CN102179492B - 连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连铸中间包在换包过程中的大方坯的二次冷却方法，属于冶金生产技术领域。提供一种在在线换中间包连续浇铸大方坯的过程中，可以有效保证扇形段大方尾坯浇铸质量的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法。所述二次冷却方法包括中间包换包时，结晶器停机后，滞留在结晶器下方出口处外侧的扇形段大方尾坯的二次冷却，所述扇形段大方尾坯依次通过五个喷淋冷却区进行二次冷却，五个喷淋冷却区沿冷却方向的冷却强度依次为45～61.5L/(m2·min)，8.2～11.7L/(m2·min)，6.8～8.0L/(m2·min)，4.5～5.5L/(m2·min)，1.4～2.0L/(m2·min)。
Description
技术领域
本发明涉及一种大方坯的二次冷却方法，尤其是涉及一种连铸中间包在换包过程中的大方坯的二次冷却方法，属于冶金生产技术领域。
背景技术
大方坯连铸过程中，由于铸坯液芯较长，在凝固末端极易形成搭桥而产生中心疏松缺陷，严重时产生缩孔缺陷。因此，大方坯凝固特点决定了大方坯非常容易产生中心疏松缺陷和缩孔缺陷。根据这一特点，为了提高大方坯的连铸质量，目前国内外各大方坯连铸厂家都特别注意提高大方坯连铸过程中铸坯冷却的均匀性，以防止和减轻铸坯内部缺陷的产生。通常采取的措施包括采用气雾冷却方式、动态二冷控制、弱冷工艺、减少喷嘴堵塞、保证喷嘴雾化效果等，对铸造过程中的大方坯的均匀冷却起到了很好的效果。
为了提高生产效率，降低生产成本，目前大方坯连铸厂家均采用了在线换中间包连续浇铸的技术。在在线换中间包过程中，旧中间包抬起并开走，新中间包车开进并下落，然后钢水注入中间包到一定位置，最后对结晶器内钢水开浇，这一过程大约需要停机约5～10min的时间。而在这一段时间内，位于结晶器下方出口处外侧的扇形段大方尾坯所受冷却非常强，冷却均匀性较差，因此相比正常连铸过程生产的大方坯更容易产生中心缩孔、中心疏松和中心裂纹等缺陷。目前国内外公开文献中，对大方坯连铸换包过程中大方尾坯冷却速度的控制，采用的方法除了加大换包大方尾坯段的切废长度、尽量降低停机时间以外，在工艺控制方面通常的做法有两种，一种是采用0.2～0.3m/min起步最低拉速时的水量，这种方式下冷却仍然偏强；另一种是直接关停扇形段大方尾坯的冷却水，这种方式虽然保证了扇形段铸坯冷却的均匀性，但对于铸机设备的损害非常大，而且也容易造成扇形段内大方尾坯漏钢事故的发生。本发明所述的在线换中间包连续浇铸是指不停机的情况下，浇铸完一种材质的大方坯之后，又连续开始浇铸另一种材质的大方坯，采用在线换中间包连续浇铸技术可以省去连铸过程开浇前的复杂和繁琐的准备工作，节约生产准备时间，提高生产效率；扇形段大方尾坯是指，在前一种材质大方坯浇铸过程中，最后形成的一段位于结晶器下方出口处外侧扇形输送段轨道上的大方坯，该段大方坯在换中间包的过程处于中静止状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在在线换中间包连续浇铸大方坯的过程中，可以有效保证扇形段大方尾坯浇铸质量的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，包括中间包换包时，结晶器停机后，滞留在结晶器下方出口处外侧的扇形段大方尾坯的二次冷却，所述扇形段大方尾坯依次通过五个喷淋冷却区进行二次冷却，五个喷淋冷却区沿冷却方向的冷却强度依次为45～61.5L/(m2·min)，8.2～11.7L/(m2·min)，6.8～8.0L/(m2·min)，4.5～5.5L/(m2·min)，1.4～2.0L/(m2·min)。
进一步的是，对第一喷淋冷却区和第二喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度和两侧面的冷却强度进行分别控制，并且内外弧面的冷却强度小于两侧面的冷却强度。
上述方案的优选方式是，第一喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度为45～50L/(m2·min)，两侧面的冷却强度为56.5～61.5L/(m2·min)；第二喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度为8.2～10.2L/(m2·min)，两侧面的冷却强度为9.7～11.7L/(m2·min)。
进一步的是，第三喷淋冷却区至第五喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面和两侧面的冷却强度相同。
进一步的是，第一喷淋冷却区采用喷水强制冷却，其余各喷淋冷却区采用喷淋气雾冷却。
进一步的是，所述大方坯的截面尺寸为280～380×360～450mm。
进一步的是，在大方坯连铸设备的冷却系统中安装有大方尾坯冷却水表，大方尾坯二次冷却的冷却强度由大方尾坯冷却水表进行控制。
进一步的是，所述大方尾坯为34Mn2V或YQ450NQR1的碳钢。
本发明的有益效果是：由于在中间包换包过程中，结晶器处于停机状态，位于结晶器下方出口处扇形输送段轨道上的扇形段大方尾坯也处于静止状态，即此时大方尾坯在二冷区的热量，不会像处于正常铸坯过程中那样，随着大方坯的移动而保持相对一致，它会随着二冷的进行而大幅度的降低，形成极大的冷却强度，从而相对于正常连铸坯而言，更容易在大方尾坯内形成中心疏松缺陷和缩孔缺陷，采用本发明的二次冷却方法后，由于在各喷淋冷却区的冷却强度比正常生产时的冷却强度低得多，这样，便可以有效的降低大方尾坯的冷却强度，使大方尾坯保持均匀的冷却速度，避免在大方尾坯内部形成中心疏松缺陷和缩孔缺陷，达到有效提高大方尾坯浇铸质量的目的。同时，第一喷淋冷却区的冷却强度比其它喷淋冷却区的冷却强高得多，可以使与结晶器出口处相连的大方尾坯的温度得到有效控制，起到有效的保护连铸设备的目的，也不容易出现漏钢事故。
具体实施方式
本发明提供的一种在在线换中间包连续浇铸大方坯的过程中，可以有效保证扇形段大方尾坯浇铸质量的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，它包括中间包换包时，结晶器停机后，滞留在结晶器下方出口处外侧的扇形段大方尾坯的二次冷却，所述扇形段大方尾坯依次通过五个喷淋冷却区进行二次冷却，五个喷淋冷却区沿冷却方向的冷却强度依次为45～61.5L/(m2·min)，8.2～11.7L/(m2·min)，6.8～8.0L/(m2·min)，4.5～5.5L/(m2·min)，1.4～2.0L/(m2·min)。由于在中间包换包过程中，结晶器处于停机状态，位于结晶器下方出口处扇形输送段轨道上的扇形段大方尾坯也处于静止状态，即此时大方尾坯在二冷区的热量，不会像处于正常铸坯过程中那样，随着大方坯的移动而保持相对一致，它会随着二冷的进行而大幅度的降低，形成极大的冷却强度，从而在大方尾坯内形成中心疏松缺陷和缩孔缺陷，采用本发明的二次冷却方法后，由于在各喷淋冷却区的冷却强度比正常生产时的冷却强度低得多，这样，便可以有效的降低大方尾坯的冷却强度，使大方尾坯保持均匀的冷却速度，避免在大方尾坯内部形成中心疏松缺陷和缩孔缺陷，达到有效提高大方尾坯浇铸质量的目的。同时，第一喷淋冷却的冷却强度比其它喷淋冷却区的冷却强高得多，可以使与结晶器出口处相连的大方尾坯的温度得到有效控制，起到有效的保护连铸设备的目的，也不容易出现漏钢事故。
从大方坯的截面上看，由于大方坯在内外弧面上的宽度比两侧面的宽度大，所以在大方坯形成初期，其内部不同方向上的凝固特性也是不一样的，为了得到最佳质量的大方尾坯，对第一喷淋冷却区和第二喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度和两侧面的冷却强度进行分别控制，并且内外弧面的冷却强度小于两侧面的冷却强度；其最优选的冷却强度为，第一喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度为45～50L/(m2·min)，两侧面的冷却强度为56.5～61.5L/(m2·min)；第二喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度为8.2～10.2L/(m2·min)，两侧面的冷却强度为9.7～11.7L/(m2·min)；同时，对第一喷淋冷却区采用喷水强制冷却，以降低高温对连铸设备造成的损害，其余各喷淋冷却区采用喷淋气雾冷却，以保证大方尾所需要的均匀冷却速度。当大方坯处于第三个喷淋冷却区以后，其内部的凝固特性基本相同，为了节约喷淋水的使用量，最大限度的降低生产成本，第三喷淋冷却区至第五喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面和两侧面的冷却强度相同。这样既可以保证大方尾坯的铸造质量，又能有效的降低生产成本。
使用本发明的二次冷却方法的最佳大方坯的截面尺寸为280～380×360～450mm，材质为以34Mn2V或YQ450NQR1为代表的低碳钢、中高碳合金钢等。
为了提高对大方尾坯二次冷却的冷却用水量的控制，在大方坯连铸设备的冷却系统中安装有大方尾坯冷却水表，大方尾坯二次冷却的冷却强度由大方尾坯冷却水表进行控制。
实施例1：
连铸完断面为360mm×450mm，材质为34Mn2V的高压氧气瓶钢，其化学组分见表1，大方坯进入尾坯段。在中间包换包停机期间，将冷却系统的冷却水表切换为大方尾坯冷却水表，此时，扇形段尾坯各喷淋冷却区的水量分布为：第一喷淋冷却区内外弧面上的冷却强度为45L/(m2·min)，两窄面上的冷却强度为56.5L/(m2·min)；第二喷淋冷却区内外弧面上的冷却强度为8.2L/(m2·min)，两窄面上的冷却强度为9.7L/(m2·min)；第三喷淋冷却区内外弧面上以及两窄面上的冷却强度均为6.8L/(m2·min)；第四喷淋冷却区内外弧面上以及两窄面上的冷却强度均为4.5L/(m2·min)，；第五喷淋冷却区内外弧面上以及两窄面上的冷却强度均为1.4L/(m2·min)，待结晶器起步后，冷却水表切换为大方坯常规冷却水表，二次冷却方法恢复为所浇钢种的常规二次冷却方法。
通过对扇形段大方尾坯表面温度进行测定，尾坯表面回热较小，仅为50～70℃，远低于采用原二次冷却方法时的100～130℃。浇铸完毕后，对大方尾坯段内部质量进行低倍检验，中心疏松评级不大于0.5级，未发现中心缩孔和中心裂纹等缺陷。
表1 34Mn2V高压氧气瓶钢化学组分/％
| C | Si | Mn | P | S | Als | V |
| 0.30～0.37 | 0.17～0.35 | 1.40～1.70 | ≤0.020 | ≤0.020 | 0.02～0.05 | 0.07～0.12 |
实施例2：
连铸完断面为360mm×450mm，材质为YQ450NQR1的耐候钢，其化学组分见表2，大方坯进入尾坯段。在中间包换包停机期间，将冷却系统的冷却水表切换为大方尾坯冷却水表，此时，扇形段尾坯各喷淋冷却区的水量分布为：第一喷淋冷却区内外弧面上的冷却强度为50L/(m2·min)，两窄面上的冷却强度为61.5L/(m2·min)；第二喷淋冷却区内外弧面上的冷却强度为10.2L/(m2·min)，两窄面上的冷却强度为11.7L/(m2·min)；第三喷淋冷却区内外弧面上以及两窄面上的冷却强度均为8.0L/(m2·min)；第四喷淋冷却区内外弧面上以及两窄面上的冷却强度均为5.5L/(m2·min)，；第五喷淋冷却区内外弧面上以及两窄面上的冷却强度均为2.0L/(m2·min)，待结晶器起步后，冷却水表切换为大方坯常规冷却水表，二次冷却方法恢复为所浇钢种的常规二次冷却方法。
通过对扇形段大方尾坯表面温度进行测定，尾坯表面回热较小，为55～65℃。浇铸完毕后，对尾坯内部质量进行低倍检验，中心疏松评级为0.5级，未发现中心缩孔和中心裂纹等缺陷。
表2 YQ450NQR1耐候钢化学组分/％
| C | Si | Mn | P | S |
| 0.11～0.14 | 0.30～0.50 | 1.25～1.40 | 0.008～0.022 | 0.005～0.015 |
Claims (10)
1.连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，包括中间包换包时，结晶器停机后，滞留在结晶器下方出口处外侧的扇形段大方尾坯的二次冷却，其特征在于：扇形段大方尾坯依次通过五个喷淋冷却区进行二次冷却，五个喷淋冷却区沿冷却方向的冷却强度依次为45～61.5L/(m2·min)，8.2～11.7L/(m2·min)，6.8～8.0L/(m2·min)，4.5～5.5L/(m2·min)，1.4～2.0L/(m2·min)。
2.根据权利要求1所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：对第一喷淋冷却区和第二喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度和两侧面的冷却强度进行分别控制，并且内外弧面的冷却强度小于两侧面的冷却强度。
3.根据权利要求2所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：第一喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度为45～50L/(m2·min)，两侧面的冷却强度为56.5～61.5L/(m2·min)；第二喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面的冷却强度为8.2～10.2L/(m2·min)，两侧面的冷却强度为9.7～11.7L/(m2·min)。
4.根据权利要求1所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：第三喷淋冷却区至第五喷淋冷却区内大方尾坯内外弧面和两侧面的冷却强度相同。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：第一喷淋冷却区采用喷水强制冷却，其余各喷淋冷却区采用喷淋气雾冷却。
6.根据权利要求5所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：所述大方坯的截面尺寸为280～380×360～450mm。
7.根据权利要求6所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：在大方坯连铸设备的冷却系统中安装有大方尾坯冷却水表，大方尾坯二次冷却的冷却强度由大方尾坯冷却水表进行控制。
8.根据权利要求7所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：所述大方尾坯为34Mn2V或YQ450NQR1的碳钢。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：在大方坯连铸设备的冷却系统中安装有大方尾坯冷却水表，大方尾坯二次冷却的冷却强度由大方尾坯冷却水表进行控制。
10.根据权利要求9所述的连铸中间包换包过程中大方坯的二次冷却方法，其特征在于：所述大方尾坯为34Mn2V或YQ450NQR1的碳钢。
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