CN107206476B - 连续的板坯铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制在板坯中产生的缩孔和偏析的位置的连续板坯铸造方法，根据本发明的一个实施方案的连续板坯铸造方法包括以下步骤：在将锭钢沿板坯的厚度方向注入到偏离结晶器内的中央部分的区域中的同时，通过结晶器对锭钢进行初次冷却；以及在拉拔由结晶器初次冷却的板坯时通过将冷却水喷洒在板坯的表面处，对板坯进行二次冷却。

Description

连续的板坯铸造方法

技术领域

本发明涉及用于板坯的连铸方法，并且更具体地涉及控制在板坯内产生的缩孔和偏析的位置的用于板坯的连铸方法。

背景技术

通常，在钢厂中，作为半成品的板坯是使用经由炼铁过程和炼钢过程制造的钢水在连铸过程中制造的，并且板坯在轧制过程中生产为消费者所需厚度的卷。

图1是示意性地示出了一般连铸设备的视图，并且图2是示出了通过一般连铸设备制造的板坯的凝固结构的示意图。

如图1中所示，在炼钢过程中精炼的钢水(1)被容置在钢水包(10)中，被移动至连铸工厂并且随后位于中间包(20)上。此外，容置在钢水包(10)中的钢水(1)通过耐火砖套(shroud)水口(11)被注入到中间包(20)，并且已经被注入到中间包(20)的钢水(1)通过浸入式水口(21)被连续地注入到结晶器(30)中。已经被供给至结晶器(30)的钢水(1)首先在穿过结晶器(30)的同时被冷却，并且随后被拉拔并且在被辊轧制的同时主要被从多个扇形辊(segment roll)(40)之间的空间喷洒的冷却水冷却，并且由此被制造成板坯(2)。

以这种方式连铸的板坯(2)通过切割器(50)切割成具有预定的长度，并且通过传送辊(60)传送至轧制过程。

特别地，当板坯(2)被轧制成厚的钢板时，板坯(2)的缺陷会在轧制之后保留，并且因此可能造成有缺陷的产品。这种缺陷的示例包括在板坯的在其厚度方向上的中央部处产生的凝固缩孔和中心偏析，如图2中所示。

当溶质浓缩的残余钢水在连铸过程中在靠近凝固终点时集中在凝固收缩部分中时，这变成偏析(4)，并且当凝固收缩部分没有被填充并且其中仍保留有空间时，这变成凝固缩孔(3)，即中心孔隙。即使在厚板轧制之后，这种缺陷也会保留在板坯的中心。

此外，在经受厚板轧制/冷却过程时，在板坯的在其厚度方向上的中心部分处产生拉拔应力。在轧制后的冷却过程中，板坯的表面的温度比其中心部分的温度下降得快，并且板坯的在其厚度方向上的中心部分由于这种温度差而处于拉拔应力下。特别地，随着板坯的厚度变厚，由这种温度差引起的拉拔应力的大小变得更大，并且当这种拉拔应力集中在上面已经描述的偏析(4)和凝固缩孔(3)上时，板坯(2)的中心部分的缺陷扩大，并且由此可能产生有缺陷的产品。

用于减少例如导致有缺陷的产品的中心偏析(4)和凝固缩孔(3)的缺陷的典型技术是轻压下(soft reduction)。轻压下技术是在连铸期间通过扇形辊(40)向板坯(2)施加轧制力的技术。在该技术中，因凝固收缩产生的孔隙的数目通过在凝固结束时对板坯(2)进行轧制来对凝固缩孔(3)进行一定凝固和收缩程度的物理压缩而最小化，并且同时，通过抑制存在于柱状晶之间的溶质浓缩的钢水被引入到板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分中，在板坯(2)中抑制中心偏析(4)产生。然而，在轻压下技术中，由于大型轧制设备应该安装在连铸机中并且轧制在凝固结束时进行，因此偏析(4)和凝固缩孔(3)可能不会被充分地去除。

此外，尽管中心偏析(4)和凝固缩孔(3)的产生得到抑制，但中心偏析(4)和凝固缩孔(3)中的一些仍会保留在板坯/产品的在其厚度方向上的中心部分中，并且在轧制/冷却期间产生的拉拔应力在厚度方向上的中心部分最大化，并且因此在板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分处产生缺陷。特别地，当板坯(2)的厚度大或者在轧制过程中应当执行加速冷却时，板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分与板坯的表面之间的温度差变得大得多，导致有缺陷产品的可能性进一步增大。

此外，用于减少例如中心偏析(4)和凝固缩孔(3)的缺陷的技术包括浸入式水口(21)，特别地，浸入式水口(21)的排出孔的结构的改进、二次冷却区域中的冷却水的喷洒的控制等。然而，这种方法适于抑制中心偏析(4)和凝固缩孔(3)产生，但是存在不能完全去除中心偏析(4)和凝固缩孔(3)的问题。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种用于板坯的连铸方法，其中，将钢水供给至结晶器的浸入式水口的位置改变使得在板坯内产生的偏析和凝固缩孔的位置得到控制。

技术解决方案

根据本发明实施方案的用于板坯的连铸方法可以包括：在钢水被注入到从结晶器的内部的中心部分沿板坯的厚度方向偏移的区域中的同时，通过结晶器对板坯进行初次冷却；以及在拉拔由结晶器初次冷却的板坯时通过将冷却水喷洒至板坯的表面，对板坯进行二次冷却。

在初次冷却中，浸入式水口可以置入到结晶器中，该结晶器包括面向彼此的一对长侧和面向彼此的一对短侧，钢水可以注入到结晶器中，并且浸入式水口可以沿从所述一对长侧中选择的一个长侧的方向偏移。

在二次冷却中，板坯可以从结晶器向下拉拔，并且板坯可以在向前弯曲的同时被拉拔，并且在初次冷却中，浸入式水口偏移的方向可以是所述一对边中的布置在相对于板坯被拉拔的方向的前侧上的长侧的方向。

在初次冷却中，浸入式水口与从所述一对长侧中选择的一个长侧之间的距离d1和浸入式水口与所述一对长侧中的另一长侧之间的距离d2之间的差可以是20mm或更长。

在初次冷却中，浸入式水口与从所述一对长侧中选择的一个长侧之间的距离d1和浸入式水口与所述一对长侧中的另一长侧之间的距离d2可以为10mm或更长。

在初次冷却中，浸入式水口与从所述一对长侧中选择的一个长侧之间的距离d1和浸入式水口与所述一对长侧中的另一长侧之间的距离d2的长度比(d1:d2)可以为1:3。

在二次冷却中，板坯可以被从结晶器向下拉拔，并且板坯可以在向前弯曲的同时被拉拔，喷洒至板坯的上侧的冷却水的量可以保持为大于喷洒至板坯的下侧的冷却水的量直到被拉拔的板坯完全凝固为止，并且在被拉拔的板坯完全凝固以后，喷洒至板坯的下侧的冷却水的量可以保持为大于喷洒至板坯的上部部分的冷却水的量。

有益效果

根据本发明的一个实施方案，放置在结晶器内的浸入式水口的位置改变，并且钢水不是被注入到结晶器的中心部分而是被注入到结晶器的沿板坯的厚度方向偏移的区域中，使得产生偏析和凝固缩孔的位置可以从板坯的中心部分移动至板坯的表面。

以这种方式，随着偏析和凝固缩孔的位置移动至表面，凝固缩孔在板坯的轧制过程中更容易被压缩，并且偏析不位于在轧制之后的冷却过程中产生最大拉拔应力的位置处，使得防止裂纹扩展。因此，最终产品的内部缺陷可以减少。

附图说明

图1是示意性地示出了一般连铸设备的视图；

图2是示出了通过一般连铸设备制造的板坯的凝固结构的示意图；

图3a是示出了在一般连铸设备中的浸入式水口在结晶器内的位置的视图；

图3b是示出了浸入式水口在应用于根据本发明的实施方案的用于板坯的连铸方法的结晶器内的位置发生变化的状态的视图；

图4示出了应用于根据本发明的实施方案的用于板坯的连铸方法的结晶器内的钢水的流动和温度分析结果；

图5是示出了通过根据本发明的实施方案的用于板坯的连铸方法制造的板坯的照片；

图6是根据在轧制期间凝固缩孔的位置的压缩模拟结果；以及

图7是示出了产品中保留的中心偏析以及应力分布的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的实施方案进行更详细地描述。然而，本发明不限于以下实施方案，而是将以各种不同的形状实现。但是，本实施方案使本发明的公开内容完整，并且提供以完全告知本领域技术人员本发明的范围。附图中相同的附图标记指的是相同的要素。

图3a是示出了一般连铸设备中的浸入式水口在结晶器内的位置的视图，图3b是示出了浸入式水口在应用于根据本发明的实施方案的用于板坯的连铸方法的结晶器内的位置发生变化的状态的视图，图4示出了应用于根据本发明的实施方案的用于板坯的连铸方法的结晶器内的钢水的流动和温度分析结果，图5是示出了通过根据本发明的实施方案的用于板坯的连铸方法制造的板坯的照片，图6是根据在轧制期间凝固缩孔的位置的压缩模拟结果，并且图7是示出了保留在产品中的中心偏析以及应力分布的示意图。

如附图中所示的，根据本发明的一个实施方案的用于板坯的连铸方法是使用图1中所示的一般连铸设备来实施的。然而，该方法是通过在改变浸入式水口(21)(钢水(1)通过该浸入式水口(21)被注入到结晶器(30)中)的位置的同时改变容置在中间包(20)中的钢水(1)注入到结晶器(30)中的位置而实现的。

换句话说，根据本发明的一个实施方案的用于板坯的连铸方法主要包括：在将钢水(1)注入到结晶器(30)的从结晶器(30)的中心部分至结晶器(30)的厚度方向偏移的内部区域的同时，使用结晶器(30)对钢水(1)进行初次冷却；以及通过将冷却水喷洒至在通过结晶器(30)初次冷却之后被拉出的板坯(2)的表面，执行二次冷却。

在进行初次冷却中，浸入式水口(21a)不是布置在结晶器(30)的内部的中心部分处(如图3a中所示)而是浸入式水口(21b)布置在结晶器(30)的向板坯(2)的宽度方向偏移的区域(如图3b中所示)，以便允许钢水(1)被沿板坯(2)的宽度偏移的方向注入。详细地，结晶器(30)由面向彼此的一对长侧(30a、30b)以及面向彼此的一对短侧(30c、30d)构成。在此，浸入式水口(21b)布置成向从所述一对长侧(30a、30b)中选择的一个长侧(30a)的方向偏移。

因此，偏移区域中的钢水(1)的流动强度(流量)被诱导为大于其他区域的流动强度(流量)。然后，可以得到如图4(a)中所示的结果。在图4(a)中可以确定，具有红色(相对暗的部分)的区域是具有高流动强度的区域，并且在钢水的表面上的各个区域中的流量几乎没有差异，但是在钢水表面的在偏移方向的下方的2m的区域中形成比中心部更强的流场。图4(b)示出了该区域上的计算得到的温度场，并且可以确定温度在厚度方向上是彼此不同的，这类似于流场的结果。在图4(b)中，具有红色(相对暗的部分)的区域是具有相对高的温度的区域，并且发生温度差的事实意味着凝固完成并非是在坯板厚度的中心部分处而是在其在偏移方向上的一部分处产生。

同时，如图1中所示，在连铸设备中，朝向结晶器(30)的下侧同时压缩并拉拔板坯(2)的多个扇形辊(40)向前弯曲。在此，优选的是，浸入式水口(21)偏移的方向是所述一对长侧(30a、30b)中的布置在相对于板坯(2)被拉拔的方向的前侧的长侧(30a)的方向。因此，浸入式水口(21)偏移的方向设定为被拉拔的板坯(2)的上表面的方向。因此，产生偏析(4)和凝固缩孔(3)的点通过将凝固完成的点沿被拉拔的板坯(2)的上部部分而不是下表面部分的方向偏移而在板坯(2)的上表面的方向上偏移。

接下来，将对浸入式水口(21)偏移的程度进行描述。

如图3b中所示，在通常位于结晶器(30)的中心处的浸入式水口(21)沿箭头方向移动的同时，进行铸造。在此，“d1”指的是浸入式水口(21)与从所述一对长侧(30a、30b)选择的长侧(30a)之间的距离，并且“d2”指的是浸入式水口(21)与所述一对长侧(30a、30b)中的另一长侧(30b)之间的距离。

因此，浸入式水口(21)布置成使得d1和d2的长度比(d2/d1)为1、3、4和7，然后进行铸造。在此，可以确定，随着d1与d2之间的长度差变得更大，凝固完成的位置不是移动至板坯(2)的中心部分而是移动至板坯(2)的表面。换句话说，凝固缩孔(3)和偏析(4)不是移动至板坯(2)的在厚度方向上的中心部分而是移动至其表面。然而，d1与d2之间的差需要大于20mm。否则，偏析(4)和凝固缩孔(3)产生的位置不会大大偏离板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分，并且因此这在改进轧制产品的品质方面是无效的。此外，当d1和d2中的任一者的长度小于10mm时，凝固层由于排出的钢水与凝固层强烈碰撞而再熔融，并且因此可能发生操作事故。

因此，由于d1与d2之间的差变得更大且为20mm或更大，这在移动凝固完成位置方面是有利的。然而，优选的是，浸入式水口(21)布置成使得d1和d2分别为10mm或更大。优选地，最佳的是，d1和d2的长度比(d1:d2)为1:3。

图5示出了在d1和d2的长度比(d1:d2)为1:3时通过进行铸造而获得的结果，并且可以确定具有红色的区域(凝固完成线附近的区域)指示具有相对高的温度的区域，并且其位置不是向板坯(2)的在其厚度上的中心部分偏移而是向其上部部分偏移。也就是说，随着浸入式水口(21)的位置移动，流场和温度场改变。因此，可以确定凝固完成的位置可以不向板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分偏移，而是向任一表面偏移。因此，偏析(4)和凝固缩孔(3)不是向板厚2的在其厚度方向上的中心部分偏移而是向其上表面以预定间隔偏移。然而，当d2远大于d1时，偏析(4)和凝固缩孔(3)在很大程度上向板坯(2)的表面偏移。因此，在轧制过程中，缺陷暴露于表面，并且因此可能导致表面缺陷。因此，优选的是，d1和d2的长度比(d1:d2)保持为1:3。

如上所述，由于钢水(1)在浸入式水口(21)的位置偏移的状态下注入，因此钢水(1)的流动场和温度场变化，使得凝固完成的点向板坯(2)的上表面偏移。在这种情况下，板坯(2)的弯曲是由通过在凝固期间因板坯(2)的上表面与下表面之间产生的冷却差异造成的残余应力而发生的，并且因此可能难以使用传送辊(60)传送板坯(2)。

为了防止这种问题发生，在本实施方案中，喷洒至板坯(2)的上侧的冷却水的量可以保持为大于喷洒至板坯(2)的下侧的冷却水的量直到被拉拔的板坯(2)在进行二次冷却时完全凝固为止，并且在被拉拔的板坯(2)完全凝固以后，喷洒至板坯(2)的下侧的冷却水的量可以保持为等于或大于喷洒至板坯(2)的上部部分的冷却水的量。

接下来，将对可以期望在制造板坯(2)时产生的偏析(4)和凝固缩孔(3)从板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分改变至板坯(2)的上表面的效果进行描述。

首先，通过超声检测确定厚板产品的内部缺陷。在超声检测时，在大多数厚板产品的在其厚度方向的中心部分处检测到缺陷，并且是由在连铸期间在厚度方向上的中心部分中产生的凝固缩孔(3)和偏析(4)造成的。即使在板坯(2)内部产生相同量的凝固缩孔(3)和相同量的偏析(4)，由于产品具有较高的强度和较大的规格而使这些缺陷容易被检测到，并且这是由以下原因造成的。

首先，随着产品变厚，板坯(2)的轧制量减少，并且因此凝固缩孔(3)的压缩变得更加困难。特别地，由于在轧制期间板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分的变形小于其表面的变形，因此凝固缩孔(3)的压缩变得越来越困难。因此，可以确定：即使以相同的轧制量进行轧制，位于厚度的1/4处的凝固缩孔(3b)比厚度方向上的中心部分处的凝固缩孔(3a)更容易被压缩，如图6中所示。当在确定板坯(2)的厚度的状态下制造极厚的板时，轧制量相对小，并且因此凝固缩孔(3)的压缩变得更加困难。

然而，当凝固缩孔(3)不是向板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分偏移而是向其上表面偏移时，孔隙更容易被压缩，使得通过超声检测的缺陷可以降低。

另外，首先对在板坯(2)轧制之后生产的产品的表面进行冷却。也就是说，产品的表面处于低温状态并且其内部处于相对高的温度状态。因此，在产品的在其厚度方向上的中心部分处产生拉拔应力。特别地，当偏析(4)位于板坯(2)的在其厚度方向上的中心部分处时，由于应力集中容易产生裂纹并且裂纹容易扩展，并且因此在超声检测时变成缺陷的原因。特别地，由于厚板产品高度加强并且极厚，因此拉拔应力更大程度地增大并且因而缺陷发生率增加。

因此，如本实施方案中，尽管偏析(4)和凝固缩孔(3)没有被完全去除，但产生偏析(4)和凝固缩孔(3)的位置移动，如图7中所示，在轧制过程中更容易进行压缩。此后，偏析(4)不位于在冷却过程中产生最大拉拔应力的位置，并且因此防止了裂纹的扩展，使得最终产品的缺陷可以降低。

尽管已经参考附图和上述示例性实施方案对本发明进行了描述，但是本发明不限于此，本发明由所附权利要求限制。因此，在不背离由所附权利要求提供的技术精神的情况下，本领域技术人员可以对本发明进行各种修改和改变。

附图标记的说明

1：钢水 2：板坯

3：凝固缩孔 4：偏析

10：钢水包 11：耐火砖套水口

20：中间包 21：浸入式水口

30：结晶器 30a、30b：长侧

30c、30d：短侧 40：扇形辊

50：切割器 60：传送辊

Claims (4)

1.一种用于板坯的连铸方法，其中，板坯被连铸，所述连铸方法包括：

在钢水被注入到从结晶器的内部的中央部分向所述板坯的厚度方向偏移的区域的同时，通过所述结晶器对所述板坯进行初次冷却；以及

在拉拔由所述结晶器初次冷却的所述板坯时通过将冷却水喷洒至所述板坯的表面，对所述板坯进行二次冷却，

其中，在所述初次冷却中，浸入式水口被置入到所述结晶器中，所述结晶器包括面向彼此的一对长侧和面向彼此的一对短侧，所述钢水被注入到所述结晶器中，所述浸入式水口沿从所述一对长侧中选择的一个长侧的方向偏移，

其中，在所述初次冷却中，所述浸入式水口偏移的方向是所述一对长侧中的布置在相对于所述板坯被拉拔的方向的前侧上的长侧的方向；并且

其中，在所述二次冷却中，所述板坯被从所述结晶器向下拉拔，并且所述板坯在向前弯曲的同时被拉拔，

其中，喷洒至所述板坯的上侧的冷却水的量保持为大于喷洒至所述板坯的下侧的冷却水的量，直到被拉拔的板坯完全凝固的点为止，并且

其中，在所述被拉拔的板坯完全凝固以后，喷洒至所述板坯的所述下侧的冷却水的量保持为等于或大于喷洒至所述板坯的上部部分的冷却水的量。

2.根据权利要求1所述的连铸方法，其中，在所述初次冷却中，所述浸入式水口与从所述一对长侧中选择的一个长侧之间的距离d1和所述浸入式水口与所述一对长侧中的另一长侧之间的距离d2之间的差是20mm或更长。

3.根据权利要求1所述的连铸方法，其中，在所述初次冷却中，所述浸入式水口与从所述一对长侧中选择的一个长侧之间的距离d1和所述浸入式水口与所述一对长侧中的另一长侧之间的距离d2分别是10mm或更长。

4.根据权利要求1所述的连铸方法，其中，在所述初次冷却中，所述浸入式水口与从所述一对长侧中选择的一个长侧之间的距离d1和所述浸入式水口与所述一对长侧中的另一长侧之间的距离d2的长度比(d1∶d2)是1∶3。