大方坯二冷壓下凸足輥結構和壓下工藝的製作方法

2023-10-06 05:34:04

本發明涉及一種大方坯二冷壓下凸足輥結構和壓下工藝，特別是一種涉及鋼鐵冶金技術領域的大方坯二冷壓下凸足輥結構和壓下工藝。

背景技術：

二冷區連鑄坯壓下是改善連鑄坯中心偏析與疏鬆的有效技術，其原理是：通過在連鑄坯凝固末期附近施加壓力對鑄坯產生一定的壓下量，阻礙含富集偏析元素的鋼液流動從而減弱中心偏析，同時補償連鑄坯的凝固收縮量以減輕中心疏鬆；施加的壓力主要是機械應力。其中壓下量是決定壓下實施多少的重要參數。

隨著鑄坯斷面尺寸的增大，一方面，補償凝固收縮的體積顯著增大，液芯擠壓變形量增加；另一方面，加厚的凝固坯殼導致壓下過程變形抗力增大。因此，傳統的輕壓下技術已不能滿足大斷面連鑄坯的生產需求。鑑於此，國內外研究者提出了通過增加連鑄坯凝固末端壓下量，以擠壓排出溶質偏析鋼液，同時焊合中心縮孔的凝固末端大壓下/重壓下技術。由於很多連鑄機設備能力限制，重壓下技術難以實現，因此研究者提出了凸型輥壓下技術，不增加壓下力的前提下，減小壓下面積，增大鑄坯中部壓下壓力。

期刊文獻((isijinternational,vol.52(2012),no.7,pp.1266–1272))中，韓國浦項的學者進行過實驗研究。他們提出的凸型輥主要特點是：直徑450mm的輥中間300mm區域為凸型起面，其中凸起面與平面之間為半徑40mm的雙1/4圓形過渡弧。這種輥結構可以顯著提高液芯受擠壓能力，改造後14mm的壓下量可達到改造前30mm壓下量的工藝效果。然而，這一設計結構將不可避免的導致雙1/4圓形過渡弧位置處的應力集中，從而造成鑄坯邊角裂紋。

專利文獻「一種用於大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥及使用方法」，發明的拉矯機漸變曲率凸型輥由輥軸和輥身組成，其中輥身由邊緣區、漸變曲率區和平輥區組成，所述的曲率漸變區由起弧區和變弧區組成，起弧區的起弧點到變弧點之間弧線曲率逐漸增加，變弧區的變弧點到終弧點之間弧線曲率逐漸減小，平輥區相對於邊緣區呈凸出狀。採用至少4架具有漸變曲率凸型輥的拉矯機對大方坯連鑄坯進行壓下，最終得到中心偏析與疏鬆得到改善的連鑄坯。該發明的漸變曲率凸型輥實現了平輥區與凸輥區的平滑過渡，有效避免了因過渡區應力集中導致的裂紋缺陷。

然而上述文獻都採用從鑄坯上部用凸型輥壓下，生產的鑄坯的上部有明顯的下凹，下部很平整。並且隨著鑄坯冷卻的進行，邊部溫度越來越低，由於多個機架的凸型輥參數一樣，變形抗力越來越大，壓下效果越來越差。

採用凸型輥壓下，鑄坯上部受力集中在中部區域；鑄坯底部採用平輥支撐，根據力的相互作用，鑄坯整個底部均勻受力。但是由於鑄坯角部溫度低，凝固殼較厚變形抗力更大，因此鑄坯底部的壓縮量較小，因此，採用凸型輥壓下，在相同壓力下，可以使鑄坯上部中心區域受力提高約2倍，但實際的應用效果仍然有限。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題是提供了一種可以有效解決大方坯連鑄坯中心偏析和中心疏鬆問題的大方坯二冷壓下凸足輥結構。

本發明為解決上述問題所採用的大方坯二冷壓下凸足輥結構，包括壓下區上足輥和壓下區下足輥，所述壓下區下足輥位於壓下區上足輥的下方，所述壓下區上足輥中部設置有凸臺，所述壓下區下足輥中部設置有凸臺，所述壓下區下足輥的凸臺比壓下區上足輥的凸臺長。

進一步的是，所述壓下區下足輥的凸臺比壓下區上足輥的凸臺長50mm至200mm。

進一步的是，所述壓下區下足輥的凸臺與二冷區前端的平輥保持水平。

進一步的是，所述壓下區下足輥凸臺的凸起高度範圍為10mm至35mm：

包括多組壓下區上足輥和壓下區下足輥，所述壓下區上足輥和壓下區下足輥的凸臺長度沿拉坯方向逐漸減小。

進一步的是，所述凸臺長度減小的範圍為20mm至50mm。

本發明所解決的另一個技術問題是提供了一種可以有效控制大方坯連鑄坯中心偏析和中心疏鬆問題的大方坯二冷壓下工藝。

本發明為解決上述問題所採用的大方坯二冷壓下區壓下工藝，設置多組壓下區上足輥和壓下區下足輥，所述壓下區上足輥的壓下量在拉坯方向逐漸增加。

進一步的是，所述壓下量增加的範圍為2mm至3.5mm。

本發明的有益效果是：本申請在壓下區下足輥中部設置有凸臺，使鑄坯底部的支撐輥形成凸輥，這樣可以有效利用鑄坯上部傳遞的力，增強鑄坯底部中心區域含富集偏析元素的鋼液流動，同時補償底部中心區域連鑄坯的凝固收縮量以減輕中心疏鬆，使鑄坯底部中心區域的壓下效果也得到顯著得提高，有效解決了由於鑄坯角部溫度低，凝固殼較厚變形抗力更大，造成鑄坯低部的壓縮量較小而引起的大方坯連鑄坯中心偏析和中心疏鬆問題。為了提高結構的支撐能力，本申請使壓下區下足輥的凸臺比壓下區上足輥的凸臺長，這樣在解決壓下過程中鑄坯偏析和中心疏鬆問題的同時使鑄坯能得到更好的支撐。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖中標記為：壓下區上足輥1、壓下區下足輥2、凸臺3、鑄坯料4。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示的大方坯二冷壓下凸足輥結構，包括壓下區上足輥1和壓下區下足輥2，所述壓下區下足輥2位於壓下區上足輥1的下方，所述壓下區上足輥1中部設置有凸臺3，所述壓下區下足輥2中部設置有凸臺3，所述壓下區下足輥2的凸臺3比壓下區上足輥1的凸臺3長。本申請在壓下區下足輥2中部設置有凸臺3，使鑄坯底部的支撐輥形成凸輥，這樣可以有效利用鑄坯上部傳遞的力，增強鑄坯底部中心區域含富集偏析元素的鋼液流動，同時補償底部中心區域連鑄坯的凝固收縮量以減輕中心疏鬆，使鑄坯底部中心區域的壓下效果也得到顯著得提高，有效解決了由於鑄坯角部溫度低，凝固殼較厚變形抗力更大，造成鑄坯低部的壓縮量較小而引起的大方坯連鑄坯中心偏析和中心疏鬆問題。為了提高結構的支撐能力，本申請使壓下區下足輥2的凸臺3比壓下區上足輥1的凸臺3長，這樣在解決壓下過程中鑄坯偏析和中心疏鬆問題的同時使鑄坯4能得到更好的支撐。

本申請對壓下區下足輥2的凸臺3長度進行控制，使其將成鑄坯低部壓縮量提高的同時保證可靠的支撐，當壓下區下足輥2的凸臺3比壓下區上足輥1的凸臺3長50mm至200mm的範圍時，得到的鑄坯質量最優。

所述壓下區下足輥2的凸臺3與二冷區前端的平輥保持水平。採用壓下區下足輥2的凸臺3與二冷區前端的平輥水平的結構特徵可以有效避免在壓下時鑄坯所受彎曲力影響的問題。

所述壓下區下足輥2凸臺3的凸起高度範圍為10mm至35mm：採用前述凸起高度可以在保持結構穩定性的同時，提高鑄坯底部中心區域的壓下效果。

包括多組壓下區上足輥1和壓下區下足輥2，所述壓下區上足輥1和壓下區下足輥2的凸臺3長度沿拉坯方向逐漸減小。坯料在處理過程中其凝固殼的厚度逐漸增厚，在拉坯方向逐漸減小壓下區上足輥1和壓下區下足輥2的凸臺3長度可以逐步增加壓下力，可以有效防止壓下效果減弱。

所述凸臺3長度減小的範圍為20mm至50mm。將長度減小的範圍控制在前述的範圍內可以使本申請的結構更好的適應凝固殼厚度的增加，保證在每個機組位置都有足夠的壓下效果。

本發明的大方坯二冷壓下工藝，設置多組壓下區上足輥1和壓下區下足輥2，所述壓下區上足輥1的壓下量在拉坯方向逐漸增加。為了避免坯料在處理過程中其凝固殼的厚度逐漸增厚而使壓下效果減弱，本申請採用上足輥的壓下量在拉坯方向逐漸增加的方法來消除凝固殼的厚度增厚的影響。

所述壓下量增加的範圍為2mm至3.5mm。將壓下量增加的的範圍控制在前述的範圍內可以使本申請的結構更好的適應凝固殼厚度的增加，保證在每個機組位置都有足夠的壓下效果。

實施例

本實施例的應用於360mm×450mm大方坯連鑄機，其有12臺拉矯機，其中可壓下拉矯機10臺，以生產軸承鋼、重軌鋼等中、高碳合金鋼為主。

本實施例的用於大方坯連鑄的拉矯機凸型輥結構，上下足輥均為凸輥，拉矯機的第一個機架上輥凸臺3220mm，下輥凸臺3280mm，之後每個機架上下足輥凸臺3都減小30mm。

採用本實施例的拉矯機凸型輥在大方坯連鑄進行壓下時按照以下步驟進行：

針對軸承鋼，其中進行壓下拉矯機5臺，在拉速0.45m/min條件下，2#-6#拉矯機壓下量分別為：3.0mm，3.6mm，5.0mm，7.4mm，9.0mm，總壓下量28.0mm。最終生產連鑄坯中心偏析與疏鬆評級從1.0-1.5級降低至0.5-1.0級別，成品軋材中心疏鬆≤1.5級比例從30％提高至90％以上。