CN106513614B - 利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法，包括：根据生产铸坯的钢种和断面尺寸设定拉速；根据影响铸坯凝固历程的浇注参数设定执行压下区间和压下量，所述浇注参数包括拉速、浇注温度和二冷工艺水量中的一个或多个；判断上述执行压下区间内是否有拉矫机；如果没有，将拉矫机调整到上述执行压下区间内，开始铸坯生产，其中，所述钢种包括普碳钢和品种钢，所述执行压下区间位于连铸机的水平段。上述方法通过在连铸机水平段对铸坯进行重压下，解决高拉速后品种钢内部质量迅速恶化而不能达到生产要求的技术难题，采用高拉速生产铸坯，切割后定尺铸坯的温度高，能够进行直接轧制。

Description

利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法
技术领域
本发明涉及连铸生产技术领域，更为具体地，涉及一种利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法。
背景技术
在连铸生产铸坯过程中，随着拉速的提高，铸坯质量会迅速恶化，尤其对于品种钢的生产，如图1和图2所示，随着拉速的提高缩孔级别迅速恶化，铸坯整体内部质量迅速恶化，为了保证内部质量达到后期轧材要求，现有技术只能采用低拉速生产，尤其是品种钢生产，铸机的拉速维持在较低水平，比如150×150mm断面的小方坯，GCr15一般拉速保持在1.5m/min以内，又如，图2a-2c分别示出了拉速为1.3m/min、1.4m/min、1.5m/min生产断面尺寸为180×180mm的72A内部质量示意图，如图所示，随着拉速的提高，72A内部质量显著变差。另外，由于生产普碳钢时，追求产能，拉速又相对较高，因此很难实现在一台铸机上既生产品种钢又生产普碳钢，通行的做法是将铸机也定位为普碳钢铸机(高拉速高产能并不追求质量)和品种钢铸机(拉速低但追求质量)。
为了提高铸坯的内部质量，现有技术通常采用以下两种方式：
第一种方式，采用结晶器电搅或组合式电搅(即M-EMS+F-EMS)，采用上述技术也必须采用低拉速、低过热度浇注方式生产铸坯，因为拉速升高后，液芯加长，内部质量迅速恶化，靠搅拌的方式无法达到铸坯质量要求；
第二种方式，轻压下，采用多台位于连铸机矫直段的拉矫机进行小压下量的压下(通常每台拉矫机的压下量小于5mm)，首先，由于多台可压下拉轿机的投入，又大大加剧了投资成本和设备维护成本，轻压下技术在小方坯连铸机领域一直没有推广，另外，由于采用小压下量，对小方坯内部质量改善效果不明显，第三，为了保证改善效果，轻压下通常采用低拉速的方法。
采用低拉速生产小方坯主要存在以下几个问题：
第一，降低了产能，为了提高产能一般采用增加流数的方式，比如6流、8流甚至12流等，流数多，流间距小，一般流间距在1.2m左右，满足不了设备在线检修和更换，所以喷嘴的更换一般是通过整体吊出喷淋架来更换，中间流的拉轿机基本上没有在线检修的可能性，周期长。另外，流数多，则中间包的尺寸大，浇注过程中中间包容易发生变形，从而出现水口不对中的情况，漏钢风险加大，不利于拉速的提高，更不利于生产品种钢；
第二，为了满足品种钢的质量要求，拉速比较低，而为了满足产量要求，普碳钢的拉速一般又比较高，这样设备的兼容性比较难，影响设备寿命、生产率和铸坯质量；
第三，目前小方坯连铸从配置适合低拉速生产，缺乏高拉速生产的技术手段，无法满足热送热轧甚至是直接轧制的工艺要求。
综上所述，现有技术无法突破小方坯拉速提高后品种钢内部质量恶化的问题，所以只能以降低拉速的方式生产，从而降低了小方坯铸机生产产能，同时增加了流数，带来了投资成本的提高，以及维护成本的提高。
目前小方坯连铸机的配置很难实现普碳钢和品种钢的兼容生产，设备更换比较困难，周期长，所以一般更倾向于满足部分产能大的钢种，无法实现全钢种浇注，尤其是高拉速要求下的全钢种生产。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种利用小方坯连铸机进行高拉速、全钢种铸坯生产的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法，包括：根据生产铸坯的钢种和断面尺寸设定拉速；根据影响铸坯凝固历程的浇注参数设定执行压下区间和压下量，所述浇注参数包括拉速、浇注温度和二冷工艺水量中的一个或多个；判断上述执行压下区间内是否有拉矫机；如果没有，将拉矫机调整到上述执行压下区间内，开始铸坯生产，其中，所述钢种包括普碳钢和品种钢，所述执行压下区间位于连铸机的水平段。
有益效果
上述利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法通过在连铸机水平段对铸坯进行重压下，解决高拉速后品种钢内部质量迅速恶化而不能达到生产要求的技术难题，采用高拉速生产铸坯，切割后定尺铸坯的温度高，能够进行直接轧制。
由于本发明可以实现高拉速生产全钢种，因此可以减少小方坯连铸机流数，小方坯连铸机流数少，中间包长度小，不会发生中间包变形而水口不对中的情况；同时在以后会普遍化的小订单生产中，中间包横截面小，浪费的耐材和剩余钢水都少，减少了消耗；小方坯连铸机流数少，流间距可以适当放大，有利于二冷段内设备的检修和更换，也有利于拉矫机设备尤其是压下拉轿机设备的检修和更换，大大降低了连铸机的建设成本和铸坯的生产成本，以及后期的维护成本。
附图说明
通过参考以下具体实施方式并且结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：
图1是现有技术生产断面尺寸为150×150mm的GCr15小方坯缩孔和拉速的关系的示意图；
图2a～2c是现有技术不同拉速生产断面尺寸为180×180mm的72A小方坯内部质量的示意图；
图3是本发明利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法的流程图；
图4是本发明利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法的示意图；
图5a是采用高拉速、无压下生产铸坯的内部质量的示意图；
图5b和图5c是采用高拉速、分别在连铸机矫直段和水平段进行重压下生产铸坯的内部质量的示意图。
在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。
图3是本发明利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法的流程图，图4是本发明利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法的示意图，如图3和4所示，所述利用小方坯连铸机100进行全钢种铸坯生产的方法，包括：
在步骤S310中，根据生产铸坯的钢种和尺寸设定拉速，同一钢种尺寸越大，所述拉速越小，所述钢种包括普碳钢和品种钢，所述品种钢指对内部质量要求较高的钢种，包括中、高碳钢，比如40Cr、45#、弹簧钢60Si2Mn、帘线钢72A、硬线82B、轴承钢GCr15等，优选地，所述生产不同尺寸的普碳钢和品种钢铸坯，拉速设定如下：
表1
在步骤S320中，根据影响铸坯凝固历程的浇注参数设定执行压下区间和压下量，所述执行压下区间位于连铸机100的水平段S，所述浇注参数包括拉速、浇注温度和二冷工艺水量等，其中，对同一钢种而言，所述拉速越快，凝固历程越长，所述执行压下区间距离结晶器弯月面的距离越远，所述压下量越大；所述浇注温度越高，所述执行压下区间距离结晶器弯月面的距离越远，所述压下量越大；所述二冷工艺水量越小，所述执行压下区间距离结晶器弯月面的距离越远，所述压下量越大，另外，生产普碳钢时设定的执行压下区间相对于生产品种钢时设定的执行压下区间距离结晶器弯月面的距离近，生产普碳钢时设定的压下量相对于生产品种钢时设定的压下量要小，例如，当生产普碳钢铸坯时，可以不进行压下或者采用上述拉矫机进行轻压下，当生产品种钢铸坯时，采用上述一台或多台拉矫机进行重压下；
在步骤S330中，判断上述执行压下区间内是否有拉矫机110；
如果上述执行压下区间内没有拉矫机110，在步骤S340中，将拉矫机110调整到上述执行压下区间内，例如采用单机架具有压下功能的拉矫机进行调装；
如果上述执行压下区间内有拉矫机110，在步骤S350中，开始铸坯生产。
优选地，所述水平段S设置拉矫机110为1～3台，在生产品种钢铸坯时同时进行重压下，能够有效改善铸坯内部质量的压下量在10mm～25mm范围内，另外，优选地，压下拉轿机的辊径为400～500mm。
由于铸坯生产过程中拉速是对铸坯凝固历程影响最大的参数，因此在上述铸坯生产的方法中可以仅根据拉速设定执行压下区间和压下量。
优选地，上述利用小方坯连铸机100进行全钢种铸坯生产的方法还包括：
根据不同钢种和拉速使用不同长度的喷淋装置120对铸坯进行冷却，其中，喷淋装置120可以按照全弧型连铸机100辊列曲线从结晶器出口到第一台拉轿机前设置，通过手动阀或者自动阀实现喷淋装置120长度的调整，如图1所示，所述喷淋装置120分成5段设置，每一段设置一个手动阀或自动阀，实现该段喷淋装置的开关，又如，在高拉速生产普碳钢时，各段的喷淋装置120可以全部投用，满足高拉速需要；在生产品种钢时，拉速相对生产普碳钢的拉速较低，可以减小喷淋装置120的长度，从而避免水量太小不能正常雾化带来品种钢表面质量恶化的情况。
在本发明的一个实施例中，生产断面尺寸为150mm×150mm～165mm×165mm轴承钢的铸坯时，设定拉速在2.2m/min～3.0m/min范围内，执行压下区间在距离结晶器弯月面16m～24m范围内，以GCr15为例，生产断面尺寸为150mm×150mm的GCr15铸坯的所述拉速、执行压下区间和压下量如下设置：
表2
在本发明的一个实施例中，生产断面尺寸为150mm×150mm～165mm×165mm帘线钢的铸坯时，设定拉速在2.4m/min～3.2m/min范围内，执行压下区间在距离结晶器弯月面16.5m～24.5m范围内，以72A为例，生产断面尺寸为150mm×150mm的72A铸坯的所述拉速、执行压下区间和压下量如下设置：
表3
在本发明的第三实施例中，生产断面尺寸为150mm×150mm～165mm×165mm弹簧钢的铸坯时，设定拉速在2.5m/min～3.4m/min范围，内执行压下区间在距离结晶器弯月面17.3m～26m范围内，以60Si2Mn为例，生产断面尺寸为150mm×150mm的60Si2Mn的铸坯的所述拉速、执行压下区间和压下量如下设置：
表4
拉速m/min 执行压下区间(m～m) 压下量(mm)
2.5 17.3～19.3 10～25
2.6 18～20 10～25
2.7 18.8～20.8 10～25
2.8 19.5～21.5 10～25
2.9 20.4～22.4 10～25
3.0 21～23 10～25
3.1 21.7～23.7 10～25
3.2 22.5～24.5 10～25
3.3 23.4～25.4 10～25
3.4 24～26 10～25
在本发明的第四实施例中，生产断面尺寸为150mm×150mm～165mm×165mm高碳钢的铸坯时，设定拉速在2.6m/min～3.5m/min范围内，执行压下区间在距离结晶器弯月面16m～24m范围内，以40Cr为例，生产断面尺寸为150mm×150mm铸坯的所述拉速、执行压下区间和压下量如下设置：
表5
拉速m/min 执行压下区间(m～m) 压下量(mm)
2.6 16～18 10～25
2.7 16.7～18.7 10～25
2.8 17.3～19.3 10～25
2.9 18～20 10～25
3.0 18.7～20.7 10～25
3.1 19.3～21.3 10～25
3.2 20～22 10～25
3.3 20.6～22.6 10～25
3.4 21.3～23.3 10～25
3.5 22～24 10～25
从上述实施例可以看出本发明采用不同的拉速，不同的执行压下区间生产对不同钢种的不同尺寸的小方坯，也就是说，拉速、执行压下区间、压下量对小方坯内部质量具有很大的影响，同一钢种采用不同拉速生产，执行压下区间也不同，如图2a-2c所示，拉速相差0.1m/min，生产铸坯的内部质量有显著的不同，因此不同拉速起到最佳压下效果的执行压下区间也不相同，本发明是采用高拉速对不同钢种的小方坯进行无数次实验才得到能够生产合格铸坯的不同钢种的拉速、执行压下区间和压下量，在本发明所述压下量是指单辊、双辊或者三个辊同时的总压下量。
在本发明的一个对比实施例中，采用拉速3.2m/min，过热度为25℃，二冷采用全水冷却，比水量为1.02L/kg，生产断面150mm×150mm，钢种为72A的小方坯，图5a示出了无压下生产铸坯的内部质量，图5b示出了在连铸机矫直段(距离结晶器弯月面15m)执行重压下生产铸坯的内部质量，图5c示出了在连铸机水平段(距离结晶器弯月面23.2m)执行相同压下量的重压下压下生产铸坯的内部质量，如图所示，在连铸机100水平段S执行重压下相对于无压下能够显著改善铸坯内部的中心缩孔，在所述水平段S不同执行压下区间进行压下对铸坯内部改善效果也不同，按照YB/T153-1999标准对上述三种方式生产的铸坯的内部质量进行了评定，评定结果如下:
表6
从上表可以看出，不进行压下和在矫直段J进行压下，均不能达到很好改善铸坯内部质量的结果，在连铸机水平段S进行重压下相对上述两种方法，铸坯内部质量得到了较高的改善，能够生产合格的铸坯。
尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims (12)

1.一种利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法，其中，包括：
根据生产铸坯的钢种和断面尺寸设定拉速；
根据影响铸坯凝固历程的浇注参数设定执行压下区间和压下量，所述浇注参数包括拉速、浇注温度和二冷工艺水量中的一个或多个；
判断上述执行压下区间内是否有拉矫机；
如果没有，将拉矫机调整到上述执行压下区间内，开始铸坯生产，
其中，所述执行压下区间位于连铸机的水平段，所述钢种为普碳钢时，生产不同断面尺寸的铸坯设定不同拉速包括：断面尺寸为120mm×120mm，设定拉速在4.5m/min～5.0m/min；断面尺寸为150mm×150mm，设定拉速在3.5m/min～4.5m/min；断面尺寸为160mm×160mm，设定拉速在3.0m/min～3.8m/min；断面尺寸为180mm×180mm，设定拉速在2.5m/min～3.0m/min；断面尺寸为200mm×200mm，设定拉速在2.0m/min～2.4m/min。
2.一种利用小方坯连铸机进行全钢种铸坯生产的方法，其中，包括：
根据生产铸坯的钢种和断面尺寸设定拉速；
根据影响铸坯凝固历程的浇注参数设定执行压下区间和压下量，所述浇注参数包括拉速、浇注温度和二冷工艺水量中的一个或多个；
判断上述执行压下区间内是否有拉矫机；
如果没有，将拉矫机调整到上述执行压下区间内，开始铸坯生产，
其中，所述执行压下区间位于连铸机的水平段，所述钢种为品种钢时，所述压下量在10mm～25mm范围内，生产不同断面尺寸的铸坯设定不同拉速包括：断面尺寸为120mm×120mm，设定拉速在3.5m/min～4.5m/min；断面尺寸为150mm×150mm，设定拉速在2.2m/min～4m/min；断面尺寸为160mm×160mm，设定拉速在2.2m/min～3.5m/min；断面尺寸为180mm×180mm，设定拉速在1.7m/min～2.5m/min；断面尺寸为200mm×200mm，设定拉速在1.5m/min～2.0m/min。
3.根据权利要求2所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，还包括生产断面尺寸为150mm×150mm～165mm×165mm轴承钢的铸坯时，设定拉速在2.2m/min～3.0m/min范围内，执行压下区间在距离结晶器弯月面16m～24m范围内。
4.根据权利要求3所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，生产断面尺寸为150mm×150mm GCr15的铸坯的所述拉速、执行压下区间和压下量如下设置：
5.根据权利要求2所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，还包括生产断面尺寸为150mm×150mm～165mm×165mm帘线钢的铸坯时，设定拉速在2.4m/min～3.2m/min范围内，执行压下区间在距离结晶器弯月面16.5m～24.5m范围内。
6.根据权利要求5所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，生产断面尺寸为150mm×150mm 72A的铸坯的所述拉速、执行压下区间和压下量如下设置：
7.根据权利要求2所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，还包括生产断面尺寸为150mm×150mm～165mm×165mm弹簧钢的铸坯时，设定拉速在2.5m/min～3.4m/min范围内，执行压下区间在距离结晶器弯月面17.3m～26m范围内。
8.根据权利要求7所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，生产断面尺寸为150mm×150mm 60Si2Mn的铸坯的所述拉速、执行压下区间和压下量如下设置：
9.根据权利要求2所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，还包括生产断面尺寸为150mm×150mm～165mm×165mm高碳钢的铸坯时，设定拉速在2.6m/min～3.5m/min范围内，执行压下区间在距离结晶器弯月面16m～24m范围内。
10.根据权利要求9所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，生产断面尺寸为150mm×150mm 40Cr的铸坯的所述拉速、执行压下区间和压下量如下设置：
11.根据权利要求1所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，所述水平段设置拉矫机为1～3台，同时进行压下。
12.根据权利要求1所述的进行全钢种铸坯生产的方法，其中，还包括：根据不同钢种和拉速使用不同长度的喷淋装置对铸坯进行冷却。
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