CN101733382B - 一种连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连铸方法，该方法按照如下方式1和/或方式2控制钢水冷却：方式1：控制结晶器的冷却水量，使结晶器出口处形成的硬壳厚度与连铸坯厚度的比为1:8-15；控制二次冷却区的冷却水量，使靠近结晶器处的冷却强度高于靠近拉矫区处的冷却强度；以及控制拉矫区的冷却水量，使拉矫区连铸坯表面的降温速率为30-50℃/m；方式2：使二次冷却区的自由辊与相邻的驱动辊之间的距离和相邻的自由辊之间的距离不相等。使用本发明的方法进行连铸不仅能有效地防止低合金钢连铸结晶器液面波动，同时还能避免产生连铸坯表面纵裂纹和横裂纹等表面缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种连铸方法，更具体地，涉及一种能够防止结晶器内钢水液面波动的连铸方法。
背景技术
在使用连铸机铸造钢材时，经常会发生结晶器内钢水液面波动的情况，液面波动不但容易产生夹渣、裂纹和降速接痕等缺陷，直接影响连铸坯质量，而且还可能导致浇铸过程中的溢钢及漏钢事故。尤其是对于直弧型连铸机，在扇形区域，铸坯内弧侧和外弧侧分别受到压应力和张应力，而在矫直区域，铸坯内弧侧和外弧侧则分别受到张应力和压应力，铸坯在张应力作用下，由于振痕的缺口效应容易产生应力集中，加速裂纹的形成和扩展。采用直弧型连铸机生产时，若结晶器钢水液面波动大，保护渣的液渣则不能均匀、稳定地流入坯壳和结晶器壁间的间隙，造成弯月面处传热不均匀，初生坯壳厚薄不均匀，在钢液的静压力、摩擦力等应力作用下坯壳薄弱处易生成裂纹；同时，结晶器钢水液面波动大，还会造成铸坯表面振痕不规则，在深振痕波谷处，坯壳的传热效果差，易产生裂纹。此外，因结晶器内钢水液面波动大而改变拉出速度时，二次冷却区水量及其分配也随拉出速度变化而变化，但是由于二次冷却区铸坯表面温度变化滞后于拉出速度和水量的变化，导致铸坯表面温度波动大，从而使热应力增加，加快了裂纹的形成和扩展。由于在铸坯振痕处产生的横裂纹或角横裂纹在生产中无法清理，带缺陷的铸坯轧制后，热轧板卷表面将产生裂纹或线状裂纹缺陷。
CN 101081428A中公开了一种防止连铸包晶钢结晶器液面波动的方法，该方法通过控制结晶器冷却水量，矫直段的最后一段驱动辊的压力及一种新配方的包晶钢保护渣，消除了包晶钢的液面波动现象，包晶钢的铸坯裂纹发生率由原来的30％降低至10％以下。但是，使用该方法生产的铸坯的裂纹发生率仍然较高，并且，对于裂纹敏感性强的含铌或钒的合金钢的连铸过程来说，该方法并不适用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中防止结晶器内液面波动的连铸方法生产的铸坯裂纹发生率高，而且不适用于生产裂纹敏感性强的含铌或钒的合金钢的缺点，提供一种能够防止结晶器内钢水液面波动的连铸方法，使用该方法能够进一步降低铸坯裂纹发生率，并且该方法适用于连铸裂纹敏感性强的含铌或钒的合金钢。
本发明提供了一种连铸方法，该方法包括将钢水连续地加入到结晶器中，用流动的冷却水将钢水冷却，使钢水表面凝成硬壳，将该具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出，使其在二次冷却区和拉矫区用流动的冷却水冷却而全部凝固，在拉矫区的出口得到连铸坯，在所述二次冷却区具有用于传送具有硬壳的钢水的辊子，该辊子包括驱动辊和自由辊，其中，按照如下方式1和/或方式2控制钢水冷却：
方式1：控制结晶器的冷却水量，使结晶器出口处形成的硬壳厚度与连铸坯厚度的比为1:8-15；控制二次冷却区的冷却水量，使靠近结晶器处的冷却强度高于靠近拉矫区处的冷却强度；以及控制拉矫区的冷却水量，使拉矫区连铸坯表面的降温速率为30-50℃/m；
方式2：使二次冷却区的自由辊与相邻的驱动辊之间的距离和相邻的自由辊之间的距离不相等。
本发明通过降低结晶器的冷却强度，优化结晶器宽窄面水量分配使初生的坯壳均匀、缓慢、稳定地生长，防止因坯壳生长不均匀尤其是在坯壳薄弱处因钢液静压力、摩擦力等应力集中造成的表面微细裂纹；在二次冷却区强化靠近结晶器处的铸坯冷却，促进从结晶器出来的较薄初生凝固坯壳在无铜板支撑的条件下快速增厚，增强抵抗钢液静压力、扇形段对弧误差造成的机械应力等的变形能力；弱化拉矫区域的铸坯冷却，提高铸坯表面温度，使其在高温下具有良好的延塑性能，可增强连铸拉矫过程的变形能力，进而防止表面横裂纹和角部横裂纹的产生及扩展。此外，扇形段辊对为非等间距排列，扇形段各对辊子之间的间距较小且间距不等可以防止带液芯的坯壳受到周期性鼓肚变形使液芯容积发生较大变化而产生的结晶器钢水液面波动。使用本发明的方法进行连铸不仅能有效地防止低合金钢连铸结晶器液面波动，同时还能避免产生连铸坯表面纵裂纹和横裂纹等表面缺陷。
附图说明
图1为常规连铸方法使用的连铸设备示意图；
图2为本发明的连铸方法的二次冷却区的辊子排布示意图。
具体实施方式
本发明提供的连铸方法包括将钢水连续地加入到结晶器中，用流动的冷却水将钢水冷却，使钢水表面凝成硬壳，将该具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出，使其在二次冷却区和拉矫区用流动的冷却水冷却而全部凝固，在拉矫区的出口得到连铸坯，在所述二次冷却区具有用于传送具有硬壳的钢水的辊子，该辊子包括驱动辊和自由辊，其中，按照如下方式1和/或方式2控制钢水冷却：
方式1：控制结晶器的冷却水量，使结晶器出口处形成的硬壳厚度与连铸坯厚度的比为1:8-15；控制二次冷却区的冷却水量，使靠近结晶器处的冷却强度高于靠近拉矫区处的冷却强度；以及控制拉矫区的冷却水量，使拉矫区连铸坯表面的降温速率为30-50℃/m；
方式2：使二次冷却区的自由辊与相邻的驱动辊之间的距离和相邻的自由辊之间的距离不相等。
图1为常规连铸方法使用的连铸设备示意图，其中，1为结晶器，2为二次冷却区，3为拉矫区。
根据本发明提供的方法，所述控制结晶器的冷却水量的方法可以为：使结晶器的宽面冷却水量为28d-32d升/分钟，窄面冷却水量为3d-4d升/分钟，其中，d为连铸坯厚度，单位为毫米。所述连铸坯厚度就是在拉矫区出口得到的坯料的厚度，与结晶器的窄面与宽面之间的距离近似相等。所述连铸坯厚度可以为150-250毫米，优选为180-220毫米。
根据本发明提供的方法，在所述连铸坯厚度为180-220毫米的情况下，所述结晶器的宽面冷却水量可以为5800-6000升/分钟，所述结晶器的窄面冷却水量可以为700-750升/分钟。
根据本发明提供的方法，其中，所述控制二次冷却区的冷却水量的方法可以有多种，只要使得在二次冷却区靠近结晶器处的冷却强度高于靠近拉矫区处的冷却强度即可实现本发明，例如，可以根据拉出速度来确定二次冷却区的不同段的冷却水的量，这种方法的一个优选的例子为：在二次冷却区的扇形区由7个相同的段构成的情况下，从结晶器的出口开始，二次冷却区依次包括足辊段、零号段、扇形第1段、扇形第2段、扇形第3段、……和扇形第7段，使二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、扇形第3-4段、扇形第5-6段和扇形第7段的冷却水量与拉出速度的关系依次为：
其中，W足辊段、W零号段、W1-2段、W3-4段、W5-6段和W7段分别为二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、扇形第3-4段、扇形第5-6段和扇形第7段的冷却水量，单位：升/分钟；Vc为拉出速度，单位：米/分钟。
所述控制拉矫区的冷却水量的方法可以有多种，只要使得拉矫区的降温速率为30-50℃/m即可实现本发明，例如，可以根据拉出速度来确定拉矫区的不同段的冷却水量，该方法的优选的例子为：在拉矫区由6个相同的段构成的情况下，从二次冷却区的出口开始，使拉矫区的第1-2段和3-6段的冷却水量与拉出速度的关系依次为：
其中，W`1-2段和W`3-6段分别为拉矫区的第1-2段和3-6段的冷却水量，单位：升/分钟；Vc为拉出速度，单位：米/分钟。
所述拉出速度为在拉矫区的出口处将连铸坯拉出的速度。根据本发明提供的方法，其中，该拉出速度可以为常规的连铸方法的拉出速度，例如，可以为0.5-2米/分钟，优选为1-1.5米/分钟。
根据本发明提供的方法，所述二次冷却区用于传送所述具有硬壳的钢水的辊子可以包括驱动辊和自由辊，每两对驱动辊之间可以具有1-5对自由辊。其中，所述驱动辊与自由辊的直径之比可以为1.1-1.35：1。在一些实施方式中，驱动辊的直径可以为220-240毫米，优选为225-235毫米，自由辊的直径可以为180-200毫米，优选为185-195毫米。其中，所述二次冷却区的自由辊与相邻的驱动辊之间的距离和相邻的自由辊之间的距离的比可以为1.05-1.1：1。在一些实施方式中，位于二次冷却区的窄面的相邻的自由辊之间的距离可以为220-240毫米，优选为225-235毫米，更优选为228-232毫米；位于二次冷却区的窄面的自由辊与相邻的驱动辊之间的距离可以为240-260毫米，优选为245-255毫米，更优选为248-252毫米。
图2为本发明的连铸方法的辊子排布示意图。其中，4为驱动辊，5为自由辊。
需要说明的是，本发明的连铸方法可以用于铸造各种钢材，由于含钒或铌的合金钢的裂纹敏感性强，使用常规的连铸方法无法降低其裂纹发生率，因而尤其适用本发明的方法。
下面，将通过实施例对本发明进行更详细的描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的连铸方法。
本实施例使用X52管线用钢进行连铸。在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为6000L/min，窄面水量设定为730L/min，开浇后将铸机拉速稳定至1.4m/min，结晶器的振动频率为200Hz。二次冷却区的驱动辊和自由辊的辊径为200毫米；窄面相邻的自由辊之间距离为235毫米，窄面自由辊与相邻的驱动辊之间距离为235毫米。将二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矫区的第1-2段和第3-6段的冷却水量分别设定为395L/min、490L/min、182L/min、148L/min、106L/min、98L/min、98L/min和122L/min。结晶器出口处铸坯表面中心温度为1100℃，凝固坯壳厚度为17mm；拉矫区的降温速率为30℃/m。浇铸过程中结晶器钢水液面稳定，用SH型液位检测装置测得液面波动幅度≤±6mm。浇铸完毕后，将生产的铸坯(厚度为200mm)随机抽取10块，人工检查铸坯表面质量情况，同时沿铸坯长度方向截取长500mm的试样，并将其表面刨掉3mm后检查皮下质量，结果表明铸坯振痕深度≤0.6mm，铸坯表面无纵裂纹、横裂纹、角部横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见表面裂纹缺陷，成品合格率为100％。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的连铸方法。
本实施例使用P590L含钒汽车梁用钢进行连铸。在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为5900L/min，窄面水量设定为720L/min，开浇后将铸机拉速稳定至1m/min，结晶器的振动频率为160Hz。二次冷却区的驱动辊的辊径为230毫米，自由辊的辊径为190毫米；窄面相邻的自由辊之间距离为229毫米，窄面自由辊与相邻的驱动辊之间距离为249.5毫米。将二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矫区的第1-2段和第3-6段的冷却水量分别设定为309L/min、339L/min、132L/min、111L/min、81L/min、76L/min、76L/min和90L/min。结晶器出口处铸坯表面温度为1060℃，凝固坯壳厚度为20.1mm；拉矫区的降温速率为40℃/m。浇铸过程中结晶器钢水液面稳定，用SH型液位检测装置测得液面波动幅度≤±4mm。浇铸完毕后，将生产的铸坯(厚度为200mm)随机抽取10块，人工检查铸坯表面质量情况，同时沿铸坯长度方向截取长500mm的试样，并将其表面刨掉3mm后检查皮下质量，结果表明铸坯振痕深度≤0.7mm，铸坯表面无纵裂纹、横裂纹、角部横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见表面裂纹缺陷，成品合格率为100％。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的连铸方法。
本实施例使用SAPH440汽车车轮用钢进行连铸。在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为5800L/min，窄面水量设定为710L/min，开浇后将铸机拉速稳定至0.6m/min，结晶器的振动频率为120Hz。二次冷却区的驱动辊的辊径为232毫米，自由辊的辊径为195毫米；窄面相邻的自由辊之间距离为232毫米，窄面自由辊与相邻的驱动辊之间距离为252毫米。将二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矫区的第1-2段和第3-6段的冷却水量分别设定为253L/min、226L/min、94L/min、87L/min、66L/min、65L/min、65L/min和72L/min。结晶器出口处铸坯表面温度为1000℃，凝固坯壳厚度为25mm；拉矫区的降温速率为50℃/m。浇铸过程中结晶器钢水液面稳定，用SH型液位检测装置测得液面波动幅度≤±3mm，浇铸完毕后，将生产的铸坯(厚度为200mm)随机抽取10块，人工检查铸坯表面质量情况，同时沿铸坯长度方向截取长500mm的试样，并将其表面刨掉3mm后检查皮下质量，结果表明铸坯振痕深度≤0.8mm，铸坯表面无纵裂纹、横裂纹、角部横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见表面裂纹缺陷，成品合格率为100％。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的连铸方法。
本实施例使用X52管线用钢进行连铸。在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为6980L/min，窄面水量设定为870L/min，开浇后将铸机拉速稳定至1.4m/min，结晶器的振动频率为200Hz。二次冷却区的驱动辊的辊径为230毫米，自由辊的辊径为190毫米；窄面相邻的自由辊之间距离为229毫米，窄面自由辊与相邻的驱动辊之间距离为249.5毫米。将二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矫区的第1-2段和第3-6段的冷却水量分别设定为510L/min、727L/min、317L/min、235L/min、181L/min、161L/min、161L/min和210L/min。结晶器出口处铸坯表面温度为1050℃，凝固坯壳厚度为30mm；拉矫区的降温速率为55℃/m。浇铸过程中用SH型液位检测装置测得液面波动幅度≤±5mm。浇铸完毕后，将生产的铸坯(厚度为200mm)随机抽取10块，人工检查铸坯表面质量情况，同时沿铸坯长度方向截取长500mm的试样，并将其表面刨掉3mm后检查皮下质量，结果表明铸坯振痕深度≤0.8mm，铸坯表面有轻微、细小的纵裂纹缺陷，无表面横裂纹、角部横裂纹及皮下网状裂纹缺陷，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见表面裂纹缺陷，成品合格率为100％。
对比例1
本对比例用于说明现有技术的连铸方法。
本对比例使用X52管线用钢进行连铸。在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为6980L/min，窄面水量设定为870L/min，开浇后将铸机拉速稳定至1.4m/min，结晶器的振动频率为200Hz。二次冷却区的驱动辊和自由辊的辊径均为200毫米；窄面相邻的自由辊之间距离为235毫米，窄面自由辊与相邻的驱动辊之间距离为235毫米。将二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矫区的第1-2段和第3-6段的冷却水量分别设定为510L/min、727L/min、317L/min、235L/min、181L/min、161L/min、161L/min和210L/min。结晶器出口处铸坯表面温度为1050℃，凝固坯壳厚度为19mm；拉矫区的降温速率为49℃/m。浇铸过程中用SH型液位检测装置测得液面波动幅度≤±12mm。浇铸完毕后，将生产的铸坯(厚度为200mm)随机抽取10块，人工检查铸坯表面质量情况，同时沿铸坯长度方向截取长500mm的试样，并将其表面刨掉3mm后检查皮下质量，结果表明铸坯振痕深度≤1mm，铸坯表面存在纵裂纹、横裂纹、角横裂纹和皮下网状裂纹缺陷，成品合格率为36％。
从以上实施例1-4和对比例1的结果可以看出，使用本发明提供的连铸方法进行连铸能够降低结晶器内钢水液面的波动，特别是同时使用本发明的方式1和方式2时(实施例2和3)，不仅能有效地防止低合金钢连铸结晶器液面波动，同时还能避免产生连铸坯表面纵裂纹和横裂纹等表面缺陷。
Claims (10)
1.一种连铸方法，该方法包括将钢水连续地加入到结晶器中，用流动的冷却水将钢水冷却，使钢水表面凝成硬壳，将该具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出，使其在二次冷却区和拉矫区用流动的冷却水冷却而全部凝固，在拉矫区的出口得到连铸坯，在所述二次冷却区具有用于传送具有硬壳的钢水的辊子，该辊子包括驱动辊和自由辊，其特征在于，按照如下方式1、或如下方式1和方式2控制钢水冷却：
方式1：控制结晶器的冷却水量，使结晶器出口处形成的硬壳厚度与连铸坯厚度的比为1∶8-15；控制二次冷却区的冷却水量，使靠近结晶器处的冷却强度高于靠近拉矫区处的冷却强度；以及控制拉矫区的冷却水量，使拉矫区连铸坯表面的降温速率为30-50℃/m；
方式2：使二次冷却区的自由辊与相邻的驱动辊之间的距离和相邻的自由辊之间的距离不相等。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制结晶器的冷却水量的方法为：使结晶器的宽面冷却水量为28d-32d升/分钟，窄面冷却水量为3d-4d升/分钟，其中，d为连铸坯厚度，单位是毫米。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述连铸坯厚度为150-250毫米。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述结晶器的宽面冷却水量为5800-6000升/分钟，所述结晶器的窄面冷却水量为700-750升/分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制二次冷却区的冷却水量的方法为：使二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、扇形第3-4段、扇形第5-6段和扇形第7段的冷却水量与拉出速度的关系依次为：
所述控制拉矫区的冷却水量的方法为：使拉矫区的第1-2段和第3-6段的冷却水量与拉出速度的关系依次为： 
其中，W足辊段、W零号段、W1-2段、W3-4 段、W5-6段和W7段以及W`1-2段和W`3-6段分别为二次冷却区的足辊段、零号段、扇形第1-2段、扇形第3-4段、扇形第5-6段和扇形第7段以及拉矫区的第1-2段和3-6段的冷却水量，单位：升/分钟；Vc为拉出速度，单位：米/分钟。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述拉出速度为0.5-2米/分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二次冷却区的自由辊与相邻的驱动辊之间的距离和相邻的自由辊之间的距离的比为1.05-1.15∶1。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述自由辊与相邻的驱动辊之间的距离为245-255毫米；所述相邻的自由辊之间的距离为225-235毫米。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述驱动辊与自由辊的直径之比为1.1-1.35∶1。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述驱动辊的直径为220-240毫米，所述自由辊的直径为180-200毫米。
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