CN106475540A - 一种火焰加热减轻铸坯角裂的装置和减裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种火焰加热减轻铸坯角裂的装置及减裂方法，包括火焰加热器、供气装置和测温装置，火焰加热器由4～8个火焰喷射器构成，分别布置在铸坯的角部，每个火焰喷射器单独可调控，供气装置与火焰加热器连接为后者提供加热的燃料，测温装置布置在火焰加热器后，即沿铸坯拉坯方向的后方。
Description
技术领域
本发明属于连铸领域，涉及铸坯质量控制和连铸工艺技术，特别是一种火焰加热减轻铸坯角裂的装置和减裂方法。
背景技术
连铸坯角裂是影响连铸坯质量最重要的因素之一。在连铸过程中，钢水要经过相变、结晶等一系列的过程，在此过程中铸坯坯壳会受到热应力、钢水静压力、摩擦力、矫直力等力的作用，当这些应力的值大于坯壳表面所能承受的最大应力时，铸坯表面就会开始产生裂纹。此外，夹杂物及第二相粒子的存在会对铸坯造成应力集中，引起表面裂纹进一步延伸。角裂的存在使得铸坯的成材率大大降低，严重影响了钢铁厂的正常生产和经济效益。
Brimacombe和Sorimachi研究了裂纹的形成，认为钢从固相线温度附近至600℃温度区间内存在3个明显的脆性温度区，分别是：I凝固脆性化区(熔点Tm～1300℃)；II高温塑性区(1300～1000℃)，III低温脆化区(1000～600℃)。影响第I脆性区的因素主要是杂质。第II脆性区具有脆化程度与应变速率成正比的特征，当应变速率小于10－2/s时，几乎不产生脆化。铸坯在弯曲、矫直以及鼓肚变形时的应变速率均小于10－2/s，因此到目前为止，研究者都认为该脆性温度区域的存在与铸坯表面裂纹的产生无关。第III脆性温度区，钢的塑性降低是由钢在奥氏体单相区低温域的脆化和γ+α两相区钢的脆化两部分组成的。主要在比较低的应变速率(小于10－2/s)下出现，所以连铸过程中铸坯产生角裂与第III脆性区有着密切的关系。
目前对铸坯角部缺陷主要采取火焰切割的方式去除，浪费了较多的人力、物力。根据研究测定，铸坯进入矫直区时，其角部和表面温度多在1000℃以下，即第III脆化区范围内。这时的铸坯在受到矫直力作用时非常容易产生角裂。
公告号CN2272342Y的实用新型专利介绍了一种小方坯连铸机结晶器，包括结晶管和内水套，该水套的横截面为外凸曲线形，由此达到铸坯各部位合理冷却，防止铸坯角裂。公告号CN202278160U的实用新型专利介绍了一种改进的板坯铸机组合式结晶器铜板，在板体的背面设置着横截面呈梯形的凹槽，可以使铸坯角部升高30℃～50℃，使铸坯角裂率明显降低。公告号CN1288269C的发明专利介绍了一种通过降低Nb含量解决边部角裂纹的方法。公开号CN101147967A的发明公开了一种直弧形铸机低合金钢板坯连铸足辊段窄面冷却的方法，以解决低合金钢的铸坯表面角部易出现横裂纹缺陷的问题。公布号CN102764870A的发明专利介绍了一种低合金钢连铸坯角裂改进的方法，包括优化成份、确保结晶器冷却均匀，减少包晶钢结晶器内应力，降低二冷水配比等措施，确保角裂有效减少，使连铸坯热轧加工的板坯角裂缺陷判废比率降至0.005～0.5％。。
但到目前为止，还没有一种通过升高局部铸坯温度，使铸坯角部避开第III脆性化区，达到减轻铸坯角裂程度的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种火焰加热减轻铸坯角裂的装置和减裂方法，利用火焰对铸坯进行局部加热，实现铸坯角部快速升温，使铸坯在经过矫直段时避开第III脆性化区，达到减轻角裂，提高铸坯质量的目的。
一种火焰加热减轻铸坯角裂的装置，其特征在于：包括火焰加热器、供气装置和测温装置，火焰加热器由4～8个火焰喷射器构成，分别布置在铸坯的角部，每个火焰喷射器单独可调控，供气装置与火焰加热器连接为后者提供加热的燃料，测温装置布置在火焰加热器后，即沿铸坯拉坯方向的后方。
供气装置中的燃料为氧气和可燃气体的混合物，如氧气和乙炔、天然气、焦炉煤气、石油气等混合，通过燃烧使铸坯角部迅速升温。相比其它加热方法，火焰加热具有设备简单、操作简便、费用低等优点。
测温装置布置在火焰加热装置后，即沿铸坯拉坯方向的后方，测温装置可以是激光测温仪等非接触式测温仪。具有两个作用，一个是在铸坯拉坯速度恒定后，没有开启火焰加热前对进入矫直段前的铸坯角部进行测温。另一个作用是铸坯角部被加热后的温度测量，通过该温度的数据反馈可以调整火焰加热功率。
一种采用火焰加热减轻铸坯角裂的装置的减裂方法，其特征在于包括如下步骤：
1)先将火焰加热器和测温装置安装在铸坯进入矫直段之前的两辊之间的空隙处，对好位置；并将火焰加热器与供气装置连接；连铸开始后，当拉速平稳后测量铸坯角部温度；
2)根据测量的铸坯角部温度设定火焰加热器的初始加热功率；加热功率为5kW～500kW；
3)打开供气装置和火焰加热器，通过火焰喷射器对铸坯角部进行加热；加热过程中，根据测温装置对铸坯角部温度测量的结果，调节火焰加热器的功率；如果角部温度低于T0，则增大火焰加热功率；其中T0为材料的第III脆性化区的高温值,该数值可以通过热模拟试验测得；如果角部温度高于T1，则减小火焰加热功率；T1可以比T0高5～50℃；
4)连铸结束后关闭供气装置和火焰加热器。
火焰加热具有设备简单、操作简便、费用低等优点，可以快速促进铸坯角部升温，减轻铸坯角部缺陷程度，缓解后续铸坯角部清理压力，能够提高铸坯质量，节约成本。
附图说明
图1.本发明火焰加热减轻铸坯角裂的装置结构示意图。
1：铸坯；2：火焰加热器；3：供气装置；4：测温装置
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做详细介绍。
一种火焰加热减轻铸坯角裂的装置，包括火焰加热器2、供气装置3和测温装置4，火焰加热器由4个火焰喷射器构成，分别布置在铸坯1的角部，每个火焰喷射器单独可调控，供气装置3与火焰加热器2连接为后者提供加热的燃料，测温装置4布置在火焰加热器2后，即沿铸坯1拉坯方向的后方。
实施例1：
对于ss400铸坯，连铸开始后，当拉速平稳后测量铸坯角部温度，根据测量的铸坯角部温度设定火焰加热器2的初始加热功率50kW；
打开火焰加热器对铸坯角部进行加热；加热过程中，根据测温装置对铸坯角部温度测量的结果，调节火焰加热器的功率。如果铸坯角部温度低于850℃，则增大火焰加热功率。如果角部温度高于890℃，则减小火焰加热功率。
连铸结束后关闭供气装置和火焰加热器。
实施例2：
对于Q235B铸坯，连铸开始后，当拉速平稳后测量铸坯角部温度，根据测量的铸坯角部温度设定火焰加热器2的初始加热功率80kW；
打开火焰加热器对铸坯角部进行加热；加热过程中，根据测温装置对铸坯角部温度测量的结果，调节火焰加热器的功率。如果铸坯角部温度低于900℃，则增大火焰加热功率。如果角部温度高于930℃，则减小火焰加热功率。
连铸结束后关闭供气装置和火焰加热器。
Claims (2)
1.一种火焰加热减轻铸坯角裂的装置，其特征在于：包括火焰加热器、供气装置和测温装置，火焰加热器由4～8个火焰喷射器构成，分别布置在铸坯的角部，每个火焰喷射器单独可调控，供气装置与火焰加热器连接为后者提供加热的燃料，测温装置布置在火焰加热器后，即沿铸坯拉坯方向的后方。
2.一种采用权利要求1所述的火焰加热减轻铸坯角裂的装置的减裂方法，其特征在于包括如下步骤：
1)先将火焰加热器和测温装置安装在铸坯进入矫直段之前的两辊之间的空隙处，对好位置；并将火焰加热器与供气装置连接；连铸开始后，当拉速平稳后测量铸坯角部温度；
2)根据测量的铸坯角部温度设定火焰加热器的初始加热功率；加热功率为5kW～500kW；
3)打开供气装置和火焰加热器，通过火焰喷射器对铸坯角部进行加热；加热过程中，根据测温装置对铸坯角部温度测量的结果，调节火焰加热器的功率；如果角部温度低于T0，则增大火焰加热功率；其中T0为材料的第III脆性化区的高温值,该数值可以通过热模拟试验测得；如果角部温度高于T1，则减小火焰加热功率；T1可以比T0高5～50℃；
4)连铸结束后关闭供气装置和火焰加热器。
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