本发明属于连续铸造技术领域，涉及一种结晶器铜管。
背景技术：
国内钢铁行业效益下滑，降本增效是钢铁企业生存与发展的重要途径，高速连铸技术可以减少连铸机流数，降低建设投资和生产运营成本。结晶器铜管是连铸机的重要冷却设备，是决定能否实现高速的关键。
目前，结晶器铜管多采用单锥度、多锥度和抛物线内腔。单锥度、多锥度形状的内腔不能与连铸钢水的凝固规律相吻合，无法满足结晶器的使用要求；抛物线形状的腔型，使结晶器铜管的冷却特点更符合连铸钢水凝固冷却变化规律，但铸坯角部由于二维传热，角部的收缩量大于面部，如果对角线锥度等于或小于面部锥度，会导致角部气隙增大，产生角部或偏角部质量缺陷，甚至有漏钢的风险。
为了解决上述问题，专利号为cn108907121a的专利文件《幂函数结晶器铜管》，提出了一种内腔逐渐变小且呈幂函数变化的结晶器铜管，该结晶器铜管的对角线锥度大于面部锥度，弥补角部产生的气隙，使得在任意时刻铸坯周向都能均匀传热，铸坯温度和应力分布均匀。但该结晶器铜管也存在缺陷，其铜管下口处的内壁会向内变形，对已形成初生坯壳的铸坯造成挤压，影响铸坯质量，同时导致铜管下口磨损严重，降低结晶器铜管的使用寿命。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结晶器铜管，以解决现有技术存在的铜管下口收缩挤压铸坯而影响铸坯质量且磨损铜管下口的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种结晶器铜管，所述结晶器铜管的内腔呈矩形，所述结晶器铜管的一端为铜管上口，另一端为铜管下口，在靠近铜管下口的结晶器铜管上设有铜管过渡口；从铜管上口至铜管过渡口为铜管第一段，所述铜管第一段的内腔从铜管上口至铜管过渡口按照幂函数曲线规律逐渐缩小；从铜管过渡口至铜管下口为铜管第二段，所述铜管第二段的内腔从铜管过渡口至铜管下口逐渐变大。
进一步，所述铜管下口的内腔长度比铜管过渡口的内腔长度大0.1-0.4mm；所述铜管下口的内腔宽度比铜管过渡口的内腔宽度大0.1-0.4mm。
进一步，所述结晶器铜管的垂直高度为600-1200mm，所述铜管第二段的垂直高度为50-150mm。
进一步，所述铜管上口的内腔长度大于铜管过渡口的内腔长度；所述铜管上口的内腔宽度大于铜管过渡口的内腔宽度。
进一步，所述铜管上口的内腔宽度和铜管过渡口的内腔宽度差值的一半，为所述结晶器铜管的其中一对相对设置的内壁的面部锥度δ；所述铜管上口的内腔长度和铜管过渡口的内腔长度差值的一半，为所述结晶器铜管的另外一对相对设置的内壁的面部锥度δ2；所述铜管上口的内腔对角线长度和铜管过渡口的内腔对角线长度差值的一半为对角线锥度ω；从所述铜管第一段的内壁上的任一位置到铜管上口的垂直高度为h；其中：
a1、m1、a2、m2、a3、m3均为常数。
进一步，1.1δ1≤ω≤2.5δ2。
进一步，所述结晶器铜管的四个内壁的相交处设有圆倒角，所述圆倒角的半径大小为铜管上口的内腔长度或者铜管上口的内腔宽度的3％-16％。
进一步，所述铜管上口的内腔长度比铜管上口的内腔宽度大2-3mm。
进一步，所述铜管下口的内腔长度比铜管下口的内腔宽度大2-3mm。
进一步，所述铜管过渡口的内腔长度比铜管过渡口的内腔宽度大2-3mm。
本发明的有益效果在于：
本发明公开的一种结晶器铜管，分成两段，从铜管上口至铜管过渡口的铜管第一段的内腔，遵循从铜管上口至铜管过渡口呈幂函数式逐渐缩小的变化规律，使铸坯周向温度和应力分布均匀，避免产生角部或偏角部质量缺陷；从铜管过渡口至铜管下口的铜管第二段的内腔，则按照从铜管过渡口至铜管下口逐渐变大的规律来设计，一方面为铜管下口处的向内变形预留一定的空间，避免挤压铸坯而破坏铸坯质量，大幅减轻铜管下口的磨损情况，提高铜管的使用寿命；另一方面，铜管过渡口设在靠近铜管下口的位置，铜管第二段的垂直高度相对整个结晶器铜管的垂直高度占比较小，确保稳定地高速连铸。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明一种结晶器铜管的垂直高度方向的截面示意图；
图2为图1所示的结晶器铜管的铜管上口的截面示意图。
附图标记：铜管上口1、铜管过渡口2、铜管下口3、第一内壁4、第二内壁5。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，本实施例提供一种结晶器铜管，所述结晶器铜管的内腔呈矩形，所述结晶器铜管的一端为铜管上口1，另一端为铜管下口3，在靠近铜管下口3的结晶器铜管上设有铜管过渡口2；从铜管上口1至铜管过渡口2为铜管第一段，所述铜管第一段的内腔从铜管上口1至铜管过渡口2按照幂函数曲线规律逐渐缩小，使铸坯周向温度和应力分布均匀，避免产生角部或偏角部质量缺陷；从铜管过渡口2至铜管下口3为铜管第二段，所述铜管第二段的内腔从铜管过渡口2至铜管下口3逐渐变大，一方面为铜管下口3处的向内变形预留一定的空间，避免挤压铸坯而破坏铸坯质量，大幅减轻铜管下口3的磨损情况，提高铜管的使用寿命；另一方面，铜管过渡口2设在靠近铜管下口3的位置，铜管第二段的垂直高度相对整个结晶器铜管的垂直高度占比较小，确保稳定地高速连铸。
如图2所示，设定铜管上口1的内腔长度为l11，铜管上口1的内腔宽度为l12；铜管过渡口2的内腔长度为l21，铜管过渡口2的内腔宽度为l22；铜管下口3的内腔长度为l31，铜管下口3的内腔宽度为l32；铜管第一段的垂直高度为h1，铜管第二段的垂直高度为h2。
优选地，所述铜管下口3的内腔长度l31比铜管过渡口2的内腔长度l21大0.1-0.4mm；所述铜管下口3的内腔宽度l32比铜管过渡口2的内腔宽度l22大0.1-0.4mm。所述结晶器铜管的垂直高度，也就是铜管第一段的垂直高度h1加上铜管第二段的垂直高度h2之和为600-1200mm，所述铜管第二段的垂直高度h2为50-150mm。
所述铜管上口1的内腔长度l11大于铜管过渡口2的内腔长度l21；所述铜管上口1的内腔宽度l12大于铜管过渡口2的内腔宽度l22。所述铜管上口1的内腔宽度l12和铜管过渡口2的内腔宽度l22差值的一半，为所述结晶器铜管的其中一对相对设置的内壁，也就是第一内壁4的面部锥度δ1；所述铜管上口1的内腔长度l11和铜管过渡口2的内腔长度l21差值的一半，为所述结晶器铜管的另外一对相对设置的内壁，也就是第二内壁5的面部锥度δ2；所述铜管上口1的内腔对角线长度和铜管过渡口2的内腔对角线长度差值的一半为对角线锥度ω；从所述铜管第一段的内壁上的任一位置到铜管上口1的垂直高度为h；其中：
a1、m1、a2、m2、a3、m3均为常数，并且，1.1δ1≤ω≤2.5δ2。
另外，所述结晶器铜管的四个内壁的相交处设有圆倒角r1，所述圆倒角r1的半径大小为铜管上口1的内腔长度l11或者铜管上口1的内腔宽度l12的3％-16％。所述铜管上口1的内腔长度l11比铜管上口1的内腔宽度l21大2-3mm，所述铜管上口1的内腔宽度l21的范围是90-200mm；所述铜管下口3的内腔长度l31比铜管下口3的内腔宽度l32大2-3mm，所述铜管下口3的内腔宽度l32的范围是90-200mm；所述铜管过渡口2的内腔长度l21比铜管过渡口2的内腔宽度l22大2-3mm，所述铜管过渡口2的内腔宽度l22的范围是90-200mm。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
1.一种结晶器铜管，所述结晶器铜管的内腔呈矩形，所述结晶器铜管的一端为铜管上口，另一端为铜管下口，其特征在于，在靠近铜管下口的结晶器铜管上设有铜管过渡口；从铜管上口至铜管过渡口为铜管第一段，所述铜管第一段的内腔从铜管上口至铜管过渡口按照幂函数曲线规律逐渐缩小；从铜管过渡口至铜管下口为铜管第二段，所述铜管第二段的内腔从铜管过渡口至铜管下口逐渐变大。
2.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于，所述铜管下口的内腔长度比铜管过渡口的内腔长度大0.1-0.4mm；所述铜管下口的内腔宽度比铜管过渡口的内腔宽度大0.1-0.4mm。
3.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于，所述结晶器铜管的垂直高度为600-1200mm，所述铜管第二段的垂直高度为50-150mm。
4.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于，所述铜管上口的内腔长度大于铜管过渡口的内腔长度；所述铜管上口的内腔宽度大于铜管过渡口的内腔宽度。
5.如权利要求4所述的结晶器铜管，其特征在于，所述铜管上口的内腔宽度和铜管过渡口的内腔宽度差值的一半，为所述结晶器铜管的其中一对相对设置的内壁的面部锥度δ1；所述铜管上口的内腔长度和铜管过渡口的内腔长度差值的一半，为所述结晶器铜管的另外一对相对设置的内壁的面部锥度δ2；所述铜管上口的内腔对角线长度和铜管过渡口的内腔对角线长度差值的一半为对角线锥度ω；从所述铜管第一段的内壁上的任一位置到铜管上口的垂直高度为h；其中：
a1、m1、a2、m2、a3、m3均为常数。
6.如权利要求5所述的结晶器铜管，其特征在于，1.1δ1≤ω≤2.5δ2。
7.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于，所述结晶器铜管的四个内壁的相交处设有圆倒角，所述圆倒角的半径大小为铜管上口的内腔长度或者铜管上口的内腔宽度的3％-16％。
8.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于，所述铜管上口的内腔长度比铜管上口的内腔宽度大2-3mm。
9.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于，所述铜管下口的内腔长度比铜管下口的内腔宽度大2-3mm。
10.如权利要求1所述的结晶器铜管，其特征在于，所述铜管过渡口的内腔长度比铜管过渡口的内腔宽度大2-3mm。
技术总结