线的凸起高度与第二轮廓线的凸起高度差值为Δh，3mm≤Δh≤20mm。
3.根据权利要求1所述的窄面铜板，其特征在于，窄面铜板的顶面所在高度处，窄面铜板横向中心线的凸起高度与第一轮廓线的凸起高度差值为B1，5mm≤B1≤20mm。
4.根据权利要求1所述的窄面铜板，其特征在于，工作面在窄面铜板的高度方向上的锥度补偿值表达式符合公式：
5.根据权利要求3所述的窄面铜板，其特征在于，工作面在窄面铜板的宽度方向上的凸形曲线表达式符合公式：
6.根据权利要求5所述的窄面铜板，其特征在于，窄面铜板的工作面宽度方向的中部凸起区的横向跨度的调节因子符合公式：
7.根据权利要求5所述的窄面铜板，其特征在于，窄
8.根据权利要求1所述的窄面铜板，其特征在于，在窄面铜板的高度方向上，窄面铜板的宽度从顶面至底面线性减小1～3mm。
9.一种窄面铜板的工作面设计方法，其特征在于，用于设计权利要求1-8任意一项的窄面铜板的工作面，方法包括：
10.一种结晶器，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项的窄面铜板，窄面铜板设置两个，两个窄面铜板相对设置，结晶器还包括两个相对设置的宽面铜板，两个相对设置的宽面铜板和两个相对设置的窄面铜板组合适于形成凝固钢液成铸坯的内腔。
...【技术特征摘要】
1.一种窄面铜板，其特征在于，应用于结晶器，结晶器具有用于凝固钢液成铸坯的内腔，窄面铜板包括工作面，工作面为朝向内腔的方向凸起的曲面结构，曲面结构的工作面符合公式：
2.根据权利要求1所述的窄面铜板，其特征在于，第一凸面远离第二凸面一侧的边沿为第一轮廓线，第二凸面远离第一凸面一侧的边沿为第二轮廓线，在同一高度上，第一轮廓线的凸起高度与第二轮廓线的凸起高度差值为δh，3mm≤δh≤20mm。
3.根据权利要求1所述的窄面铜板，其特征在于，窄面铜板的顶面所在高度处，窄面铜板横向中心线的凸起高度与第一轮廓线的凸起高度差值为b1，5mm≤b1≤20mm。
4.根据权利要求1所述的窄面铜板，其特征在于，工作面在窄面铜板的高度方向上的锥度补偿值表达式符合公式：
5.根据权利要求3所述的窄面铜板，其特征在于，工作面在窄面铜板...
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