一種連鑄機結晶器的拉坯工藝及其專用結晶器結構的製作方法
2023-08-05 17:53:21 2
專利名稱：一種連鑄機結晶器的拉坯工藝及其專用結晶器結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼鐵連鑄生產工藝以及應用該工藝的專用結晶器的結構改進。
背景技術：
連鑄是現代鋼鐵生產的主要生產方式，連鑄機是實現這一方式的專用設備，結晶器是連鑄機的核心部件，結晶器的性能，決定鑄機的產量、鋼坯的質量、和澆注鋼種。
現有連鑄機所採用的板坯結晶器是組合式結晶器，其結構是由兩塊寬邊銅板和兩塊窄邊銅板組合而成，在穩定的澆注過程中，其幾何結構是不變的，結晶器在改變板坯寬度時才調整一下窄邊銅板位置，調整好寬度和錐度後，結晶器寬邊銅板由液壓缸鎖緊，在澆鋼過程中，結晶器在平行於鋼水(鋼坯)的運動方向上振動，在垂直於鋼水運動方向是固定不變的，結晶器銅板的相對位置不變；為防止鋼坯拉漏，結晶器的錐度不敢調得太大，造成結晶器潛在的導熱能力沒有發揮出來；對於薄板坯結晶器，還存在容易產生搭橋、偏析等質量的問題；由於薄板坯結晶器容易產生質量問題，所以，澆注的鋼種受到限制。
鋼水在連鑄機結晶器中的凝固是一個釋放出的熱量和傳遞過程。坯殼邊運動邊放熱變凝固。形成液相穴相當長的鑄坯。連鑄機可分為三個傳熱冷卻區1)一次冷卻區鋼水在結晶器中形成足夠的坯殼，以保證不拉漏；2)二次冷卻區噴水以加速鑄坯內部熱量的傳遞，使鑄坯完全凝固；3)三次冷卻區鑄坯向空氣中輻射傳熱；鋼水在結晶器內的凝固過程是很複雜，由於銅壁的強烈冷卻作用，月牙面下鋼水就開始凝固成殼，凝殼隨著拉坯運動下降逐漸增厚，凝殼冷卻收縮與銅壁脫離而產生氣隙，從而減弱結晶器的冷卻效果，繼之，凝殼在鋼水靜壓力作用下有部分與銅壁重新接觸。在縱向氣隙形成、消失，在形成，呈間斷出現，應此在銅壁上的熱流也隨之變化。結晶器內熱傳遞路線為鋼水——凝固坯殼——氣隙——銅壁——冷卻劑(冷卻水)。其中傳熱的最大障礙是氣隙。為減少氣隙影響，提高結晶器的導熱效果，使坯殼凝趨於均勻，結晶器要有適宜的倒錐度。一般倒錐度為0.5～1.0％，倒錐度大的結晶器導出更多的熱，但是拉坯的阻力隨著增大；過大的倒錐度會坯殼拉裂(出現橫裂紋)，嚴重時鑄坯會卡在結晶器內。
發明內容
本發明針對上述連鑄機結晶器的拉坯工藝所存在的問題，提出一種能提高拉坯速度並防止拉漏、避免產生搭橋、偏析等質量的問題的連鑄機結晶器的拉坯新工藝，並進一步提出一種能適應該拉坯新工藝的結晶器的新結構。
本發明的技術方案是在對鋼水在結晶器中進行拉坯工藝時的凝固原理作深入研究分析的基礎上提出的，發明人認為；要提高拉坯速度須進一步減少坯殼與結晶器銅壁之間的氣隙等辦法來減少熱阻。減少熱阻需要增加倒錐度，倒錐度增加，拉坯阻力增加，拉漏的機會大大增加，所以要想辦法減少拉坯的阻力。為此本發明提出一種解決上述矛盾的工藝方法，即採用一種在外力的作用下能夠產生足夠彈性變形的結晶器，當鋼坯在結晶器下滑時使結晶器的寬邊銅板產生一個向外的微小橫移；當鋼坯在結晶器中向上滑動時使結晶器的寬邊銅板產生一個向內的微小橫移。這樣，可使結晶器有較大的倒錐度，較大的倒錐度，就有較大的導熱能力，當在鑄坯下滑時強制製造向外的一個微小的橫移，可使拉坯阻力減少，以達到防止拉漏的目的；當鋼坯向上相對滑動時，通過強制給寬邊銅板製造一個向內的微小的橫移，以減少搭橋、偏析現象的產生。
在本發明的拉坯工藝中，所述的結晶器的寬邊銅板的橫移量一般控制在為0.01mm～1mm的範圍內。
本發明設計了一種能很好地實施上述拉坯工藝方法的結晶器新結構，該結晶器和現有的結晶器一樣，也是由兩塊寬邊銅板和兩塊窄邊銅板構成組合式板坯結晶器，其特徵在於所說的窄邊銅板為在外力作用下能產生彈性形變的彈性體，從而使結晶器成為「剛度」很小的所謂「軟結晶器」。並用伺服液壓缸對寬邊銅板控制施壓並鎖緊結晶器。本結晶器採用伺服液壓缸來控制組合式結晶器的寬邊銅板，可對寬邊銅板提供可控制的變化的橫壓，使寬邊銅板產生橫移，以滿足拉坯工藝的要求。
所說的窄邊銅板彈性體的結構方案，主要為一種在體內形成空腔的結構，並具有呈內彎弧或外彎弧的壁面，該空腔具有冷卻液輸入、輸出口，用以向空腔輸入冷卻液。所說的窄邊銅板彈性體的腔壁銅板厚度可為3mm～12mm。
用這種結構的窄邊銅板和寬邊銅板組合而構成的組合式板坯結晶器，在伺服液壓缸的作用力下，該窄邊銅板可產生彈性形變，從而使寬邊銅板產生工藝所需的橫移。同時，由於空腔裡面用冷卻液冷卻，能夠滿足在1550℃以上的拉坯溫度條件，具有與寬邊銅板一樣的導熱能力。
圖1為本發明連鑄機結晶器的結構示意圖；圖2為圖1的A向視圖；圖3、圖4、圖5分別為本發明的一種窄邊銅板彈性體的主視圖、左視圖、俯視圖；圖6、圖7、圖8分別為本發明的第二種窄邊銅板彈性體的主視圖、左視圖、俯視圖；圖9、圖10、圖11分別為本發明的第三種窄邊銅板彈性體的主視圖、左視圖、俯視圖；圖12、圖13、圖14分別為本發明的第四種窄邊銅板彈性體的主視圖、左視圖、俯視圖；具體實施方式
以下結合附圖對本發明的實施方式作進一步的詳細說明圖1為本發明的一種實施模式，圖2顯示了本發明的結晶器的結構。該結晶器的結構由兩個窄邊銅板1和兩個寬邊銅板2組合而成，由四個伺服液壓缸3作用在寬邊銅板2的外壁使之鎖壓成組合式板坯結晶器。本實施例兩個窄邊銅板1的結構可為如圖9、10、11所示的窄邊銅板彈性體的結構，其體內具有一個充有冷卻水的空腔11，該空腔通過冷卻水進水口13和出水口14，向空腔輸入具有脈動壓力的冷卻水。在兩個寬邊銅板體內也具有充有冷卻水的空腔12。如圖1所示，該發明的結晶器置於柵格板4之上，5為驅動鋼坯移動的輥子。進行拉坯工藝時，鋼水在結晶器下滑的過程中，由於銅壁的強烈冷卻作用，月牙面下鋼水就開始凝固成殼，凝殼隨著拉坯運動下降逐漸增厚，凝殼冷卻收縮與銅壁脫離而產生氣隙，在圖1模型中，6為未凝固的鋼水，7為凝固鋼坯，8為氣隙。在拉坯過程中，採用以下工藝當鋼坯在結晶器向上滑時，伺服液壓缸對結晶器的寬邊銅板增加擠壓力，使寬邊銅板擠壓窄邊銅板彈性體變形，產生一個向內的微小橫移，以減少坯殼與銅壁之間的氣隙而減少熱阻；當鋼坯在結晶器中向下滑動時，伺服液壓缸對結晶器的寬邊銅板減少擠壓力，使寬邊銅板產生一個向外的微小橫移，使拉坯的阻力減少。要本拉坯工藝中，結晶器的倒錐度為3％，結晶器的橫移量為0.18mm，可提高拉坯速度達10％。
所述的兩個窄邊銅板1的結構也可採用如圖3、4、5或如圖6、7、8或如圖12、13、14各組圖所示的3種窄邊銅板彈性體的結構，本發明的窄邊銅板1的結構還可採用其他結構，不極限於上述所公開的結構。
權利要求
1.一種連鑄機結晶器的拉坯工藝，其特徵在於當鋼坯在結晶器下滑時使結晶器的寬邊銅板產生一個向外的微小橫移；當鋼坯在結晶器中向上滑動時使結晶器的寬邊銅板產生一個向內的微小橫移。
2.根據權利要求1所述的拉坯工藝，其特徵在於所述的結晶器的寬邊銅板的橫移量為0.01mm～1mm。
3.一種應用權利要求1所述的拉坯工藝的連鑄機結晶器，由兩塊寬邊銅板(2)和兩塊窄邊銅板(1)構成組合式板坯結晶器，其特徵在於所說的窄邊銅板(1)為在外力作用下能產生彈性形變的彈性體，用伺服液壓缸對寬邊銅板控制施壓並鎖緊結晶器。
4.根據權利要求3所述的結晶器，其特徵在於所說的窄邊銅板彈性體，為一種在體內形成空腔的結構，並具有呈內彎弧或外彎弧的壁面，該空腔具有冷卻液輸入、輸出口，用以向空腔輸入冷卻液。
5.根據權利要求4所述的結晶器，其特徵在於所說的窄邊銅板彈性體的腔壁銅板厚度為3mm～12mm。
全文摘要
本發明提供一種連鑄機結晶器的拉坯工藝及其專用結晶器結構。該工藝採用一種在外力的作用下能夠產生足夠彈性變形的結晶器，當鋼坯在結晶器下滑時使結晶器的寬邊銅板產生一個向外的微小橫移；當鋼坯在結晶器中向上滑動時使結晶器的寬邊銅板產生一個向內的微小橫移。這樣，可使結晶器有較大的倒錐度，使結晶器具有較大的導熱能力，從而提高拉坯速度並防止拉漏、避免產生搭橋、偏析等質量問題。採用本發明的專用結晶器結構和拉坯工藝，可提高拉坯速度達10％，具有良好的經濟效益。
文檔編號B22D11/059GK1502432SQ0215206
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月27日 優先權日2002年11月27日
發明者張祝得 申請人:張祝得