CN105149536B - 一种气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置及方法，用于连铸结晶器中，结晶器内具有钢液，钢液的顶面具有保护渣，排渣装置包括中空的罩体，罩体的顶部设有上盖，上盖设有进料口和进气口，进料口供钢带喂入，进气口供惰性气体进入，罩体的下端部分进入钢液内，罩体的底部连接有钢制排渣件，钢制排渣件排开保护渣，进入钢液内，钢制排渣件的尺寸从上到下逐渐减小。惰性气体从进气口进入并从进料口的孔隙排出，以保护钢液不被氧化，同时在排渣装置伸入结晶器的过程中，下窄上宽的钢制排渣件将保护渣排开，使罩体部分浸入钢液中，阻挡保护渣进入罩体内，因此在钢带插入钢液的过程中，不会碰触到保护渣，阻挡保护渣进入钢液。

Description

一种气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置及方法

技术领域

本发明属于高品质钢连铸过程结晶器喂钢带工艺，尤其涉及一种气体保护连铸结晶器喂入钢带的排渣装置及方法。

背景技术

连铸工艺是一项重大的技术进步并被广泛地应用于实际生产，但仍有诸多问题制约连铸产品的质量。在连铸过程中，薄带、薄板坯的连铸生产中主要解决的问题是改善钢液洁净度、提高拉速和铸坯表面无缺陷等。而中厚板坯和超厚板坯及较厚的矩形坯要解决的普遍性问题是中心偏析、中心疏松、中心裂纹和等轴晶率低等内部质量缺陷。偏析是钢液凝固过程中溶质元素在固相和液相中的再分配的结果，表现为铸坯中元素分配的不均匀性，恶化机械性能，降低韧性。中心疏松是在铸坯厚度中心凝固末端的枝晶间产生的微小空隙，主要取决于柱状晶与等轴晶比例。铸坯内部裂纹有中间裂纹、矫直裂纹、皮下裂纹、角部裂纹和中心裂纹等，铸坯内裂纹起源于固液界面，与中心疏松一样常和中心偏析相伴而生。连铸坯中心偏析和中心疏松等缺陷是制约中厚板坯质量进一步提高的瓶颈，因此消除或控制中心偏析、中心疏松和裂纹等问题是解决中厚板坯质量问题的关键。

在改善铸坯质量的技术中，铸坯宏观组织等轴晶化的凝固过程控制技术是实现超细组织和高均匀性的重要途径之一。连铸结晶器中喂入弹性钢带是改善连铸坯组织、提高铸坯等轴晶率的一种新技术。常规连铸过程中，冷却传热方向由表及里。溶质元素偏析形成方向也趋于连铸坯中心，传热方向和偏析形成方向不可改变。采用结晶器喂钢带工艺后，钢带在结晶器内先是凝固状态后熔化，降低了钢水的过热度和铸坯断面温度梯度，使得温度分布更有利于等轴晶结晶过程的进行，有利于铸坯断面形核率的提高，从而有效改善铸坯偏析、疏松、裂纹等缺陷。

采用喂入钢带技术能够在结晶器中快速降低钢液过热度，从而使得连铸坯中等轴晶比例大幅度提高，同时可以抑制中心偏析的形成，提高了中心组织的致密度。然而在实际工业应用中该技术仍然存在一些问题。由于钢带要伸入结晶器，若直接伸入容易将保护渣带进入钢液，造成钢液污染。若直接将渣排开不采取保护措施又会使钢液裸露在空气中，其表面很容易被氧化，最终影响钢液内的成分。

因此，有必要设计一种更好的喂钢带设备，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用气体保护防止钢液氧化，同时阻挡保护渣污染钢液的气体保护连铸结晶器喂入钢带的排渣装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置，用于连铸结晶器中，所述结晶器内具有钢液，所述钢液的顶面具有保护渣，所述排渣装置包括中空的罩体，所述罩体的顶部设有上盖，所述上盖设有进料口和进气口，所述进料口供钢带喂入，所述进气口供惰性气体进入，所述罩体的下端部分进入所述钢液内，所述罩体的底部连接有钢制排渣件，所述钢制排渣件排开所述保护渣，进入所述钢液内，所述钢制排渣件的尺寸从上到下逐渐减小。

进一步，所述钢制排渣件呈 V型。

进一步，所述进料口呈条状，所述进料口的宽度为所述钢带厚度的3倍。

进一步，所述进气口内通入的惰性气体是氩气。

进一步，所述罩体外设有支撑结构，将所述排渣装置支撑于所述结晶器上。

进一步，所述罩体包括内套筒和外套筒，所述钢制排渣件被夹持于所述内套筒与所述外套筒之间。

进一步，所述外套筒的两侧延伸设有支撑部，所述支撑部支撑于所述结晶器上。

进一步，所述钢制排渣件的钢种与所述钢液的钢种相同。

采用上述气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置的方法,包括：

步骤一：将所述钢制排渣件安装于所述罩体的底部，所述上盖盖于所述罩体的顶部，形成排渣装置；

步骤二：将所述排渣装置从所述结晶器的上方向下放入所述钢液中，直至所述罩体部分浸入所述钢液内，并将所述排渣装置固定于所述结晶器，所述钢制排渣件通过所述保护渣时将所述保护渣排开，进入所述钢液后熔化；

步骤三：通过所述进气口持续向所述罩体内通入惰性气体；

步骤四：通过所述进料口向所述罩体内喂入钢带，所述钢带进入所述钢液内。

进一步，步骤三中惰性气体通入所述罩体前先经过预热。

本发明的有益效果：

所述上盖设有进料口和进气口，进料口供钢带喂入，进气口供惰性气体进入，因此惰性气体从进气口进入并从进料口的孔隙排出，以保护钢液不被氧化；同时罩体的下端连接有钢制排渣件，所述钢制排渣件排开所述保护渣，进入所述钢液内，所述钢制排渣件的尺寸从上到下逐渐减小，在排渣装置伸入结晶器的过程中，下窄上宽的钢制排渣件将保护渣排开，使罩体部分浸入钢液中，阻挡保护渣进入罩体内，因此在钢带插入钢液的过程中，不会碰触到保护渣，阻挡保护渣进入钢液，本发明可以有效解决钢带在喂入过程中带渣的问题，并能防止裸露的钢液氧化，对喂钢带工艺的实际工业应用具有重要意义。

附图说明

图1为本发明喂钢带装置的整体结构示意图；

图2为本发明罩体与钢制排渣件连接的结构示意图；

图3为本发明排渣装置排渣过程的示意图；

图4为本发明排渣装置进入结晶器内且钢制排渣件熔化后的示意图；

图中，1—结晶器、2—钢液、3—保护渣、4—罩体、41—内套筒、42—外套筒、43—支撑部、5—上盖、51—进气口、52—进料口、6—钢制排渣件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1，本发明气体保护连铸结晶器喂入钢带的排渣装置用于连铸结晶器1中，结晶器1内具有高温的钢液2，钢液2的顶面具有保护渣3，排渣装置包括中空的罩体4，罩体4的顶部设有上盖5，罩体4的底部连接有钢制排渣件6。

如图2，罩体4由耐火材料制成，包括内套筒41和外套筒42，内套筒41的底部与外套筒42的底部之间夹持住钢制排渣件6，使得钢制排渣件6安装于罩体4上。外套筒42的两侧分别延伸有支撑部43，支撑部43支撑于结晶器1上，形成支撑结构，以将排渣装置固定在结晶器1上。

如图1及图3，上盖5上设有进气口51和进料口52，进料口52供钢带喂入，进料口52成条状，其宽度为钢带厚度的3倍，进气口51供惰性气体进入，在本实施例中，该惰性气体为氩气，氩气从进气口51进入罩体4内，并由进料口52的孔隙排出，惰性气体充满罩体4，防止钢液被空气氧化。

如图2及图3，钢制排渣件6位于罩体4的底部，钢制排渣件6由薄钢板制成，与罩体4底部结合后形成封闭结构。钢制排渣件6的尺寸从上到下逐渐减小，从而形成下窄上宽的结构，在钢制排渣件6进入钢液2的过程中，该结构可以排开保护渣3，防止罩体4内进入保护渣3，在本实施例中，钢制排渣件6呈 V型，其底端尖锐设置，可以很好的排开保护渣3，在其它实施例中，钢制排渣件6也可以是其他下窄上宽的结构，能够达到排渣的效果即可。采用钢制排渣件6在喂钢带之前就将保护渣3排开，防止保护渣3进入罩体4内，为喂钢带过程提供无渣环境，使得钢带不会将保护渣3带入到钢液2中，避免钢液2污染。优选的，钢制排渣件6的钢种与钢液2的钢种相同，保证结晶器1内钢液的成分不会掺杂，提升最终形成的铸坯质量。

如图3及图4，采用上述排渣装置的方法如下：

步骤一：将钢制排渣件6安装于罩体4的底部，具体的是将钢制排渣件6从上到下放入外套筒42内，再将内套筒41放入外套筒42内，钢制排渣件6被夹持于外套筒42与内套筒41之间，再将上盖5盖于罩体4的顶部，形成排渣装置；

步骤二：将排渣装置从结晶器1的上方向下放入钢液2中，直至罩体4部分浸入钢液2内，并将排渣装置通过支撑结构固定于结晶器1，钢制排渣件6通过保护渣3时将保护渣3排开，防止保护渣3被带入钢液2中，钢制排渣件3进入钢液2后熔化成钢液消失，罩体4的底部打开；

步骤三：通过进气口51持续向罩体4内通入惰性气体，惰性气体充满罩体4，防止结晶器1内的钢液2氧化，惰性气体由进气口51进入，进料口52排出，惰性气体进入前需经过预热，预热温度为500摄氏度以上，以防止钢液2上表面遇到冷气体凝固，影响钢带喂入；

步骤四：通过进料口52向罩体4内喂入钢带，钢带穿过罩体4进入钢液2内。钢带以低幅高频的振动方式伸入，以快速降低结晶器内中心过热度，有效消除中心偏析，同时密实铸坯中心结构。

本发明排渣装置结构简单，制作方便，成本低廉，利用该排渣装置既可解决现有技术喂入钢带过程中的卷渣问题，又可有效防止钢液氧化，且可以帮助喂钢带工艺顺利进行，不会对钢液成分及钢质量产生影响，有效提升钢铸坯质量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置，用于连铸结晶器中，所述结晶器内具有钢液，所述钢液的顶面具有保护渣，其特征在于，包括：中空的罩体，所述罩体的顶部设有上盖，所述上盖设有进料口和进气口，所述进料口供钢带喂入，所述进气口供惰性气体进入，所述罩体的下端部分进入所述钢液内，所述罩体的底部连接有钢制排渣件，所述钢制排渣件排开所述保护渣，进入所述钢液内，所述钢制排渣件的尺寸从上到下逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置,其特征在于：所述钢制排渣件呈 V型。

3.根据权利要求1所述的气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置,其特征在于：所述进料口呈条状，所述进料口的宽度为所述钢带厚度的3倍。

4.根据权利要求1所述的气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置,其特征在于：所述进气口内通入的惰性气体是氩气。

5.根据权利要求1所述的气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置,其特征在于：所述罩体外设有支撑结构，将所述排渣装置支撑于所述结晶器上。

6.根据权利要求1所述的气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置,其特征在于：所述罩体包括内套筒和外套筒，所述钢制排渣件被夹持于所述内套筒与所述外套筒之间。

7.根据权利要求6所述的气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置,其特征在于：所述外套筒的两侧延伸设有支撑部，所述支撑部支撑于所述结晶器上。

8.根据权利要求1所述的气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置,其特征在于：所述钢制排渣件的钢种与所述钢液的钢种相同。

9.采用权利要求1所述的气体保护连铸结晶器喂钢带的排渣装置的方法,其特征在于，包括：

步骤一：将所述钢制排渣件安装于所述罩体的底部，所述上盖盖于所述罩体的顶部，形成排渣装置；

步骤二：将所述排渣装置从所述结晶器的上方向下放入所述钢液中，直至所述罩体部分浸入所述钢液内，并将所述排渣装置固定于所述结晶器，所述钢制排渣件通过所述保护渣时将所述保护渣排开，进入所述钢液后熔化；

步骤三：通过所述进气口持续向所述罩体内通入惰性气体；

步骤四：通过所述进料口向所述罩体内喂入钢带，所述钢带进入所述钢液内。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于：步骤三中惰性气体通入所述罩体前先经过预热。