CN102380596A

CN102380596A - 一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法

Info

Publication number: CN102380596A
Application number: CN2011103698295A
Authority: CN
Inventors: 李子林; 王三忠; 程德朝; 刘海强; 裴凤娟; 黄重; 高新军; 袁世堂; 盛士峰; 厚健龙; 徐党委; 袁爽; 陈波
Original assignee: Anyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Anyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: CN102380596B

Abstract

本发明公开了一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法，双流板坯连铸机的二次冷却共分12个冷却区，共有10个冷却水表，分为五档，按照强冷：二冷比水量1.0～1.1L/kg，中冷：二冷比水量0.8～0.9L/kg，弱冷：二冷比水量0.7～0.8L/kg，中弱冷：二冷比水量0.45～0.6L/kg，微弱冷：二冷比水量0.4～0.45L/kg划分，以分别适应不同钢种的冷却需求；二次冷却区支撑辊的辊缝从上到下符合铸坯线收缩的规律，呈连续形递减，且上一扇形段出口与下一扇形段入口的辊间开口度保持一致。本发明降低内部裂纹发生率，优化铸坯低倍组织结构，提高钢材性能合格率的良好效果。

Description

一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法

技术领域

本发明属于板坯连铸领域，具体涉及一种通过调整二冷水量和优化辊缝来改善板坯内部质量的一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法。

背景技术

目前，为了获得良好的连铸坯质量，一般根据钢种和产品的不同要求，在连续浇铸过程中分阶段采用不同的工艺技术，如钢包长水口保护浇注、中间包冶金技术、浸入式水口设计、保护渣性能优化、结晶器液面波动控制、二次冷却区控制、电磁搅拌技术和动态轻压下技术等，以达到有效控制连铸坯质量、保证产品性能的目的。

连铸坯的内部缺陷主要决定于在二次冷却区铸坯冷却过程和铸坯支撑系统，其主要表现形式为裂纹、偏析、疏松和夹杂等。经过轧制或热处理后，有些缺陷可以焊合，对产品性能并无影响。但严重的内部缺陷，会降低产品的机械性能和耐腐蚀性能，造成船板钢等断口检验不合格，影响钢的加工和使用性能，降低中厚板探伤合格率等，对产品质量产生很大危害。因此，现阶段理论上主要从板坯凝固过程中传热、传质和应力作用三个方面入手来改善板坯的内部质量，即采用合理的二次冷却制度，使铸坯均匀冷却；控制二冷区铸坯受力和变形，减少裂纹；控制液相穴钢水流动，促进和改善夹杂物上浮与分布。

发明内容

由鉴于此，本发明提供了一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法，通过加大二次冷却比水量和连续收缩辊缝来改善板坯内部质量，其打破了常规双流板坯连铸机二冷采用弱冷和阶梯形收缩辊缝的现状，为降低铸坯裂纹发生率，防止鼓肚、减轻偏析和优化板坯低倍组织结构，提供了一套实际可操作性强的板坯内部质量控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法，其中，双流板坯连铸机的二次冷却共分12个冷却区，共有10个冷却水表，分为五档，按照强冷：二冷比水量1.0～1.1 L/kg，中冷：二冷比水量0.8～0.9 L/kg，弱冷：二冷比水量0.7～0.8 L/kg，中弱冷：二冷比水量0.45～0.6 L/kg，微弱冷：二冷比水量0.4～0.45 L/kg划分，以分别适应不同钢种的冷却需求；

二次冷却区支撑辊的辊缝从上到下符合铸坯线收缩的规律，呈连续形递减，且上一扇形段出口与下一扇形段入口的辊间开口度保持一致。

进一步，低碳钢或裂纹不敏感钢的二冷比水量为1.0～1.1 L/kg。

进一步，裂纹敏感钢或低合金钢的二冷比水量为0.45～0.55 L/kg。

本发明的有益效果为：

为了改善连铸坯的低倍组织结构，一般会在板坯连铸二次冷却区采取弱冷却，适当减少水量以增加等轴晶比例，但带液芯矫直时，由于固液交界面的糊状区晶体强度和塑性都非常小，当凝固壳受应力作用（如热应力、鼓肚力、矫直力）的变形超过其临界值时，就会在铸坯两相区凝固界面上产生裂纹，因此，本发明优化了双流板坯连铸机的原有二冷水表，加大二冷比水量，使其冷却能力增强，以尽量避免带液芯矫直，降低铸坯裂纹发生率。

钢水由液态转变为固态，随着温度下降将发生液态收缩、凝固收缩和固态收缩，其中固态收缩表现为整个铸坯的线收缩，其对铸坯的内部质量有着重要的影响。因此，结晶器应保持一定的倒锥度，二次冷却区支撑辊的辊缝从上到下则应符合铸坯线收缩的规律。由于考虑到设备维护简单，一般将二次冷却区设计为呈阶梯形收缩的辊缝，即每一扇形段的出口和入口的辊缝开口度相同，仅在两个扇形段之间进行辊缝收缩。由于上一扇形段出口与下一扇形段入口的辊缝不同，拉坯过程中会在两个扇形段之间出现鼓肚，进而加重板坯内部溶质元素的偏析，给后续钢板轧制带来不能弥补的缺陷。为了使二冷区支撑辊更加符合铸坯线收缩规律，本发明把辊子开口度优化为连续收缩的辊缝，即上一扇形段出口与下一扇形段入口的辊间开口度保持一致，这样铸坯仅在该扇形段内进行连续变形，还可在板坯的凝固末端加大辊缝收缩量来补偿铸坯最后凝固的收缩，从而抑制残余钢水的流动，防止板坯鼓肚，减轻中心偏析，优化铸坯低倍组织结构，提高钢材性能合格率，尤其是延伸合格率。

本发明在双流板坯连铸机上通过加大二次冷却比水量，在凝固末端设置强冷区，同时采用连续形辊缝收缩技术，使二次冷却区支撑辊的辊缝呈连续形递减，且上一扇形段出口与下一扇形段入口的辊间开口度保持一致，从而避免带液芯矫直板坯，达到防止板坯鼓肚，减轻中心偏析，增加等轴晶率，降低板坯内部裂纹发生率，优化铸坯低倍组织结构，提高钢材性能尤其是钢板延伸合格率。

具体实施方式

加大二冷水量：

铸坯中心偏析是与凝固末期液相穴末端糊状区的体积有关的。在凝固末端设置强冷区，且强冷区长度和冷却水量是可调的，强冷能压实铸坯芯部，防止坯壳鼓胀，增加等轴晶区，使中心偏析大为改善。

本发明在双流板坯连铸机现有冷却水表的基础上进行生产试验，根据传热理论、铸坯凝固冶金准则和铸坯质量情况反馈，优化二次冷却区各段的冷却水量，确定各段最佳冷却水量分配比（见表1），最后制定出一套适合不同拉速、断面和钢种的冷却水表。双流板坯连铸机的二次冷却共分12个冷却区，分别采用喷淋水/气雾冷却方式，其原冷却水表的比水量在0.3～0.9 L/kg。首先，针对某一钢种，生产时采用比原冷却水表比水量大0.1～0.2 L/kg的水表，其他工艺参数不变，跟踪铸坯质量情况。接着，根据铸坯质量情况反馈，调整各段冷却水量分配，如针对裂纹敏感钢，加大结晶器足辊、弯曲段上部冷却水量，加大矫直前扇形段的外弧冷却水量，再观察铸坯质量情况。最后，经过反复调试，确定适合不同拉速、不同断面和不同钢种的冷却水表。

优化之后，双流板坯连铸机的二次冷却共分12个冷却区，共有10个冷却水表，按照强冷（二冷比水量1.0～1.1 L/kg）、中冷（二冷比水量0.8～0.9 L/kg）、弱冷（二冷比水量0.7～0.8 L/kg）、中弱冷（二冷比水量0.45～0.6 L/kg）、微弱冷（二冷比水量0.4～0.45 L/kg）分为五档，以分别适应不同钢种的冷却需求。与原冷却水表相比，二冷比水量约提高0.1～0.2 L/kg。优化的基本原则是在保证板坯表面质量的前提下，增加结晶器足辊及弯曲段上部的冷却水量，加强外弧侧冷却，加强矫直段之前弧形段的冷却，尽可能不带液芯矫直，降低板坯内裂发生率。优化后，低碳钢或裂纹不敏感钢的二冷比水量为1.0～1.1 L/kg，裂纹敏感钢或低合金钢的二冷比水量为0.45～0.55 L/kg，其各段最佳冷却水量分配范围见表1（铸坯断面210～230mm×1650mm、拉速1.0m/min）。

表1 双流板坯连铸机二次冷却各段最佳冷却水量分配范围

连续收缩辊缝技术：

中心偏析是由于铸坯凝固末期尚未凝固富集偏析元素的钢液流动造成的。当铸坯发生鼓肚变形时，由于“负压抽吸”也会引起液相穴内富集溶质元素的钢液流动。不合适的辊缝收缩制度会使铸坯凝固过程中发生鼓肚变形，从而加重中心偏析。因此，本发明尝试将阶梯形收缩的辊缝优化为连续形收缩辊缝，即上一扇形段出口与下一扇形段入口的辊间开口度保持一致，整个扇形段的辊间开口度随铸坯冷却过程的线收缩而减小，使辊间开口度从上到下呈连续递减，由于本发明中的双流板坯连铸机没有电磁搅拌和轻压下装置，因此在矫直段前3段着重加大辊缝收缩量，以防止钢液凝固收缩或鼓肚造成的流动，减轻中心偏析。

双流板坯连铸机主要设备工艺参数：

连铸机类型：直结晶器弧形连铸机；

机数/流数：二机/二流；

连铸机弧半径：10.0m；

冶金长度：29.4m；

工作拉速：0.8～1.3m/min；

浇注钢种：普碳钢、低合金钢、船板钢、锅炉容器钢、汽车用钢等；

铸坯尺寸：厚：210mm，230mm；宽：800mm～1650mm；长：9000～11000mm（少量4500mm～5300mm）；

二次冷却：喷淋水/气雾冷却方式；

扇形段：弯曲段，弧形段（1～6段），矫直段（7～8段），水平段（9～12段）。

实例一：低合金控铝钢

钢种：Q345R；

浇注钢水成分：C0.17％- Si0.33％- Mn1.44％-P0.017％-S0.002％-Alt0.034％；

钢包温度：1567℃；中包温度：1530℃；

拉速：0.95m/min；断面：210mm×1500mm；凝固过程铸坯密度按7400kg/m³。

水表：8＃（比水量0.50L/kg）；保护渣：AY－B

表2 8＃水表各冷却区冷却水量（拉速0.95m/min，断面210mm×1500mm）

冷却区代码	位置/部件	冷却形式	冷却水量（L/min）
				1N	结晶器窄面足辊	喷水	26.0
1I+O	结晶器宽面足辊	喷水	96.0
				2I+O	弯曲段上部，内弧+外弧	气雾冷却	142.0
3I+O	弯曲段中部，内弧+外弧	气雾冷却	181.0
				4I+O	弯曲段下部，内弧+外弧	气雾冷却	171.0
5I+O	扇形段1段，内弧+外弧	气雾冷却	145.0
				6I	扇形段2+3段，内弧	气雾冷却	95.0
6O	扇形段2+3段，外弧	气雾冷却	76.0
				7I	扇形段4+5段，内弧	气雾冷却	69.0
7O	扇形段4+5段，外弧	气雾冷却	47.0
				8I	扇形段6+7+8段，内弧	气雾冷却	75.0
8O	扇形段6+7+8段，外弧	气雾冷却	40.0
				二冷总水量			1163.0

表3双流板坯连铸机各扇形段辊缝值（误差范围±0.15mm）

实施效果：

板坯低倍评级：中心偏析C2.5，中心疏松＜0.5级，裂纹指数0，其它缺陷无。钢板性能：钢板厚14mm，屈服强度：385～415MPa，抗拉强度：535～555MPa，延伸率：26％～31％，冲击功：114～162 J，冷弯试验全部合格。

实例二：普碳钢

钢种：Q235B；

浇注钢水成分：C0.17％- Si0.18％- Mn0.44％-P0.018％-S0.009％；

钢包温度：1577℃；中包温度：1540℃；

拉速：0.9m/min；断面：230mm×1500mm；凝固过程铸坯密度按7400kg/m³；

水表：4＃（比水量1.10L/kg）；保护渣：BY-2。

表4 4＃水表各冷却区冷却水量（拉速0.9m/min，断面230mm×1500mm）

冷却区代码	位置/部件	冷却形式	冷却水量（L/min）
				1N	结晶器窄面足辊	喷水	56.0
1I+O	结晶器宽面足辊	喷水	256.0
				2I+O	弯曲段上部，内弧+外弧	气雾冷却	381.0
3I+O	弯曲段中部，内弧+外弧	气雾冷却	436.0
				4I+O	弯曲段下部，内弧+外弧	气雾冷却	353.0
5I+O	扇形段1段，内弧+外弧	气雾冷却	269.0
				6I	扇形段2+3段，内弧	气雾冷却	201.0
6O	扇形段2+3段，外弧	气雾冷却	155.0
				7I	扇形段4+5段，内弧	气雾冷却	121.0
7O	扇形段4+5段，外弧	气雾冷却	81.0
				8I	扇形段6+7+8段，内弧	气雾冷却	134.0
8O	扇形段6+7+8段，外弧	气雾冷却	79.0
				二冷总水量			2522.0

表5 双流板坯连铸机各扇形段辊缝值（误差范围±0.15mm）

实施效果：

板坯低倍评级：中心偏析B1，中心疏松＜0.5级，裂纹指数0，其它缺陷无。钢板性能：钢板厚14mm～25mm，屈服强度：255～300MPa，抗拉强度：400～435MPa，延伸率：28％～36.5％，冲击功：45～134J，冷弯试验全部合格。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法，其特征在于：

双流板坯连铸机的二次冷却共分12个冷却区，共有10个冷却水表，分为五档，按照强冷：二冷比水量1.0～1.1 L/kg，中冷：二冷比水量0.8～0.9 L/kg，弱冷：二冷比水量0.7～0.8 L/kg，中弱冷：二冷比水量0.45～0.6 L/kg，微弱冷：二冷比水量0.4～0.45 L/kg划分，以分别适应不同钢种的冷却需求；

2.根据权利要求1所述的一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法，其特征在于：低碳钢或裂纹不敏感钢的二冷比水量为1.0～1.1 L/kg。

3.根据权利要求1所述的一种双流板坯连铸机调整二冷水量和辊缝值方法，其特征在于：裂纹敏感钢或低合金钢的二冷比水量为0.45～0.55 L/kg。