CN104785743A - 一种控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法 - Google Patents

Abstract

一种控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，涉及控制尾坯宽度的方法，其包含：正常浇铸时结晶器左右两侧铜板的倒锥度是正常角度；浇铸收尾坯时浇铸速度下降，进行调宽操作，先对结晶器左右两侧铜板的倒锥度进行调锥度操作：调宽结晶器的上口幅度，增大倒锥角度；对结晶器左右两侧铜板进行调宽度操作：将结晶器左右两侧铜板向外移动一段距离；对结晶器左右两侧铜板进行恢复锥度操作：调窄上口幅度，使倒锥角度恢复到正常角度，此时，结晶器的下口宽度比原来的下口宽度增大；调宽操作结束，连铸设备继续进行正常浇铸，直至最后结束。本方法通过设定结晶器下口宽度的增加来抵消铁素体不锈钢板坯拉速下降造成的宽度减少，使最终的尾坯宽度符合公差要求。

Description

一种控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法

技术领域

本发明涉及控制不锈钢尾坯宽度的方法，尤其是指一种控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法。

背景技术

连铸是把液态的钢水通过浇注、冷凝、切割而得到铸坯（板坯）的工艺。如图1所示，这个过程最主要的环节就是把一炉或多炉钢水通过钢包1和中间包2连续地注入结晶器3，在四块铜板构成的结晶器3内通过水冷得到四周为固态的坯壳，坯壳的中间部分仍为液态钢水的铸坯。接着铸坯通过二次冷却4逐渐全部凝固，并通过拉矫装置5中辊子的支撑和转动作用被拉出连铸机本体，再由切割装置切割成一定长度的板坯。

连铸生产必须根据使用要求控制所产出板坯的宽度，这个控制可以按公式（1）来设定。

W_Cold=W_Mold+W_Creep-W_T         公式（1）

式中，W_Cold为板坯的最终宽度；

W_Mold为设定结晶器下口宽度；

W_Creep为板坯膨胀引起的宽度变化；

W_T为板坯冷却收缩引起的宽度变化。

这个公式的进一步说明可参见中国专利：ZL 2010 1 0151974.1。

从这个专利文件中可知，板坯膨胀引起的宽度变化W_Creep与浇铸速度呈正向关系。在浇铸将要结束时，必须将浇铸速度降低下来，然后使铸流尾部完全凝固，以便将铸流完全从连铸机中拉出，这个过程就是收尾坯。一般在中间包剩余钢水15t左右开始降速，以等加速度一直降速至0.4m/min。这对于铁素体不锈钢来说，根据公式计算和实际测量，从开始降速到铸流结束阶段，导致板坯膨胀引起的宽度变化W_Creep减小，最终其铸坯宽度减少30－50mm；由于铸流尾部质量差，根据质量要求切除约900mm，但尾坯最窄处仍低于目标值40mm左右，无法达到公差要求。表1是典型铁素体不锈钢430收尾时拉速变化及实际测量板坯宽度结果。

表1：

注：中间包剩余5t左右是钢渣混合物，作为废钢处理。

可以得到实际宽度： $W_{\mathrm{actual}}=W_{\mathrm{aim}}*{\left(\frac{v_{\mathrm{aim}}}{v_{\mathrm{actual}}}\right)}^{0.05}$ 的规律        公式（2）

其中：W_actual为实际宽度，W_aim为目标宽度，v_actual为实际拉速，v_aim为目标拉速。对于这个问题（指实际宽度W_actual与W_aim目标宽度公差大的问题）目前没有针对性的解决方案。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，使最终的尾坯宽度符合公差要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，其包含以下步骤：

S1，板坯连铸设备正常浇铸时结晶器左右两侧铜板的倒锥度是工艺要求的正常角度，待浇铸收尾坯时，准备对结晶器左右两侧铜板进行调宽操作；

S2，浇铸收尾坯时浇铸速度下降，调宽操作开始，首先对结晶器左右两侧铜板的倒锥度进行调锥度操作：调宽结晶器的上口幅度，相当增大倒锥角度；

S3，对结晶器左右两侧铜板进行调宽度操作：将经步骤S2调锥度操作后的结晶器左右两侧铜板分别水平向外移动一段距离；

S4，对结晶器左右两侧铜板进行恢复锥度操作：对经步骤S3调宽度操作后的结晶器左右两侧铜板的上口幅度进行调窄操作，相当使倒锥角度恢复到步骤S1中正常浇铸时的倒锥度，该步骤后，结晶器的下口宽度比步骤S1中结晶器的下口宽度增大；

S5，调宽操作结束，连铸设备继续进行正常浇铸，直至最后一段铸坯由于质量原因将被切除，不考虑其宽度情况。

所述铁素体不锈钢为铁素体不锈钢430，生产的板坯目标宽度W_aim为1255mm，实际拉速v_actual在正常浇铸时为1000mm/min，其设定输入宽度为1230.6mm，浇铸板坯宽度公差要求为±10mm，实际宽度W_actual与目标宽度W_aim之间满足上述公式：W_aim-10mm≤W_actual≤W_aim+10mm。

所述步骤S2中，调锥度操作时实际拉速v_actual下降为950mm/min，调锥度所需时间为30秒。

所述步骤S3中，在实际拉速v_actual降至950mm/min或900mm/min时，启动调宽度操作；在实际拉速v_actual降至700nm/min时，调宽度操作结束，调宽度操作需要的时间为2.5min。

所述步骤S4结束，结晶器的下口宽度比步骤S1中结晶器的下口宽度增大33mm。

所述步骤S2中，调锥度的大小由板坯连铸设备允许的极限位置决定。

本发明的有益效果：

在板坯连铸收尾坯的过程中按本发明的方法进行调宽，可以通过设定结晶器下口宽度的增加来抵消铁素体不锈钢板坯拉速下降造成的宽度减少，以使最终的尾坯宽度符合公差要求。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为板坯连铸过程的示意图；

图2为整个调宽过程，铸坯实际宽度与设定宽度比较图；

图3为本发明中对结晶器调宽操作过程中的结晶器左右两侧铜板位置变化的示意图；

图4为本发明控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

现在的钢厂对板坯宽度公差都有严格控制，板坯的企业标准、行业标准、国家标准中，对板坯的宽度都有严格规定，一般浇铸板坯宽度公差要求为±10mm，即实际宽度W_actual与目标宽度W_aim之间必须满足以下关系：

W_aim-10mm≤W_actual≤W_aim+10mm       公式（3）

由于收尾过程中拉速逐渐降低，实际宽度W_actual就要变窄而超出负公差要求。因此为了使尾坯符合要求，连铸侧只能通过切割铸坯，来保证铸坯尾部的宽度≥W_aim-10mm；这会产生大量废坯段而造成浪费。

为了减少这种浪费，本发明的方法是考虑在连铸结束浇铸速度降低时，在浇铸收尾坯阶段对连铸设备中的结晶器进行调宽操作，使浪费的铸坯达到最小。

为此，本发明的思路是在收尾坯时的同时对结晶器进行调宽操作：调宽操作过程中同样要确保公式（3）中W_aim-10mm≤W_actual≤W_aim+10mm的条件，才能使实际宽度满足公差范围。

整个调宽操作是先调结晶器的锥度，再调宽度，再恢复原来的锥度。这是因为正常浇铸时，其中组成结晶器的左右两侧铜板必须按工艺要求保持一定的倒锥度，来保证铸坯边角部的质量。而要进行调宽时，要减少调宽时的阻力，因此首先要将倒锥度变化到设备允许的极限位置。在宽度增加的情况下，倒锥度就变为最大，才能保证之后进行水平移动时调宽阻力最小，保证了调宽的成功率。调宽操作结束后，恢复原来的锥度进行正常浇铸。下面详细说明该过程。

参见图4，本发明控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法的流程包含：

S1，如图3中的（a）所示，板坯连铸设备正常浇铸时结晶器左右两侧铜板11的倒锥度是按工艺要求的正常角度，以保证铸坯边角部的质量,待浇铸收尾坯时，准备对结晶器左右两侧铜板进行调宽操作；

S2，如图3中的（b）所示，浇铸收尾坯时浇铸速度下降，调宽操作开始，首先对结晶器左右两侧铜板11的倒锥度进行调锥度操作，调锥度操作是指调宽结晶器的上口幅度的操作，由于要保证结晶器的下口位置，因此下口幅度变化很小，这相当增大倒锥角度的操作，图中实线是结晶器左右两侧铜板11调锥度操作后的位置，虚线是步骤S1中的原有位置；调锥度的大小是由板坯连铸设备允许的极限位置决定的（结晶器两侧铜板的移动是靠板弹簧实现的，最大倒锥度就是板弹簧能控制到的极限位置，如正常浇铸时，单侧铜板上下口相差6.3mm，而单侧铜板上下口相差的极限值为15mm，调锥度时就是通过板弹簧的运动将结晶器单侧铜板上口移动到与下口相差的极限值为15mm处，即单侧铜板上口移动的距离＝15mm-6.3mm=9.7mm）；

S3，如图3中的（c）所示，对结晶器左右两侧铜板11进行调宽度操作（增加宽度的操作），调宽度操作是指将经步骤S2调锥度操作后的结晶器左右两侧铜板11分别水平向外移动一段距离的操作，图中实线是结晶器左右两侧铜板11调宽度操作后的位置，虚线是步骤S2中的位置；

S4，如图3中的（d）所示，对结晶器左右两侧铜板11进行恢复锥度操作（恢复到上述步骤S1中正常浇铸时的倒锥度操作），恢复锥度操作是指对经步骤S3调宽度操作后的结晶器左右两侧铜板11的上口幅度进行调窄操作，同样下口变化幅度很小，这相当使倒锥角度恢复到上述步骤S1中正常浇铸时的倒锥度，该步骤后，相当增加了结晶器的下口宽度，图中实线是结晶器左右两侧铜板11恢复锥度操作后的位置，虚线是步骤S3中的位置；

S5，调宽操作结束，连铸设备继续进行正常浇铸，直至最后一段铸坯由于质量原因将被切除，因此浇铸速度小于500mm/min后不必考虑其宽度情况。

现以生产典型铁素体不锈钢430（430是美标的铁素体不锈钢牌号，是业内最典型、使用量最大的铁素体不锈钢）为例，生产的目标宽度（W_aim）为1255mm，正常浇铸速度（实际拉速v_actual）为1000mm/min，其设定输入宽度为1230.6mm（从目标宽度得到下口设定宽度的方法可参见专利ZL 2010 1 0151974.1）。浇铸板坯宽度公差要求为±10mm，实际宽度W_actual与目标宽度W_aim之间满足上述公式（3）：W_aim-10mm≤W_actual≤W_aim+10mm。

结合下面表2，上述步骤S1中，正常浇铸时W_actual=W_aim，实际拉速v_actual为1000mm/min，待浇铸收尾坯时，实际拉速v_actual开始下降。

上述步骤S2中，调锥度操作时实际拉速v_actual为950mm/min，调锥度所需时间为30秒。

下面说明上述步骤S3中进行调宽度操作的启动时间。

在目前的铁素体不锈钢430生产中，当实际拉速v_actual<850mm/min时，实际宽度不能满足公式（3）的要求，即，此时实际宽度W_actual<1245mm≤W_aim-10mm（目标宽度W_aim为1255mm）,即，此时的宽度将不能满足负公差要求。因此，必须在实际拉速v_actual>850mm/min之前启动调宽。由上面调宽过程可知，调宽启动时首先是调锥度，移动的是结晶器上口位置，而下口幅度变化很小，移动的是结晶器上口位置一般需要30秒。因此比较保险的做法是将步骤S3中进行调宽度操作的启动时间提前30-60秒，以保证在调锥度时刻W_actual≥W_aim-10mm，即实际拉速v_actual降至950mm/min或900mm/min时，就可以启动调宽度操作了。

下面说明上述步骤S3中进行调宽度操作中的调宽幅度及需要的时间

为了最大程度使调宽后的铸坯宽度W_actual≥W_aim-10mm，必须使调宽宽度增加刚结束时，实际宽度W_actual=W_aim+10mm（W_aim为目标宽度），同时在上述步骤S3的整个调宽度操作过程中必须满足：

W_actual≤W_aim+10mm

这就必须控制调宽幅度和所需要的时间，如v_actual降至950mm/min开始调宽度操作，可见表2。

表2

注：由于最后一段铸坯由于质量原因将被切除，浇铸速度小于500mm/min后不必考虑其宽度情况。

上述调宽幅度ΔW=W_aim+10mm-W_{actual（调宽前）}          公式（4）

由公式（4）和表2中的约束条件，可以得到：

当v_actual为700nm/min时，同时满足以上条件，调宽度操作结束，上述步骤S3中调宽度操作需要的时间为2.5min。

上述步骤S4中，进行恢复锥度操作时实际拉速v_actual为650nm/min，所需时间30秒，并达到W_actual≥W_aim-10mm。

整个调宽过程铸坯移动的长度称为锲长，可以通过调宽整个过程中每个拉速对应的时间计算得出。

因此在收尾坯过程中，可以按表3操作。

表3:

整个调宽过程可以保证W_actual≤W_aim+10mm；在v_actual为700mm/min时W_actual=W_aim+10mm；v_actual为500mm/min时，W_actual≥W_aim-10mm，即从降速开始到降至500mm/min的过程中，W_actual符合公差要求。

表1是430收尾坯时对其宽度变化的记录，根据公式（4）和表2的约束条件，在拉速为700mm/min时，计算得到

ΔW=W_aim+10mm-W_{actual（调宽前）}=1255+10-1232=33mm

同时可以计算出，在拉速500mm/min时，

W_{actual（调宽后）}=W_{actual（调宽前）}+ΔW=1212+33=1245mm=W_aim-10mm，即满足目标宽度-10mm的负公差要求，因此将调宽幅度确定为33mm。这相当上述步骤S4中，结晶器的下口宽度比步骤S1中结晶器的下口宽度增大的距离。

收尾坯作业和调宽同时进行表4操作。

表4

最终宽度的测量见表5.

表5

根据表5可作图2，为了表示方便，图中长度单位全部转化为mm。

图2中可以看出，整个调宽过程中铸坯实际宽度（方块线）与设定宽度（菱形线）比较没有超过公差上限，即正公差要求，而在切除850mm左右的未端铸坯后，剩余铸坯也到达公差下限，即负公差要求。因此该尾坯宽度符合公差要求，达到目的。图中三角形线为实际拉速线。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，其特征在于包含以下步骤：

S1，板坯连铸设备正常浇铸时结晶器左右两侧铜板的倒锥度是工艺要求的正常角度，待浇铸收尾坯时，准备对结晶器左右两侧铜板进行调宽操作；

S2，浇铸收尾坯时浇铸速度下降，调宽操作开始，首先对结晶器左右两侧铜板的倒锥度进行调锥度操作：调宽结晶器的上口幅度，相当增大倒锥角度；

S3，对结晶器左右两侧铜板进行调宽度操作：将经步骤S2调锥度操作后的结晶器左右两侧铜板分别水平向外移动一段距离；

S4，对结晶器左右两侧铜板进行恢复锥度操作：对经步骤S3调宽度操作后的结晶器左右两侧铜板的上口幅度进行调窄操作，相当使倒锥角度恢复到步骤S1中正常浇铸时的倒锥度，该步骤后，结晶器的下口宽度比步骤S1中结晶器的下口宽度增大；

S5，调宽操作结束，连铸设备继续进行正常浇铸，直至最后一段铸坯由于质量原因将被切除，不考虑其宽度情况。

2.如权利要求1所述的控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，其特征在于：

所述铁素体不锈钢为铁素体不锈钢430，生产的板坯目标宽度W_aim为1255mm，实际拉速v_actual在正常浇铸时为1000mm/min，其设定输入宽度为1230.6mm，浇铸板坯宽度公差要求为±10mm，实际宽度W_actual与目标宽度W_aim之间满足上述公式：W_aim-10mm≤W_actual≤W_aim+10mm。

3.如权利要求1或2所述的控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，其特征在于：

所述步骤S2中，调锥度操作时实际拉速v_actual下降为950mm/min，调锥度所需时间为30秒。

4.如权利要求1或2所述的控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，其特征在于：

所述步骤S3中，在实际拉速v_actual降至950mm/min或900mm/min时，启动调宽度操作；在实际拉速v_actual降至700nm/min时，调宽度操作结束，调宽度操作需要的时间为2.5min。

5.如权利要求1或2所述的控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，其特征在于：

所述步骤S4结束，结晶器的下口宽度比步骤S1中结晶器的下口宽度增大33mm。

6.如权利要求1或2所述的控制铁素体不锈钢尾坯宽度的方法，其特征在于：

所述步骤S2中，调锥度的大小由板坯连铸设备允许的极限位置决定。