CN104399914B - 一种降低方坯结晶器铜管下口磨损的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种降低方坯结晶器铜管下口磨损的装置与方法，属于方坯连铸设备与方法技术领域，用于减少冷钢在开浇过程中对结晶器下口的磨损和划伤。其技术方案是：在方坯连铸开浇前，在冷钢和结晶器内壁之间放入本发明的低碳钢板制成的隔离环，隔离环与结晶器有相同的锥度，隔离环与结晶器内壁之间留有2‑5mm缝隙，隔离环高度超过冷钢高度。本发明的隔离环可以保证钢水注入结晶器后冷钢膨胀时，在冷钢与结晶器内壁之间形成有效隔离，起到良好的保护与润滑作用，降低结晶器内壁磨损的同时防止结晶器内壁被冷钢划伤。本发明的隔离环具有结构简单、使用方便的优点。本发明的方法简单、操作容易，对结晶器内壁能够达到良好的隔离和保护效果。

Description

一种降低方坯结晶器铜管下口磨损的装置与方法
技术领域
本发明涉及方坯连铸结晶器的保护装置及方法，属于方坯连铸设备与方法技术领域。
背景技术
连铸结晶器在支撑钢液初生坯壳的同时，主要作用是将钢液及坯壳内的热传导出去，加速坯壳的形成，使铸坯在移出结晶器下口时保证有足够厚度的坯壳。结晶器为了实现其良好的导热性，结晶器的断面必须随铸坯断面不断收缩而变化，通过将结晶器做成一定倒锥度的方法来实现上述功能。但是，在结晶器的使用过程中，结晶器下口的磨损逐渐增大，结晶器锥度偏离原有设计值，结晶器过大的锥度会造成结晶器对坯壳的挤压，导致角部凹陷，坯壳与结晶器的摩擦增加，加剧结晶器的磨损，还会出现表面增铜，在角部区域由于气隙的作用会形成热点，造成坯壳减薄和裂纹。如果前期结晶器设计锥度小会使气隙增大，热流减小，坯壳减薄，容易发生漏钢；另外锥度过小会使角部转动加剧，诱发皮下裂纹和纵向凹陷的产生。通过现场多年的摸索发现：结晶器磨损的剧烈时期是开浇时刻，结晶器封堵引锭头所使用的冷钢对结晶器内壁的磨损甚至划伤是结晶器初期磨损的关键因素。这种现象在方坯结晶器中尤为明显，并且结晶器截面积越小这种表现更加突出。其原因主要是结晶器内部没有足够的空间容纳冷料的热膨胀，进而造成开浇时冷料与结晶器内壁相对接触过程中造成严重磨损与划伤。宝山钢铁股份有限公司申请的《一种大方坯连铸引锭用密封件》（中国专利号200920209787.7）和山西太钢不锈钢股份有限公司申请的《一种封堵引锭头的方法》（中国专利号201010225735.6），对结晶器堵头进行有改进，降低了连铸开浇漏钢率，但是没有关注开浇结晶器磨损情况，不能有效改善开浇初期结晶器的磨损；济钢集团有限公司申请的《一种减少中厚板坯连铸机结晶器铜板磨损的终浇封顶方法》（中国专利号201410112753.1）关注了浇铸末期铸坯对结晶器的磨损情况，而没有解决开浇时刻的结晶器磨损。迄今为止，如何避免开浇初期的结晶器的冷料磨损及划伤的控制方法未见相关的报道或应用，有必要采取措施加以解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低方坯结晶器铜管下口磨损的装置与方法，这种装置和方法能够减少冷料在开浇过程中对结晶器下口的磨损和划伤，对结晶器内壁起到有效的保护作用，同时具有易于操作、便于维护的优点。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种降低方坯结晶器铜管下口磨损的装置，它是一个钢制隔离环，隔离环为环形四面体，四面体的四个平面环绕连接，四个平面之间为空腔，隔离环的四个平面分别与结晶器的四个内壁平行相对，隔离环的四个平面的外壁与结晶器的四个内壁之间有2-5mm缝隙。
上述降低方坯结晶器铜管下口磨损的装置，所述隔离环的四个平面的厚度为0.5mm至1.5mm，隔离环的高度为300-500mm。
一种使用上述装置的降低方坯结晶器铜管下口磨损的方法，它采用以下步骤进行：
a．将方坯引锭头升入结晶器内部正常位置后，使用石棉绳将引锭头和结晶器之间的缝隙堵死，上面覆盖铁屑；
b．在结晶器内部放入隔离环，调整隔离环与结晶器内壁之间的间隙适配；
c．在隔离环内部放入冷钢，隔离环的上口边缘高于冷钢的上端；
d．执行正常开浇程序；
e．开浇过程延时8-15秒，保证隔离环有效软熔；
f．浇铸起步，进入正常浇钢状态。
上述降低方坯结晶器铜管下口磨损的方法，所述隔离环结构与对应的开浇延时时间如下：
隔离环的厚度＜1mm，隔离环的高度350-450mm，开浇延时时间8-12秒；
隔离环的厚度＜1mm，隔离环的高度400-500mm，开浇延时时间10-13秒；
隔离环的厚度1-1.5mm，隔离环的高度400-500mm，开浇延时时间12-15秒。
本发明的有益效果是：
本发明适用于小断面方坯，尤其适用于150*150mm和200*200mm方坯，在方坯连铸开浇前，进行堵引锭操作过程中，在冷钢和结晶器内壁之间放入本发明的低碳钢板制成的隔离环，隔离环的外形与结晶器内壁相同，与结晶器有相同的锥度，隔离环与结晶器内壁之间留有2-5mm缝隙，隔离环高度超过冷钢高度，同时在熔化状态下保证有效高度的软熔态。本发明的隔离环可以保证钢水注入结晶器后冷钢膨胀时，在冷钢与结晶器内壁之间形成有效隔离，起到良好的保护与润滑作用，降低结晶器内壁磨损的同时防止结晶器内壁被冷钢划伤。本发明的隔离环具有结构简单、使用方便的优点。本发明的方法简单、操作容易，对结晶器内壁能够达到良好的隔离和保护效果。
附图说明
图1是隔离环的结构示意图；
图2—图7是本发明的开浇过程示意图。
图中标记如下：结晶器1、引锭头连接杆2、石棉绳3、引锭头4、隔离环5、冷钢6、钢水7、软熔态冷料8、软熔态隔离环9、正常生产的铸坯10。
具体实施方式
本发明通过在冷料和结晶器内壁之间放入一种低碳钢板制成的隔离环，隔离环可以保证钢水注入结晶器后冷钢膨胀时，在冷钢与结晶器内壁之间形成有效保护，降低结晶器内壁磨损同时有效防止结晶器内壁被冷钢划伤。
图1显示，隔离环5为环形四面体，四面体的四个平面环绕连接，四个平面之间为空腔，隔离环5的四个平面分别与结晶器1的四个内壁平行相对。
隔离环5采用低碳钢板SPHC等软钢为材料，一般采用厚度介于0.5mm至1.5mm钢板制成，钢板太薄时在高温钢水的冲刷下迅速融化，不能起到有效的保护作用；钢板太厚时，开浇后有限的时间内其不能有效熔化，将造成“空壳漏钢”事故发生。
隔离环5外壁的锥度与结晶器1锥度相匹配的情况下，保留隔离环5与结晶器1内壁之间留有2-5mm缝隙。
隔离环5高度为300-500mm，保证其高度超过冷钢6高度，同时在熔化状态下保证有效高度的软熔态，起到良好的隔离与润滑作用，保护结晶器内壁。
本发明采用以下步骤进行：
图2显示，将方坯引锭头升入结晶器1内部正常位置后，使用石棉绳3将引锭头4和结晶器1之间的缝隙堵死，上面覆盖铁屑。
图3显示，在结晶器1内部放入隔离环5，调整隔离环5与结晶器1内壁之间的间隙适配。
图4显示，在隔离环5内部放入冷钢6，隔离环5的上口边缘高于冷钢6的上端。
图5显示，执行正常开浇程序。
图6显示，开浇过程延时8-15秒，保证隔离环5有效软熔。
图7显示，浇铸起步，进入正常浇钢状态。
本发明的关键过程是开浇延时的过程控制。
在开浇过程中，开浇后高温钢水注入结晶器1内，冷钢6受热膨胀，隔离环5在冷钢6和结晶器1内壁之间起到了很好的隔离作用，隔离环5受热软熔，在连铸起步过程中起到的很好的熔化作用。其中关键控制点是：隔离环5在高温钢水辐射下软化、熔化程度的把控，既要是隔离环5有足够的时间进行软化起到有效的保护结晶器1内壁的作用，又不能使隔离环5熔化过多，失去保护作用。所以隔离环5的厚度及高度选择和连铸开浇延时时间应该很好匹配，防止不熔或过熔现象的发生。
本发明的隔离环5结构与对应的开浇延时时间如下：
隔离环的厚度＜1mm，隔离环的高度350-450mm，开浇延时时间8-12秒；
隔离环的厚度＜1mm，隔离环的高度400-500mm，开浇延时时间10-13秒；
隔离环的厚度1-1.5mm，隔离环的高度400-500mm，开浇延时时间12-15秒。

Claims (3)

1.一种使用降低方坯结晶器铜管下口磨损装置降低方坯结晶器铜管下口磨损的方法，所述降低方坯结晶器铜管下口磨损装置是一个钢制隔离环（5），隔离环（5）为环形四面体，四面体的四个平面环绕连接，四个平面之间为空腔，隔离环（5）的四个平面分别与结晶器（1）的四个内壁平行相对，隔离环（5）的四个平面的外壁与结晶器（1）的四个内壁之间有2-5mm缝隙，其特征在于：它采用以下步骤进行：
a．将方坯引锭头（4）升入结晶器（1）内部正常位置后，使用石棉绳（3）将引锭头（4）和结晶器（1）之间的缝隙堵死，上面覆盖铁屑；
b．在结晶器（1）内部放入隔离环（5），调整隔离环（5）与结晶器（1）内壁之间的间隙适配；
c．在隔离环（5）内部放入冷钢（6），隔离环（5）的上口边缘高于冷钢（6）的上端；
d．执行正常开浇程序；
e．开浇过程延时8-15秒，保证隔离环（5）有效软熔；
f．浇铸起步，进入正常浇钢状态。
2.根据权利要求1所述的降低方坯结晶器铜管下口磨损的方法，其特征在于：所述隔离环结构与对应的开浇延时时间如下：
隔离环（5）的厚度＜1mm，隔离环（5）的高度350-450mm，开浇延时时间8-12秒；
隔离环（5）的厚度＜1mm，隔离环（5）的高度400-500mm，开浇延时时间10-13秒；
隔离环（5）的厚度1-1.5mm，隔离环（5）的高度400-500mm，开浇延时时间12-15秒。
3.根据权利要求1或2所述的降低方坯结晶器铜管下口磨损的方法，其特征在于：所述隔离环（5）的四个平面的厚度为0.5mm至1.5mm，隔离环（5）的高度为300-500mm。
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