一種自帶錐度連鑄板坯倒角結晶器的製作方法
2023-06-25 11:42:41 1
專利名稱：一種自帶錐度連鑄板坯倒角結晶器的製作方法
技術領域：
本發明屬於煉鋼-連鑄技術領域，特別是提供一種自帶錐度的連鑄板坯倒角結晶
O
背景技術：
常規連鑄板坯的角橫裂紋缺陷問題是長期困擾冶金工業者的難題，目前常規板坯連鑄過程中所使用的結晶器絕大多數是由兩塊彼此相對的寬面銅板和兩塊彼此相對的窄面銅板組裝在一起所構成，寬面銅板和窄面銅板的夾角為直角，鋼水在這種結晶器中凝固時角部由於是二維傳熱，所以該部位凝固快、收縮早、往往與結晶器銅板間形成氣隙，造成角部凝固殼比較薄，容易產生角部縱裂紋缺陷。更主要的是，這種直角連鑄板坯在二冷區由於邊角部冷卻速度快而導致連鑄板坯表面凝固不均勻，很容易出現角部橫裂紋。存在角部缺陷的連鑄板坯不得不進行切角處理，以免在後續軋制的鋼板邊部產生裂紋缺陷，而連鑄板坯的切角處理則大大地增加了生產成本、降低了生產效率。另外，直角連鑄板β的稜角容易在熱軋板卷上造成縱向的「黑線」缺陷，造成生產成本的增加。為了消除這些缺陷，嘗試在結晶器窄面銅板上設計加工倒角結構，這種結晶器稱之為倒角結晶器。連鑄板坯倒角結晶器技術曾經在很多世界先進鋼鐵企業都展開過開發和研製工作，如奧鋼聯林茨鋼廠、日本新日鐵以及國內寶鋼等企業，但這些企業都沒有進行過大規模工業應用，其中新日鐵、奧鋼聯林茨鋼鐵廠雖然都進行了連鑄板坯倒角結晶器的開發工作， 但終因在技術上無法實現突破而中止了該項研究。國內其它鋼廠如武鋼、鞍鋼和梅鋼等都曾提出過連鑄板坯倒角結晶器的思想，但都沒有展開相關的試驗工作，目前仍在進行相關研究的鋼鐵企業有寶鋼，但仍處於試驗階段，尚未進行大規模工業應用。首鋼是國內外首家倒角結晶器在多鋼種上實現穩定應用的鋼鐵企業，但在連鑄板坯倒角結晶器在早期開發和應用中，發現倒角銅板倒錐度工藝對連鑄板坯的角部質量影響很大，如果倒錐度設定不合理，則在倒角連鑄坯的倒角面上經常會出現角部縱裂紋缺陷，倒角連鑄板坯角部縱裂紋缺陷的產生是由於兩方面的原因，一方面，結晶器倒角銅板倒錐度不足，則結晶器內連鑄板坯倒角部位與結晶器銅板之間容易產生氣隙，氣隙的產生使倒角部位坯殼向結晶器的傳熱慢、坯殼溫度高而且薄弱；另一方面，遠離角部的坯殼與結晶器銅板接觸良好，坯殼向結晶器的傳熱快、坯殼相對較厚，這樣結晶器內連鑄板坯坯殼表面由於凝固收縮而產生的拉應力容易集中在坯殼薄弱、溫度高的倒角面上，從而在此處產生縱裂紋。在實際應用過程中發現，僅僅增加銅板窄面的錐度也很難徹底消除角縱裂，而如果倒角銅板倒錐度過大，則倒角連鑄板坯與銅板間的摩擦力增加而易出現表面橫裂紋，所以應該從倒角結晶器銅板結構設計本身和倒錐度工藝兩方面出發來解決連鑄坯角部裂紋問題，確保倒角部位坯殼均勻穩定生長、同時避免連鑄板坯表面橫裂紋的產生。中國專利200720089029. 7公開了一種矩形內腔橫截面四個角為過渡曲面的板坯結晶器，該專利所述過渡曲面的圓弧半徑為4-150mm，該曲面與寬面銅板接觸面倒角半徑為 2-10mm。該設計窄面銅板與寬面銅板接觸部分夾角小於90°，存在連鑄過程中導致漏鋼事故的隱患，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現角部縱裂缺陷。中國專利200720175143. 1公開了一種矩形內腔橫截面四個角為圓弧過渡面的板坯結晶器，該專利所述圓弧過渡面兩端分別與寬面和窄面銅板相切。該設計存在窄面銅板兩端容易變形的缺陷，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現角部縱裂缺陷。中國專利200720067413. 7公開了一種板坯結晶器，該專利所述窄面銅板內凹呈圓弧形。該設計沒有明確關鍵部位的尺寸，存在窄面銅板兩端容易變形的缺陷，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現角部縱裂缺陷。中國專利200520089594. 4公開了一種矩形內腔橫截面四個角帶凸沿的板坯結晶器，凸沿與寬面和窄面銅板夾角均為45°，凸沿直邊長度為l_15mm。該設計倒角部位尺寸偏小，對改善連鑄坯角部橫裂紋效果有限，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現角部縱裂缺陷。中國專利20092003M04. 9公開了一種矩形內腔橫截面四個角為圓弧過渡面的板坯結晶器，該專利所述圓弧過渡面兩端分別與寬面和窄面銅板圓滑過渡。該設計存在窄面銅板兩端容易變形、從而導致連鑄過程中發生漏鋼事故的缺陷，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現角部縱裂缺陷。。中國專利201020205143. 3公開了一種倒角部位採用圓孔冷卻水道的板坯結晶器，其圓孔水道冷卻方式，不但結構形式複雜，並且難以維護清理，實用性較差，而且沒有考慮倒角面自身錐度，倒角連鑄板坯容易出現角部縱裂缺陷。除此之外，與連鑄板坯倒角結晶器相配套的連鑄工藝在公開的專利上並無涉及。基於以上情況，發明一種自帶錐度的連鑄板坯倒角結晶器及連鑄工藝，旨在消除連鑄板坯角部裂紋缺陷。
發明內容
本發明是提供一種自帶錐度的連鑄板坯倒角結晶器及連鑄工藝，實現了多品種、 多規格的成熟工業化應用，可以有效消除連鑄板坯的角部橫裂紋和角部縱裂紋缺陷，結構相對簡單、推廣性強，連鑄工藝可靠、穩定。本發明適用的連鑄板坯厚度規格範圍為130 420mm，寬度規格範圍為1000 3000mm。配套的連鑄工藝可靠、穩定，具有原創性。並且結構相對簡單、推廣性強。本發明包括相對寬面銅板(寬度為1200mm 3000mm、高度為700mm 1000mm、厚度為20mm 680mm)和相對窄面銅板(寬度為200mm 500mm、高度為700mm 1000mm、厚度為20mm 80mm)，兩相對寬面銅板和兩相對窄面銅板組裝在一起構成，窄面銅板內表面向寬面銅板內表面過渡的倒角面為圓弧曲面或平面，倒角面從結晶器上口到下口有自然倒錐度。窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，窄面銅板兩端倒角面的平臺寬度為 0 6mm。以窄面銅板與寬面銅板組合後的以單個倒角面來論述倒角面為平面或者圓弧曲面，倒角面自帶有錐度當倒角面為平面時，倒角面在結晶器上口的長度為20mm 120mm， 倒角面在結晶器下口的長度比為18 110mm，倒角面從上口到下口自然過渡；當倒角面為曲面時，倒角面在結晶器上口弧形半徑為15 300mm，倒角面在結晶器下口弧形半徑10-280mm，倒角面從上口到下口自然過渡；過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為0 8mm ；除了倒角面自身帶有錐度的設計以外，倒角面周向也採用了自帶錐度的設計。從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身有一個逐漸增加的錐度，增加的錐度值為 0. 4-3mm。倒角部位冷卻方式為水縫冷卻，倒角部位的水縫與銅板窄面水平方向成30 85°夾角，水縫長度為15 65mm，水縫寬度3 15mm。自帶錐度的倒角結晶器寬面銅板冷卻水流量為1000 8000L/min，窄面銅板冷卻水流量 100 1300L/min。自帶錐度的倒角結晶器在澆注連鑄板坯時單側窄面銅板錐度係數為0.50 1. 50%。本發明具有以下優點(1)結晶器窄面自帶錐度倒角結構形式的設計，可以有效提高鑄坯角部溫度，分散角部應力，同時，自帶的錐度更好的適應了鋼水凝固收縮特性，並對倒角部位起到足夠的支撐作用，從而消除連鑄板坯角部缺陷。(2)倒角部位的水縫設計簡潔有效、便於維護，同時能夠有效保證鑄坯坯殼的冷卻均勻性。(3)與自帶錐度倒角結晶器相配套的連鑄工藝，能夠提高生產的穩定性和保證鑄坯質量，並且能夠擴大倒角結晶器的應用範圍，應用基本覆蓋了大多數鋼種和多數規格連鑄板坯，有很強的通用性。
圖1是寬面、窄面倒角結晶器銅板組合及曲面型倒角面的俯視圖。其中，窄面結晶器銅板1、曲面型倒角面在結晶器上口 2、曲面型倒角面在結晶器下口 3、倒角面的端部4、窄面銅板倒角面冷卻水縫5、寬面銅板6、曲面倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身增加的錐度7。圖2是平面型倒角面的俯視圖。其中，平面型倒角面在結晶器上口 8、平面型倒角面在結晶器下口 9、直面倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身增加的錐度 10。
具體實施例方式包括相對寬面銅板和相對窄面銅板；其特徵在於由兩相對寬面銅板和兩相對窄面銅板組裝在一起構成，窄面銅板內表面向寬面銅板內表面過渡的倒角面為圓弧曲面或平面，倒角面從結晶器上口到下口有自然倒錐度；窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為 90°，窄面銅板兩端倒角面的平臺寬度為0 6mm ；倒角面自帶有錐度。當倒角面為平面時，倒角面在結晶器上口的長度為20mm 120mm，倒角面在結晶器下口的長度比為18 110mm，倒角面從上口到下口自然過渡。當倒角面為曲面時，倒角面在結晶器上口弧形半徑為15 300mm，倒角面在結晶器下口弧形半徑10_280mm，倒角面從上口到下口自然過渡；過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為0 8mm。
實施例1某鋼廠在連鑄機澆鑄220mmX2000mm連鑄板坯時採用了本發明的自帶錐度的倒角結晶器，結晶器窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，兩端平臺寬度為3mm，倒角面結晶器上口弧形半徑為120mm、結晶器下口弧形半徑為105mm，過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為2mm，從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身錐度值為 1. 0mm。倒角部位冷卻水縫與水平面成80°夾角，水縫長度為30mm，水縫寬度6mm，結晶器寬面銅板冷卻水量為4000L/min，結晶器窄面銅板單側冷卻水量為250L/min，窄面銅板錐度係數為1. 10%。所澆鑄連鑄板坯沒有角部裂紋缺陷，所軋制20 60mm鋼板表面沒有邊裂缺陷。實施例2某鋼廠在連鑄機澆鑄250mmX 1800mm連鑄板坯時採用了本發明的自帶錐度的倒角結晶器，結晶器窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，兩端平臺寬度為1mm，倒角面結晶器上口弧形半徑為80mm、結晶器下口弧形半徑為65mm，過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為6mm，從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身錐度值為 1. 5mm。倒角部位冷卻水縫與水平面成70°夾角，水縫長度為35mm，水縫寬度5mm，結晶器寬面銅板冷卻水量為5000L/min，結晶器窄面銅板單側冷卻水量為350L/min，窄面銅板錐度係數為1. 20%。所澆鑄連鑄板坯沒有裂紋，所軋制40 80mm鋼板表面沒有邊裂缺陷。實施例3某鋼廠在連鑄機澆鑄320mmXMOOmm連鑄板坯時採用了本發明的自帶錐度倒角結晶器，結晶器窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，兩端平臺寬度為2mm，倒角面為平面，結晶器上口倒角面長度為50mm、結晶器下口長度為48mm，過渡面與窄面和平臺交界處倒角半徑為3mm，從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身錐度值為 2mm。倒角部位冷卻水縫與水平面成65°夾角，水縫長度為40mm，水縫寬度6mm，結晶器寬面銅板冷卻水量為6000L/min，結晶器窄面銅板單側冷卻水量為500L/min，銅板錐度係數為 1. 25%。所澆鑄連鑄板坯沒有裂紋，所軋制40 120mm鋼板表面沒有邊裂缺陷。
權利要求
1.一種自帶錐度連鑄板坯倒角結晶器，包括相對寬面銅板和相對窄面銅板；其特徵在於由兩相對寬面銅板和兩相對窄面銅板組裝在一起構成，窄面銅板內表面向寬面銅板內表面過渡的倒角面為圓弧曲面或平面，倒角面從結晶器上口到下口有自然倒錐度；窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，窄面銅板兩端倒角面的平臺寬度為0 6mm ；倒角面自帶有錐度當倒角面為平面時，倒角面在結晶器上口的長度為20mm 120mm，倒角面在結晶器下口的長度比為18 110mm，倒角面從上口到下口自然過渡；當倒角面為曲面時，倒角面在結晶器上口弧形半徑為15 300mm，倒角面在結晶器下口弧形半徑10-280mm，倒角面從上口到下口自然過渡；過渡曲面與窄面和平臺交界處倒角半徑為0 8mm。
2.根據權利要求1所述的自帶錐度連鑄板坯倒角結晶器，其特徵在於從倒角面與寬面銅板交接處往窄面銅板方向倒角面自身有一個逐漸增加的錐度，增加的錐度值為 0. 4-3mm。
3.根據權利要求1所述的自帶錐度連鑄板坯倒角結晶器，其特徵在於倒角部位的水縫與銅板窄面水平方向成30 85°夾角，水縫長度為15 65mm，水縫寬度3 15mm。
4.根據權利要求1所述的自帶錐度連鑄板坯倒角結晶器，其特徵在於寬面銅板冷卻水流量為1000 8000L/min，窄面銅板冷卻水流量100 1300L/min。。
5.根據權利要求1所述的自帶錐度連鑄板坯倒角結晶器，其特徵在於在澆注連鑄板坯時單側窄面銅板錐度係數為0. 50 1. 50%。
全文摘要
一種自帶錐度連鑄板坯倒角結晶器，屬於煉鋼-連鑄技術領域。包括相對寬面銅板和相對窄面銅板；其特徵在於由兩相對寬面銅板和兩相對窄面銅板組裝在一起構成，窄面銅板內表面向寬面銅板內表面過渡的倒角面為圓弧曲面或平面，倒角面從結晶器上口到下口有自然倒錐度；窄面銅板兩端與寬面銅板形成的夾角為90°，兩端倒角面的平臺寬度為0～6mm；倒角面自帶有錐度。實現了多品種、多規格的成熟工業化應用，不僅消除了連鑄板坯的角橫裂紋，也避免了角縱裂紋缺陷。適用的連鑄板坯厚度規格範圍為130～420mm，寬度規格範圍為1000～3000mm。配套的連鑄工藝可靠、穩定。並且結構相對簡單、推廣性強。
文檔編號B22D11/04GK102328037SQ201110281520
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者關春陽, 劉洋, 劉茁松, 呂延春, 姜中行, 朱志遠, 李本海, 李永東, 李秀梅, 王文軍, 王海寶, 王玉龍, 白學軍, 許曉東, 隋大鵬, 韋耀環 申請人:首鋼總公司