CN100560250C - 在R12～14m的弧形连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在R12～14m的弧形连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺：从炼钢炉出来的钢水注入钢包内，吊到半径为12～14m的弧形连铸机的钢包回转台上，钢水注入到中间包内，中间包内钢水过热度在10～25℃，钢水流入结晶器内，沿结晶器周边逐渐冷凝成钢壳，在结晶器外，使用电磁搅拌装置进行搅拌，启动拉矫机和结晶器振动装置，使带有液心的圆坯进入弧形导向段，采用3～5台拉矫机3～5点矫直，利用3～5拉矫机在圆坯凝固末端实施轻压下，总的压下量在10～20mm，待圆坯被矫直且完全凝固后，切成定尺圆坯，将定尺圆坯吊到缓冷坑进行24小时以上的缓冷。本发明生产效率高、制造成本低、质量稳定，在现有R12～14m的弧形连铸机上就可以生产φ500～φ700mm特大规格圆坯。

Description

在R12～14m的弧形连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺

技术领域

本发明涉及一种特大规格圆坯的连铸工艺，圆坯的直径是φ500～φ700mm。属钢铁生产技术领域。

背景技术

特大规格圆坯主要供给无缝钢管厂制作无缝钢管和锻件厂制作各种设备毛坯。特大规格圆坯的生产工艺是用模注工艺生产。由于模注工艺生产率低下，能耗高，成材率比连铸工艺低10％以上，导致生产成本很高，并且质量也不稳定，难以满足市场的需求。连铸圆坯由于克服了模注圆坯的缺点，目前正大量取代模注圆坯。现有生产大规格圆坯的连铸机半径一般都在12～14m，由于缺乏有效的控制手段，过热度最低能稳定控制在20～30℃，不能实现低过热度浇注；由于结晶器保护渣的保温效果不良和结晶器搅拌参数使用不当，有部分工厂在生产φ450～φ500mm大规格圆坯时，不同程度的出现了结晶器表面钢水出现结壳凝固的问题，给正常生产带来了很多困难，如果生产更大规格的圆坯，生产将无法顺利进行；由于圆坯的轻压下技术尚未开发出来，因此特大规格圆坯在浇注凝固时产生的大收缩量将无法补足，势必引起坯料中心产生严重的偏析和疏松；考虑到可能会在矫直时产生裂纹，弧形半径与圆坯的厚度间有一限值：D(厚度)≤R(弧形半径)/30，因此理论上R 12～14m的连铸机能够生产的最大规格≤φ500mm，如果要生产φ500～φ700mm特大规格的圆坯，必须重新建造R18m左右的连铸机，但R18m的连铸机投资很大，是R12～14m的连铸机投资额的两倍左右。因此有必要通过技术工艺的发明创造开发在现有R12～14m的连铸机上生产φ500～φ700mm特大规格圆坯的连铸工艺，满足市场的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种生产效率高、制造成本低、质量稳定的在现有R12～14m的弧形连铸机上生产φ500～φ700mm特大规格圆坯的连铸工艺，以克服已有技术的不足。

本发明的目的是这样实现的：一种在弧形半径R12～14m的连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：

从炼钢炉出来的钢水注入钢包内，经二次精炼处理后用行车吊到半径为12～14m的弧形连铸机的钢包回转台上，通过钢包回转台转到中间包的上方，钢水通过钢包底部的水口再注入到中间包内，中间包内设置连续测温装置，通过对中间包壁使用了纳米保温材料和使用连续测温装置测温，控制中间包内钢水过热度稳定控制在在10～25℃，中间包水口的位置被预先调好以对准下面的结晶器，打开中间包塞棒后，钢水流入下口由引锭杆头封堵的结晶器内，在结晶器内，钢水沿结晶器周边逐渐冷凝成钢壳，结晶器冷却水量控制在200～300m3/h，在结晶器外，使用电磁搅拌装置对结晶器内的钢水进行搅拌，搅拌电流50～150A，搅拌频率2～4Hz，结晶器表面保护渣的主要成分为(重量份)：SiO₂ 28～32、Al₂O₃ 14～18、CaO 26～30、C(固定碳)14～18，其主要理化性能检验指标为：碱度0.8～1.0、熔点1220～1240℃、粘度0.8～1Pa.S，当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，同时启动拉矫机和结晶器振动装置，浇注速度控制在0.2～0.4m/min，使带有液心的圆坯进入由多段夹辊组成的弧形导向段，在这里圆坯一边下行，一边经受弧形导向段外围二次冷却区中许多喷嘴喷出的雾化水的强制冷却继续凝固，二次冷却比水量控制在0.2～0.4l/kg，当引锭杆出拉矫机后将其与圆坯脱开，圆坯的矫直温度控制在850～950℃，采用3～5台拉矫机对圆坏实施3～5点矫直，3～5台拉矫机的安装位置不在同一水平位置上，而是自前至后有一个下降量，在圆坯进行矫直的同时，利用3～5台拉矫机在圆坯凝固末端实施轻压下，3～5台拉矫机总的压下量控制在10～20mm，待圆坯被矫直且完全凝固后，由火焰切割机切成6～12m的定尺圆坯，最后由行车使用专用夹具将表面温度600℃以上的定尺圆坯吊到缓冷坑进行24小时以上的缓冷，缓冷结束后的圆坯用行车吊到抛丸机进行表面抛丸检查。

本发明具有如下特点：

1、通过中间包壁使用纳米保温材料和中间包连续测温，实现了中间包钢水低过热度(10～25℃)浇注，保证了圆坯内部等轴晶区比率大于60％，从而也保证了圆坯具有良好的内部质量。

2、采用了结晶器电磁搅拌和专用结晶器保护渣，解决了φ500～φ700mm特大规格圆坯低速浇注时结晶器表面钢水易凝固的技术难题，保证了钢水的顺利浇注。

3、二次冷却区布置的喷嘴喷出的雾化水的强制冷却继续凝固，实现了圆坯表面的均匀冷却，保证了圆坯具有良好的表面质量。

4、φ500～φ700mm特大规格圆坯生产时，内部的中心偏析、中心疏松很严重，本发明使用3～5台拉坯矫直机对圆坯实施凝固末端轻压下。采用了0.2～0.4m/min低速浇注，保证圆坯凝固末端的位置在拉坯矫直区域；采用10～20mm的压下量，保证了圆坯内部的中心偏析、中心疏松的质量问题得到解决，并可以防止因轻压下使圆坯产生裂纹。

5、使用了二冷缓冷技术，二次冷却比水量0.2～0.4l/kg，使圆坯在矫直时的表面温度在850～950℃，避开脆性温度范围的700～850℃，避免了矫直时表面裂纹的产生。

6、φ500～φ700mm特大规格圆坯由于厚度厚，用12～14m半径的弧形连铸机生产时矫直难度很大，为此特别采用了多点矫直技术，矫直点3～5个，使圆坯在每个矫直点的延伸率在形成裂纹的临界值以下，从而保证了不产生内、外矫直裂纹。

7、由于φ500～φ700mm特大规格圆坯的浇铸速度很低，只有0.2～0.4m/min，常规的弧形连铸机控制设备无法稳定控制，为此重新设计制造了拉矫机，把拉矫辊的辊径增大到φ450mm以上，把控制减速机的电机从4～6级提高到10级以上，使圆坯拉矫状态得到稳定控制，保证了特大规格圆坯的顺利浇注。

8、φ500～φ700mm特大规格圆坯如果在铸机的冷床上正常冷却，将会因冷却速度快而导致圆坯开裂报废，为此采用了高温下线的夹具，使圆坯在表面温度600℃以上就及时进坑缓冷，防止了冷却裂纹的产生。

9、使用抛丸设备对圆坯进行抛丸，去除圆坯表面的氧化铁皮，对每一根圆坯进行表面缺陷检查和清理，保证了无缺陷圆坯的交付。

综上所述，本发明采用的φ500～φ700mm特大规格圆坯连铸工艺，保证了生产过程的顺利实施，并保证了圆坯的内外质量，能生产较长定尺的圆坯，可代替模注锻坯供无缝钢管厂制作无缝钢管和锻件厂制作各种设备毛坯。

附图说明

图1为本发明在弧形半径R12～14m的弧形连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺流程图。

图2为本发明所使用的五台拉矫机布置示意图。

图中：钢包1、钢包回转台2、中间包3、中间包壁纳米保温材料4、结晶器5、电磁搅拌装置6、夹辊7、液相穴(圆坯未凝固区域)8、圆坯9、拉矫机10、抛丸机11、缓冷坑12、火焰切割机13、连续测温装置14、保护渣15、结晶器振动装置16、冷却水喷嘴17、二次冷却区18、圆坯凝固末端(液相穴末端)19。

具体实施方式

参见图1，在弧形半径R12～14m的弧形连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺的具体工艺步骤如下：

实施是在一台多流的半径为12m的弧形连铸机上进行的，具体生产圆坯的规格为φ600mm，品种为高压管坯钢12Cr1MoVG。

从炼钢炉出来的100～120t钢水注入钢包1内，经二次精炼处理后用行车吊到弧形连铸机的钢包回转台2上，通过钢包回转台转到中间包3的上方，钢水通过钢包1底部的水口再注入到中间包3内，中间包壁使用纳米保温材料4，中间包内设置有连续测温装置14，通过对中间包内的钢水实施感应加热和使用连续测温装置测温，控制中间包内钢水过热度在10～25℃。中间包水口的位置被预先调好以对准下面的结晶器5。打开中间包塞棒后，钢水流入下口由引锭杆头封堵的水冷结晶器5内。在结晶器内，钢水沿水冷结晶器周边逐渐冷凝成钢壳，结晶器冷却水量控制在200～300m3/h。在结晶器外，使用电磁搅拌装置6对结晶器内的钢水进行搅拌，搅拌电流50～150A，搅拌频率2～4Hz。为了防止结晶器表面因圆坯断面大和拉速慢而结冷钢，重新设计了保护渣15的成份(重量份)，SiO₂ 28～32、Al₂O₃ 14～18、CaO26～30、C(固定碳)14～18，其主要理化性能检验指标为：碱度0.8～1.0、熔点1220～1240℃、粘度0.8～1Pa.S。当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，同时启动拉矫机10和结晶器振动装置16，使带有液心的圆坯9进入由四段夹辊7组成的弧形导向段。在这里圆坯一边下行，一边经受弧形导向段外围二次冷却区18中许多按一定规律布置的喷嘴17喷出的雾化水的强制冷却继续凝固，二次冷却比水量0.2～0.4l/kg。当引锭杆出拉矫机后将其与圆坯脱开，圆坯的矫直温度控制在850～950℃，采用5台拉矫机对圆坯实施5点矫直。在圆坯进行矫直的同时，利用5台拉矫机10在圆坯凝固末端19实施轻压下，5台拉矫机总的压下量控制在10～20mm。待圆坯被矫直且完全凝固后，由火焰切割机13切成6～12m的定尺圆坯，最后由行车使用专用夹具将表面温度600℃以上的定尺圆坯吊到缓冷坑12进行24小时以上的缓冷，缓冷结束后的圆坯用行车吊到抛丸机11进行表面抛丸检查。

经检验，圆坯的表面质量良好，横断面的低倍质量达到了国家(行业)标准的一级，经过用户试用，完全满足了用户要求。由于连铸圆坯从钢水到圆坯的成材率可达96％以上，比模注高10％以上，且流程短，成本下降明显；另外，由于连铸圆坯质量稳定，满足了市场的需求。

参见图2，本发明所使用拉矫机10，由1#拉矫机、2#拉矫机、3#拉矫机、4#拉矫机、5#拉矫机共五台拉矫机组成。每台拉矫机均由电机10.1、减速机10.2、上辊10.3、下辊10.4和机架10.5组成。所述上辊10.3和下辊10.4一上一下纵向装置于机架10.5上，上辊10.3一端与减速机10.2一端相连，减速机10.2另一端与电机10.1相连，上辊10.3与下辊10.4之间留有一段间距以便让圆坯通过，五台拉矫机的安装位置不在同一水平位置上，而是自前至后有一个下降量，五台拉矫机总的下降量控制在10~20mm，这样可以对圆坯实施五点矫直，在圆坯进行矫直的同时，利用五台拉矫机在圆坯凝固末端实施轻压下。

Claims (1)

1、一种在R12～14m的弧形连铸机上生产特大规格圆坯的连铸工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：

从炼钢炉出来的钢水注入钢包内，经二次精炼处理后用行车吊到半径为12～14m的弧形连铸机的钢包回转台上，通过钢包回转台转到中间包的上方，钢水通过钢包底部的水口再注入到中间包内，中间包壁使用了纳米保温材料，中间包内设置有连续测温装置，通过对中间包内的钢水实施纳米保温材料保温和使用连续测温装置测温，控制中间包内钢水过热度在10～25℃，中间包水口的位置被预先调好以对准下面的结晶器，打开中间包塞棒后，钢水流入下口由引锭杆头封堵的结晶器内，在结晶器内，钢水沿结晶器周边逐渐冷凝成钢壳，结晶器冷却水量控制在200～300m³/h，在结晶器外，使用电磁搅拌装置对结晶器内的钢水进行搅拌，搅拌电流50～150A，搅拌频率2～4Hz，当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，同时启动拉矫机和结晶器振动装置，浇注速度控制在0.2～0.4m/min，使带有液心的圆坯进入由多段夹辊组成的弧形导向段，在这里圆坯一边下行，一边经受弧形导向段外围二次冷却区中许多喷嘴喷出的雾化水的强制冷却继续凝固，二次冷却比水量控制在0.2～0.4 l/kg，当引锭杆出拉矫机后将其与圆坯脱开，圆坯的矫直温度控制在850～950℃，采用3～5台拉矫机3～5点矫直，所述3～5台拉矫机的安装位置不在同一水平位置上，而是自前至后有一个下降量，在圆坯进行矫直的同时，利用所述3～5台拉矫机在圆坯凝固末端实施轻压下，所述3～5台拉矫机总的压下量控制在10～20mm，待圆坯被矫直且完全凝固后，由火焰切割机切成6～12m的定尺圆坯，最后由行车使用专用夹具将表面温度600℃以上的定尺圆坯吊到缓冷坑进行24小时以上的缓冷，缓冷结束后的圆坯用行车吊到抛丸机进行表面抛丸检查，

所述结晶器表面的保护渣主要由以下重量份的成份组成：SiO₂28～32、Al₂O₃ 14～18、CaO26～30、C14～18，

在所述拉矫机中，拉矫辊的辊径为φ450mm以上，控制减速机的电机在10级以上。

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