CN107262689A - 大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺，特别是一种涉及钢铁冶金技术领域的大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺。本发明的大方坯二冷压下凸足辊结构，包括压下区上足辊和压下区下足辊，所述压下区下足辊位于压下区上足辊的下方，所述压下区上足辊中部设置有凸台，所述压下区下足辊中部设置有凸台，所述压下区下足辊的凸台比压下区上足辊的凸台长。本发明的大方坯二冷压下区压下工艺，设置多组压下区上足辊和压下区下足辊，所述压下区上足辊的压下量在拉坯方向逐渐增加。本申请可以有效解决大方坯连铸坯中心偏析和中心疏松问题。

Description

大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺
技术领域
本发明涉及一种大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺，特别是一种涉及钢铁冶金技术领域的大方坯二冷压下凸足辊结构和压下工艺。
背景技术
二冷区连铸坯压下是改善连铸坯中心偏析与疏松的有效技术，其原理是：通过在连铸坯凝固末期附近施加压力对铸坯产生一定的压下量，阻碍含富集偏析元素的钢液流动从而减弱中心偏析，同时补偿连铸坯的凝固收缩量以减轻中心疏松；施加的压力主要是机械应力。其中压下量是决定压下实施多少的重要参数。
随着铸坯断面尺寸的增大，一方面，补偿凝固收缩的体积显著增大，液芯挤压变形量增加；另一方面，加厚的凝固坯壳导致压下过程变形抗力增大。因此，传统的轻压下技术已不能满足大断面连铸坯的生产需求。鉴于此，国内外研究者提出了通过增加连铸坯凝固末端压下量，以挤压排出溶质偏析钢液，同时焊合中心缩孔的凝固末端大压下/重压下技术。由于很多连铸机设备能力限制，重压下技术难以实现，因此研究者提出了凸型辊压下技术，不增加压下力的前提下，减小压下面积，增大铸坯中部压下压力。
期刊文献((ISIJ International,Vol.52(2012),No.7,pp.1266–1272))中，韩国浦项的学者进行过实验研究。他们提出的凸型辊主要特点是：直径450mm的辊中间300mm区域为凸型起面，其中凸起面与平面之间为半径40mm的双1/4圆形过渡弧。这种辊结构可以显著提高液芯受挤压能力，改造后14mm的压下量可达到改造前30mm压下量的工艺效果。然而，这一设计结构将不可避免的导致双1/4圆形过渡弧位置处的应力集中，从而造成铸坯边角裂纹。
专利文献“一种用于大方坯连铸的拉矫机渐变曲率凸型辊及使用方法”，发明的拉矫机渐变曲率凸型辊由辊轴和辊身组成，其中辊身由边缘区、渐变曲率区和平辊区组成，所述的曲率渐变区由起弧区和变弧区组成，起弧区的起弧点到变弧点之间弧线曲率逐渐增加，变弧区的变弧点到终弧点之间弧线曲率逐渐减小，平辊区相对于边缘区呈凸出状。采用至少4架具有渐变曲率凸型辊的拉矫机对大方坯连铸坯进行压下，最终得到中心偏析与疏松得到改善的连铸坯。该发明的渐变曲率凸型辊实现了平辊区与凸辊区的平滑过渡，有效避免了因过渡区应力集中导致的裂纹缺陷。
然而上述文献都采用从铸坯上部用凸型辊压下，生产的铸坯的上部有明显的下凹，下部很平整。并且随着铸坯冷却的进行，边部温度越来越低，由于多个机架的凸型辊参数一样，变形抗力越来越大，压下效果越来越差。
采用凸型辊压下，铸坯上部受力集中在中部区域；铸坯底部采用平辊支撑，根据力的相互作用，铸坯整个底部均匀受力。但是由于铸坯角部温度低，凝固壳较厚变形抗力更大，因此铸坯底部的压缩量较小，因此，采用凸型辊压下，在相同压力下，可以使铸坯上部中心区域受力提高约2倍，但实际的应用效果仍然有限。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供了一种可以有效解决大方坯连铸坯中心偏析和中心疏松问题的大方坯二冷压下凸足辊结构。
本发明为解决上述问题所采用的大方坯二冷压下凸足辊结构，包括压下区上足辊和压下区下足辊，所述压下区下足辊位于压下区上足辊的下方，所述压下区上足辊中部设置有凸台，所述压下区下足辊中部设置有凸台，所述压下区下足辊的凸台比压下区上足辊的凸台长。
进一步的是，所述压下区下足辊的凸台比压下区上足辊的凸台长50mm至200mm。
进一步的是，所述压下区下足辊的凸台与二冷区前端的平辊保持水平。
进一步的是，所述压下区下足辊凸台的凸起高度范围为10mm至35mm：
包括多组压下区上足辊和压下区下足辊，所述压下区上足辊和压下区下足辊的凸台长度沿拉坯方向逐渐减小。
进一步的是，所述凸台长度减小的范围为20mm至50mm。
本发明所解决的另一个技术问题是提供了一种可以有效控制大方坯连铸坯中心偏析和中心疏松问题的大方坯二冷压下工艺。
本发明为解决上述问题所采用的大方坯二冷压下区压下工艺，设置多组压下区上足辊和压下区下足辊，所述压下区上足辊的压下量在拉坯方向逐渐增加。
进一步的是，所述压下量增加的范围为2mm至3.5mm。
本发明的有益效果是：本申请在压下区下足辊中部设置有凸台，使铸坯底部的支撑辊形成凸辊，这样可以有效利用铸坯上部传递的力，增强铸坯底部中心区域含富集偏析元素的钢液流动，同时补偿底部中心区域连铸坯的凝固收缩量以减轻中心疏松，使铸坯底部中心区域的压下效果也得到显著得提高，有效解决了由于铸坯角部温度低，凝固壳较厚变形抗力更大，造成铸坯低部的压缩量较小而引起的大方坯连铸坯中心偏析和中心疏松问题。为了提高结构的支撑能力，本申请使压下区下足辊的凸台比压下区上足辊的凸台长，这样在解决压下过程中铸坯偏析和中心疏松问题的同时使铸坯能得到更好的支撑。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中标记为：压下区上足辊1、压下区下足辊2、凸台3、铸坯料4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的大方坯二冷压下凸足辊结构，包括压下区上足辊1和压下区下足辊2，所述压下区下足辊2位于压下区上足辊1的下方，所述压下区上足辊1中部设置有凸台3，所述压下区下足辊2中部设置有凸台3，所述压下区下足辊2的凸台3比压下区上足辊1的凸台3长。本申请在压下区下足辊2中部设置有凸台3，使铸坯底部的支撑辊形成凸辊，这样可以有效利用铸坯上部传递的力，增强铸坯底部中心区域含富集偏析元素的钢液流动，同时补偿底部中心区域连铸坯的凝固收缩量以减轻中心疏松，使铸坯底部中心区域的压下效果也得到显著得提高，有效解决了由于铸坯角部温度低，凝固壳较厚变形抗力更大，造成铸坯低部的压缩量较小而引起的大方坯连铸坯中心偏析和中心疏松问题。为了提高结构的支撑能力，本申请使压下区下足辊2的凸台3比压下区上足辊1的凸台3长，这样在解决压下过程中铸坯偏析和中心疏松问题的同时使铸坯4能得到更好的支撑。
本申请对压下区下足辊2的凸台3长度进行控制，使其将成铸坯低部压缩量提高的同时保证可靠的支撑，当压下区下足辊2的凸台3比压下区上足辊1的凸台3长50mm至200mm的范围时，得到的铸坯质量最优。
所述压下区下足辊2的凸台3与二冷区前端的平辊保持水平。采用压下区下足辊2的凸台3与二冷区前端的平辊水平的结构特征可以有效避免在压下时铸坯所受弯曲力影响的问题。
所述压下区下足辊2凸台3的凸起高度范围为10mm至35mm：采用前述凸起高度可以在保持结构稳定性的同时，提高铸坯底部中心区域的压下效果。
包括多组压下区上足辊1和压下区下足辊2，所述压下区上足辊1和压下区下足辊2的凸台3长度沿拉坯方向逐渐减小。坯料在处理过程中其凝固壳的厚度逐渐增厚，在拉坯方向逐渐减小压下区上足辊1和压下区下足辊2的凸台3长度可以逐步增加压下力，可以有效防止压下效果减弱。
所述凸台3长度减小的范围为20mm至50mm。将长度减小的范围控制在前述的范围内可以使本申请的结构更好的适应凝固壳厚度的增加，保证在每个机组位置都有足够的压下效果。
本发明的大方坯二冷压下工艺，设置多组压下区上足辊1和压下区下足辊2，所述压下区上足辊1的压下量在拉坯方向逐渐增加。为了避免坯料在处理过程中其凝固壳的厚度逐渐增厚而使压下效果减弱，本申请采用上足辊的压下量在拉坯方向逐渐增加的方法来消除凝固壳的厚度增厚的影响。
所述压下量增加的范围为2mm至3.5mm。将压下量增加的的范围控制在前述的范围内可以使本申请的结构更好的适应凝固壳厚度的增加，保证在每个机组位置都有足够的压下效果。
实施例
本实施例的应用于360mm×450mm大方坯连铸机，其有12台拉矫机，其中可压下拉矫机10台，以生产轴承钢、重轨钢等中、高碳合金钢为主。
本实施例的用于大方坯连铸的拉矫机凸型辊结构，上下足辊均为凸辊，拉矫机的第一个机架上辊凸台3220mm，下辊凸台3280mm，之后每个机架上下足辊凸台3都减小30mm。
采用本实施例的拉矫机凸型辊在大方坯连铸进行压下时按照以下步骤进行：
针对轴承钢，其中进行压下拉矫机5台，在拉速0.45m/min条件下，2#-6#拉矫机压下量分别为：3.0mm，3.6mm，5.0mm，7.4mm，9.0mm，总压下量28.0mm。最终生产连铸坯中心偏析与疏松评级从1.0-1.5级降低至0.5-1.0级别，成品轧材中心疏松≤1.5级比例从30％提高至90％以上。

Claims (8)

1.大方坯二冷压下凸足辊结构，包括压下区上足辊(1)和压下区下足辊(2)，所述压下区下足辊(2)位于压下区上足辊(1)的下方，其特征在于：所述压下区上足辊(1)中部设置有凸台(3)，所述压下区下足辊(2)中部设置有凸台(3)，所述压下区下足辊(2)的凸台(3)比压下区上足辊(1)的凸台(3)长。
2.如权利要求1所述的大方坯二冷压下凸足辊结构，其特征在于：所述压下区下足辊(2)的凸台(3)比压下区上足辊(1)的凸台(3)长50mm至200mm。
3.如权利要求1所述的大方坯二冷压下凸足辊结构，其特征在于：所述压下区下足辊(2)的凸台(3)与二冷区前端的平辊保持水平。
4.如权利要求1所述的大方坯二冷压下凸足辊结构，其特征在于：所述压下区下足辊(2)凸台(3)的凸起高度范围为10mm至35mm。
5.如权利要求1所述的大方坯二冷压下凸足辊结构，其特征在于：包括多组压下区上足辊(1)和压下区下足辊(2)，所述压下区上足辊(1)和压下区下足辊(2)的凸台(3)长度沿拉坯方向逐渐减小。
6.如权利要求5所述的大方坯二冷压下凸足辊结构，其特征在于：所述凸台(3)长度减小的范围为20mm至50mm。
7.利用权利要求1所述的大方坯二冷压下凸足辊结构进行的大方坯二冷压下区压下工艺工艺，其特征在于：设置多组压下区上足辊(1)和压下区下足辊(2)，所述压下区上足辊(1)的压下量在拉坯方向逐渐增加。
8.如权利要7所述的大方坯二冷压下区压下工艺，其特征在于：所述压下量增加的范围为2mm至3.5mm。
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