CN106623834B - 连铸板坯重压下的扇形段装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连铸板坯重压下的扇形段装置，包括：至少一个压下单元，一个所述压下单元包括：一个机架；多对压下辊，设置在所述机架上；相邻的两对压下辊之间的距离为350mm～800mm；多对压下辊包括：一对驱动辊和多对从动辊，每对所述从动辊包括：上从动辊和下从动辊，所述驱动辊包括：上驱动辊和下驱动辊；所述机架包括：下机架和能升降的设置在所述下机架上的上机架，各所述上从动辊固定设置在所述上机架上，所述下驱动辊以及各所述下从动辊固定设置在所述下机架上，所述上驱动辊能升降的设置在所述上机架上。本发明有效解决连铸板坯的中心疏松问题，使铸坯中心的致密度大大提高，从而改善后续轧制厚板产品的探伤等级。

Description

连铸板坯重压下的扇形段装置

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体涉及铸坯导向段区域中对铸坯压下以消除铸坯缺陷的扇形段装置，即，一种连铸板坯重压下的扇形段装置。

背景技术

与模铸相比,连铸在产品的产量和质量方面均有优势,随着交通运输、石油化工、重型机械、海洋工程、核电军工等行业的技术进步和迅猛发展，对钢铁产品的质量、性能、规格、尺寸等提出了更高的技术要求，从而推动了宽(特)厚板、大断面方(圆)坯等宽大断面连铸坯生产工艺与装备控制技术的发展。宽厚特大断面连铸能代替传统模铸流程，生产对轧制压缩比要求严格的铸坯，其金属收得率得到大大提高，吨钢能耗可大大降低。

然而，由于宽厚特大断面连铸坯多采用低拉速浇铸，不仅铸坯凝固速率大大降低，而且随着断面的增宽加厚，其内部冷却条件明显恶化，凝固组织中柱状晶发达，枝晶间富含溶质偏析元素的残余钢液流动趋于平衡，导致铸坯偏析、疏松和缩孔缺陷愈加严重。

中心偏析是指钢液凝固过程中,由于溶质元素在固液相中的再分配形成了铸坯化学成分的不均匀性,中心部位的C、S、P含量明显高于其它部位。常在铸坯厚度中心最终凝固区域形成"V"字状周期性宏观偏析,所以又称为"V"偏析；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；中心缩孔是由于铸坯在凝固过程中，坯壳内的液相转变为固相产生的体积收缩，和由于铸坯向外传热使铸坯中心已凝固部分冷却产生的体积收缩，不能被钢液补充所引起。这些缺陷在后继加热、轧制过程中又难以有效消除，从而影响了最终产品质量。

中心偏析、疏松、缩孔通常相伴而生。中心偏析、疏松、缩孔将引起钢材的一系列质量问题：对于高碳线材，中心偏析、疏松、缩孔将导致拉拔性能降低，拉断率增大；对于天然气输送管线钢,氢扩散到中心偏析、疏松、缩孔处,产生裂纹并扩展,最终导致管子破裂；对于海洋钻探等结构钢，中心偏析、疏松、缩孔会降低其焊接性能，不宜焊接，甚至开裂等等。

连铸坯凝固末端重压下技术是适用于大断面连铸坯的下一代最前沿的连铸新技术，它的原理是：基于凝固末端轻压下技术，根据中心疏松、缩孔和偏析形成机理，通过在凝固末端施加大压下量/率实现根除中心疏松、缩孔，全面提高铸坯致密的工艺效果，提高厚板/特厚板成品轧材的探伤合格率。从而可突破轧制压缩比的严格限定，替代真空复合焊接轧制、模铸等工艺流程，实现低轧制压缩比条件下厚板/特厚板的稳定生产。

住友金属提出了PCCS(Porosity Control of Casting Slab)技术，在铸坯凝固终点采用一对特大辊径的轧辊对铸坯实施大压下量，从而实现铸坯致密度的显著提高。但是，该技术对控制精度要求较高，一般连铸生产线上的连铸板坯重压下的扇形段装置，不能适应实际情况下拉坯速度的不断变化导致的凝固末端的不断变化，从而产品质量合格率极低。

综上所述，现有技术中存在以下问题：现有的连铸生产线上的连铸板坯重压下的扇形段装置，不能适应实际情况下拉坯速度的不断变化导致的凝固末端的不断变化，从而产品质量合格率极低。

发明内容

本发明提供一种连铸板坯重压下的扇形段装置，以解决现有的连铸板坯产品质量合格率极低的问题。

为此，本发明提出一种连铸板坯重压下的扇形段装置，设置在连铸板坯导向段区域，所述连铸板坯重压下的扇形段装置包括：至少一个压下单元，一个所述压下单元包括：

一个机架；

多对压下辊，设置在所述机架上；相邻的两对压下辊之间的距离为350mm～800mm；

多对压下辊包括：一对驱动辊和多对从动辊，每对所述从动辊包括：上从动辊和下从动辊，所述驱动辊包括：上驱动辊和下驱动辊；

所述机架包括：下机架和能升降的设置在所述下机架上的上机架，各所述上从动辊固定设置在所述上机架上，所述下驱动辊以及各所述下从动辊固定设置在所述下机架上，所述上驱动辊能升降的设置在所述上机架上；

驱动辊压下液压缸，设置在所述上机架上，连接所述上驱动辊并驱动所述上驱动辊相对所述上机架升降。

进一步地，一个所述压下单元还包括：设置在所述下机架上连接并驱动所述上机架升降的机架压下液压缸。

进一步地，一个所述压下单元中，所述多对压下辊包括：一对所述驱动辊和2对至6对所述从动辊，其中，2至3对所述从动辊位于所述驱动辊的上游。

进一步地，各所述上从动辊的辊径相等，各所述下从动辊的辊径相等。

进一步地，所述驱动辊的辊径大于各所述从动辊的辊径。

进一步地，所述驱动辊的辊径与各所述从动辊的辊径相同或大10mm至200mm。

进一步地，各所述上从动辊的轴线相互平行。

进一步地，各所述下从动辊的轴线相互平行。

进一步地，所述多对压下辊的压下总量10～70mm，各所述从动辊的压下量达到10mm。

进一步地，所述连铸板坯重压下的扇形段装置包括：多个压下单元，多个所述压下单元沿进出坯料的方向依次排列，相邻的两个压下单元的的距离为2000mm～5000mm。

本发明将现有轧机或扇形段中一对大工作辊实现的几十mm重压下量分散到多对工作辊上，沿进出坯料的方向，相邻的两对工作辊组之间的距离为350mm～800mm。这样该扇形段装置中的每一对压下辊上分担的重压下量就大大减小，而且也更均匀，既提高了重压下的效率，又提高了重压下的效果，而且节能。通过增加压下量促使两相区变形挤压排出溶质偏析钢液，同时焊合凝固疏松和缩孔，提高铸坯致密度。

本发明中，多对压下辊的作业长度比现有的单独的压下辊的长度要长很多，能适应相应的铸坯的拉速变化范围，可以适应实际情况下拉坯速度的不断变化导致的凝固末端的不断变化，能够对铸坯的凝固末端实施超过30mm、甚至70mm的重压下，生产出探伤合格的厚板/特厚板。

尤其是，当采用多个压下单元时，则整个压下作业区域长10～15m，这个区域的首对辊的位置处在距结晶器液面8m的位置，末对辊的位置处在距结晶器液面18～23m的位置，这样8～18m的作业区域例如能适应200mm厚铸坯的0.7～1.1m/min的拉速范围，8～23m作业区域能例如适应200mm厚铸坯的0.7～1.4m/min的拉速范围。

附图说明

图1为本发明的连铸板坯重压下的扇形段装置的一个压下单元的主视结构示意图；

图2为本发明的连铸板坯重压下的扇形段装置的一个压下单元的侧视结构示意图；其中去除了从动辊；

图3为本发明的连铸板坯重压下的扇形段装置的多个压下单元的布置结构示意图。

附图标号说明：

100压下单元 21上驱动辊 23下驱动辊 15从动辊

1机架 3下机架(外弧框架) 4上机架(内弧框架) 5驱动辊支座 6机架压下液压缸(夹紧液压缸) 7驱动辊压下液压缸 8导向系统 9位移传感器 10比例伺服液压系统 11设备冷却系统

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

如图1、图2所示，本发明的连铸板坯重压下的扇形段装置(为改善连铸坯的内部质量而对连铸坯进行压下的装置)，设置在连铸板坯导向段区域，即扇形段区域(segment)，所述连铸板坯重压下的扇形段装置包括：至少一个压下单元100，一个所述压下单元100包括：

一个机架1；

多对压下辊，设置在所述机架1上；多对压下辊不同于普通的夹紧辊或导向辊，每对压下辊都对连铸板坯进行压下，相邻的两对压下辊之间的距离为350mm～800mm；

多对压下辊包括：一对驱动辊和多对从动辊15，驱动辊和从动辊15的轴线均平行，各从动辊不能相对机架上下移动和左右移动，只能转动；

每对所述从动辊15包括：上从动辊和下从动辊，所述驱动辊包括：上驱动辊21和下驱动辊23；上驱动辊21和下驱动辊23由外部设置的传动装置驱动转动；

所述机架1包括：下机架(外弧框架)3和能升降的设置在所述下机架上的上机架(内弧框架)4，上机架(内弧框架)4被下机架(外弧框架)3抱住或围住；

各所述上从动辊固定设置在所述上机架4上，所述下驱动辊23以及各所述下从动辊固定设置在所述下机架3上，所述上驱动辊能升降的设置在所述上机架上；

驱动辊压下液压缸7，设置在所述上机架4上，连接所述上驱动辊21并驱动所述上驱动辊21相对所述上机架4升降，实现压下和驱动。

进一步地，一个所述压下单元100还包括：设置在所述下机架3上连接并驱动所述上机架4升降的机架压下液压缸(夹紧液压缸)6，机架压下液压缸(夹紧液压缸)6使得下机架(外弧框架)3夹紧上机架(内弧框架)4，从而使上机架(内弧框架)4整体下降，带动多个上从动辊整体压下。这样，压下动作快，各从动辊压下一致，相互协调，有利于适应实际情况下拉坯速度的不断变化导致的凝固末端的不断变化。

进一步地，如图1所示，一个所述压下单元100中，所述多对压下辊包括：一对所述驱动辊和2对至6对所述从动辊，其中，2至3对所述从动辊位于所述驱动辊的上游，2至3对所述从动辊位于所述驱动辊的下游。图1中，驱动辊的上游和下游各布置两对从动辊，这样，压下辊的布置对称，受力合理。此外，还可以配置一对驱动辊和5对从动辊或6对从动辊，适应设备对铸坯的大压下能力和辊列布置的需要，这样，压下辊的数量多，能更好的适应实际情况下拉坯速度的不断变化导致的凝固末端的不断变化。

进一步地，各所述上从动辊的辊径相等，各所述下从动辊的辊径相等。夹紧液压缸带动设置在上机架4上的上驱动辊和上自由辊(上从动辊)对铸坯实施大压下，通过铸坯传递到设置在下机架3上的下驱动辊和下自由辊(下从动辊)上，机架入口侧的两个夹紧液压缸和机架出口侧的两个夹紧液压缸的伸缩行程不一样，导致入口侧的上自由辊和下自由辊的距离大于出口侧的上自由辊和下自由辊的距离，例如从入口侧算起，第1对压下辊的上下距离为300、第2对压下辊的上下距离为290、第3对压下辊的上下距离为280、第4对压下辊的上下距离为270、第5对压下辊的上下距离为260、第6对压下辊的上下距离为250、第7对压下辊的上下距离为240(以上单位均为mm)，这样就可以对铸坯实施重压下。

驱动辊的外径与其它从动辊的辊径不一定相同,取决于不同的辊列布置。进一步地，所述驱动辊的辊径大于各所述从动辊的辊径，这样，驱动辊能够实现较大的压下量。

进一步地，所述驱动辊的辊径比各所述从动辊的辊径大10mm至20mm。驱动辊的压下量能比从动辊的压下量大。这样，既能保证驱动辊的实现较大的压下量，又能实现从动辊分担总压下量，压下也更均匀，既提高了重压下的效率，又提高了重压下的效果

进一步地，各所述上从动辊的轴线均相互平行，各所述上从动辊的轴线高低可以不同。进一步地，各所述下从动辊的轴线均相互平行，各所述下从动辊的轴线高低可以不同。这是通过机架入口侧的两个夹紧液压缸和出口侧的两个夹紧液压缸的伸缩行程不一样来实现的，因而能够实现每个压下辊都有压下量。

下驱动辊23的轴线与其它下从动辊的轴线可以在同一水平高度；也可以在不同的高度；下驱动辊23的布置高度取决于不同的辊列布置；

上驱动辊21和其它上从动辊的轴线可以在同一水平高度，也可以在不同的高度；上驱动辊21的布置高度取决于不同的辊列布置。

进一步地，所述多对压下辊的压下总量10～70mm，各所述从动辊的压下量可达10mm，能对冷态铸坯尺寸厚度达1000，宽度达3500连铸板坯实施重压下。

在本实施例中，驱动辊支座5设置有用于使驱动辊压下液压缸7引导驱动辊支座5带着上驱动辊21沿竖直方向移动的第一导向滑槽，内弧框架4设有与该第一导向滑槽相匹配的第一导向装置，第一导向装置的导向滑板设置于该第一导向滑槽内。导向系统8的导向柱上设有用于使夹紧内弧框架4的夹紧液压缸6引导内弧框架4沿竖直方向移动的第二导向滑槽，内弧框架4设有与该第二导向滑槽相匹配的第二导向装置，第二导向装置7的导向滑板设置于该第二导向滑槽内。当然，驱动辊的压下、上机架以及上从动辊的压下可以采用现有技术的其他压下和导向方式。

内弧框架4、夹紧液压缸6由大圆柱螺母通过预紧拉伸器紧固在导向系统8的柔性拉杆的一端，外弧框架3由大圆柱螺母通过预紧拉伸器紧固在导向系统8的柔性拉杆的另外一端，整个导向系统在外弧框架3、内弧框架4之间是无间隙的。而导向系统8的导向柱和内弧框架4上设置有使夹紧液压缸6驱动内弧框架4沿竖直方向移动的配对导向滑板。

上、下驱动辊由外部转接的驱动装置转动。此外，压下单元还含有相关的冷却、润滑、液压及电气系统等，内弧框架夹紧液压缸6、驱动辊升降液压缸7上设有用于检测控制位移的位移传感器9、精准控制压力的比例伺服液压系统10，以提高控制精度。通过位移传感器的精准测量，可以通过电控系统对扇形段内弧框架4(上机架)、上驱动辊的的位置进行精准控制。通过比例伺服液压系统10的精准测量，可以通过电控系统对扇形段内弧框架4、上驱动辊的压力进行精准控制。

机架上设有设备冷却系统11，以进行良好冷却，确保扇形段的所有设备的热传导、热辐射得到良好的发散，使设备处于完美的运行状态。扇形段上还设有二次喷淋冷却系统，通过二次喷淋冷却系统11的良好冷却，使铸坯的表面和内部的温度场处于良好的状态。

进一步地，如图3所示，所述连铸板坯重压下的扇形段装置包括：多个压下单元100，多个(例如为5个)所述压下单元100沿进出坯料的方向依次排列，相邻的两个压下单元的的距离为2000mm～5000mm。这样，可以在连铸坯(板坯)凝固末端设置压下单元，还可以在连铸板坯凝固末端之前就设置压下单元，这样，对于450mm以上厚度的连铸板坯，即使在凝固末端之前，固体坯壳的厚度就已经较厚，而在连铸板坯的坯壳内部为液相成分(固相率20～85％)，在此阶段，如果设置压下单元100，经过轻压下(例如在固相率20～85％范围内压下5-30mm)也能改善凝固末端前的连铸板坯的内部质量，为连铸坯(板坯)凝固末端的压下奠定了更好的基础。所以，设置多个压下单元100，能够更好的实现凝固末端的重压下，更好的焊合凝固疏松和缩孔，提高铸坯致密度。

本发明通过大辊径、多分节的辊列布置，能对冷态铸坯尺寸厚度达1000，宽度达3500连铸板坯实施重压下。可以适应板坯的拉坯速度随浇铸工况不断变化的要求，解决目前的由一对工作辊和一个单机架组成的轧机型式、由单独的大辊径驱动辊代替小辊径驱动辊的板坯扇形段型式在实现板坯重压下的过程中出现的根本性问题，有效解决连铸板坯的中心疏松问题，使铸坯中心的致密度大大提高，从而改善后续轧制厚板产品的探伤等级。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种连铸板坯重压下的扇形段装置，设置在连铸板坯导向段区域，其特征在于，所述连铸板坯重压下的扇形段装置包括：至少一个压下单元，一个所述压下单元包括：

一个机架；

多对压下辊，设置在所述机架上；相邻的两对压下辊之间的距离为350mm～800mm；

多对压下辊包括：一对驱动辊和多对从动辊，每对所述从动辊包括：上从动辊和下从动辊，所述驱动辊包括：上驱动辊和下驱动辊；

所述机架包括：下机架和能升降的设置在所述下机架上的上机架，各所述上从动辊固定设置在所述上机架上，所述下驱动辊以及各所述下从动辊固定设置在所述下机架上，所述上驱动辊能升降的设置在所述上机架上；

驱动辊压下液压缸，设置在所述上机架上，连接所述上驱动辊并驱动所述上驱动辊相对所述上机架升降；

所述多对压下辊的压下总量10～70mm，各所述从动辊的压下量达10mm。

2.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，能对冷态铸坯尺寸厚度达1000，宽度达3500连铸板坯实施重压下。

3.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，一个所述压下单元还包括：设置在所述下机架上连接并驱动所述上机架升降的机架压下液压缸。

4.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，一个所述压下单元中，所述多对压下辊包括：一对所述驱动辊和2对至6对所述从动辊，其中，2至3对所述从动辊位于所述驱动辊的上游。

5.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，各所述上从动辊的辊径相等，各所述下从动辊的辊径相等。

6.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，所述驱动辊的辊径大于各所述从动辊的辊径。

7.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，所述驱动辊的辊径与各所述从动辊的辊径相同或大10mm至200mm。

8.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，各所述上从动辊的轴线相互平行。

9.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，各所述下从动辊的轴线相互平行。

10.如权利要求1所述的连铸板坯重压下的扇形段装置，其特征在于，所述连铸板坯重压下的扇形段装置包括：多个压下单元，多个所述压下单元沿进出坯料的方向依次排列，相邻的两个压下单元的的距离为2000mm～5000mm。