CN107552750A - 可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机及生产方法，所述连铸机兼具生产单重2.2t/m的异型坯、或者厚度达300mm的板柸、或者裂纹敏感钢种板坯性能，且满足H型钢和板带生产要求；依次包括：大包、回转台、中间包、结晶器、液压仿弧振动、带有密排夹持的二冷段一和二冷段二、扇形段组、连续矫直机组、仿形火切机、辊道组；多流连铸的结晶器到矫直区前段设定为全弧形，全弧形半径≥12m；所述多流连铸有至少三个流道，所述矫直机组中的驱动辊的辊径≥450mm，压下力≥700吨，针对生产不同型号规格的铸坯产品，可方便的调整不同的工艺生产方法，提高产品的多样性和铸机生产率。

Description

可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机及生产方法

技术领域

本发明涉及可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机及生产方法，属钢铁冶金行业连铸设备技术领域。

背景技术

连铸机是钢铁冶金行业的大型重要设备，现有的针对异型坯产品的连铸，往往是选用专有的功能单一的异型坯铸机进行生产。由于异型坯的形状复杂，传热不均导致铸坯应力集中，在连铸过程中容易出现各种裂纹，常规的异型坯铸机最大断面国内只能做到1.4t/m 左右，无法满足大型H型钢（≥2t/m）的轧制要求。另一方面，常规异型坯铸机目前采用的是功能相对较为单一的设备配置，无法兼顾板坯的连铸生产，从市场需求上来说，由于市场对异型坯的需求波动较大，往往在某些时间段，异形坯铸机处于停产状态，由此导致铸机闲置时间长，开机率不足，生产效率低下。

常规的板坯连铸机是采用直弧形机型，铸坯在结晶器下部的弯曲段要承受较大的弯曲应力，其扇形段的两面夹持方式，无法在该种设备上实现异型坯的生产，而且当铸坯较厚，浇铸裂纹敏感的钢种时，这种板坯连铸机生产的铸坯容易产生裂纹缺陷，降低铸坯质量。

综上所述可知，现有的功能单一的异型坯或板坯铸机生产方法存在如下不足之处：⑴能够生产的异型坯断面较小，不能满足大型H型钢的生产需要；⑵常规板坯铸机生产厚板、裂纹敏感性钢种时，铸坯容易出现裂纹缺陷；⑶常规的异型坯、板坯铸机都只能生产单一品种的铸坯，异型坯铸机生产率较低。

因此，为了提高设备利用率，一种多用途的可同时生产超大断面的异型坯以及厚板坯、裂纹敏感钢种的板坯的连铸机，成为必需。

发明内容

本发明的目的是克服背景技术所述不足，设计可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机及生产方法，既能生产超大断面的异型坯，也能生产厚板、裂纹敏感钢种的板坯，同时满足H型钢和板带的生产，大大提高了产品的多样性和连铸机的生产效率。

本发明的技术方案是：可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机；是一种多流兼容型连铸机，所述连铸机按拉坯移动前进方向依次包括：大包101、回转台102、中间包103、结晶器104、液压振动105、二冷段一106、二冷段二107、扇形段组108、拉矫机组、火切机110、辊道组111，还包括：远程辊缝自动控制系统；所述二冷段一106和二冷段二107均是适用于异型坯或板坯的带有密排夹持的二冷段；所述液压振动105是做仿弧振动；所述火切机110是仿形切割机；其特征在于：

所述多流连铸的结晶器到矫直区前段是全弧形，所述全弧形半径≥12m；所述多流连铸机有至少三个流道；

所述拉矫机组是多机架连续矫直机组109，或者是多辊夹持拉矫机组112；所述多机架连续矫直机组109用于生产异型坯或较薄板坯；所述多辊夹持拉矫机组112用于生产异型坯或较厚板坯。其有益效果是：铸坯不受弯曲应力影响，铸坯的矫直应力大大低于直弧形铸机，非常适于生产厚板和裂纹敏感的钢种，三个流道的布置方式，有利于提高铸机产量，有利于和各种吨位的转炉匹配。

如上所述可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，其特征在于：所述二冷段二107上设置有异型坯吹水装置。

如上所述可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，其特征在于：所述扇形段组108和多辊夹持拉矫机组112的上框架内的辊子是环形内冷辊。

如上所述可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，其特征在于：所述火切机110的割枪设置为可根据铸坯形状的变化自动调整高度。

如上所述可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，其特征在于：设定所述多辊夹持拉矫机组112中驱动辊的辊径≥DN450mm、驱动辊压下力≥700吨。

一种可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，是利用所述多流连铸机，按需求生产不同型号规格铸坯产品的工艺方法；其特征在于：

⑴当多流连铸机按要求生产单重≥2.2t/m的异型坯时，按如下工艺：

A、当拉矫机组选择为多机架连续矫直机组109时，采用异型坯用结晶器104、带8面夹持的二冷段一106、带4面夹持的二冷段二107；通过远程辊缝自动控制系统将扇形段组108的整个夹紧上框架自动抬到最高位；通过多机架连续矫直机组（109）的上驱动辊对异型坯进行拉坯、矫直；通过火切机（110）对异型坯进行仿形切割成需要的定尺长度；通过辊道组（111）将切割后的铸坯输送到出坯区，下线堆存；

B、当拉矫机组选择为多辊夹持拉矫机组112时，采用异型坯用结晶器104、带8面夹持的二冷段一106、带4面夹持的二冷段二107；通过远程辊缝自动控制系统将扇形段组108、多辊夹持拉矫机组112的整个夹紧上框架自动抬到最高位；通过多辊夹持拉矫机组112中的驱动辊对异型坯进行拉坯、矫直；设定多辊夹持拉矫机组112中的驱动辊辊径为DN450mm；

⑵当多流连铸机按要求既可生产单重≥2.2t/m的异型坯，或者是又可生产厚度≤200mm的板坯时，按如下工艺：

选择拉矫机组为多机架连续矫直机组109，首先将结晶器104更换为板坯用结晶器，并选择板坯用内外弧两面夹持的密排夹持的二冷段一106以及密排夹持的二冷段二107，且二冷段一106和二冷段二107采用厚度可调结构；所述夹紧段辊子采用内部通水冷却的结构；根据铸坯的厚度通过远程辊缝自动控制系统自动调整所述扇形段组108的辊缝开口度，生产过程中可根据铸坯凝固状况自动调整辊缝，对铸坯实施动态轻压下；通过多机架连续矫直机组109的上驱动辊对全凝固后的板坯进行拉坯、矫直；对铸坯进行矫直以及矫直后的生产过程与步骤⑴之A所述相同；

⑶当多流连铸机按要求既可生产单重≥2.2t/m的异型坯，或者是又可生产厚度为200~300mm板坯时，按如下工艺：

选择拉矫机组为多辊夹持拉矫机组112，采用板坯用结晶器104、内外弧两面夹持的密排夹持的二冷段一106、密排夹持的二冷段二107；通过远程辊缝自动控制系统将扇形段组108以及多辊夹持拉矫机组112的辊缝自动调整到铸坯需要的开口度，且扇形段组108和多辊夹持拉矫机组112在生产过程中均可根据铸坯凝固状况自动调整辊缝，对铸坯实施动态轻压下；通过多辊夹持拉矫机组112中的驱动辊对异型坯进行拉坯、矫直；设定所述多辊夹持拉矫机组112中的驱动辊辊径为DN450mm、驱动辊压下力≥700吨；

如上所述一种可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，其特征在于：所述生产方法既适于生产普通钢铸坯，也适用于生产裂纹敏感性较强的高合金钢铸坯。

如上所述一种可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，其特征在于：设定所述异型坯断面的最大尺寸为：1500x500x120mm、最小尺寸为：350x290x100mm，当异型坯断面最大为1500x500x120mm时，异型坯单重≈2.2t/m；设定所述厚板坯断面为（200~300）x（800~1500）mm；设定所述裂纹敏感性较强的高合金钢型号：18MnCr5、42CrMo4，或者是含有Nb、V和Ti成份的X60~X80型管线钢。

如上所述一种可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，其特征在于：当多流连铸机生产的铸坯用于轧制厚板时，拉矫机组最后两个扇形段的压下辊对凝固终点的铸坯实施10mm单辊重压下工艺。

本发明的有益效果是：本发明可以生产超大断面的异型坯，同时,一台铸机上还能生产厚板坯、裂纹敏感钢种的板坯，铸机生产率可以显著提高。采用三流布置时，铸机的产能远大于常规的板坯铸机。

附图说明

图1是本发明实施例“可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机” 生产超大断面异型坯和200mm厚度板坯的铸机侧视示意图；

图2是本发明实施例“可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机” 生产超大断面异型坯和300mm厚度板坯的铸机侧视示意图。

图1~2中的标记说明：大包101、回转台102、中间包103、结晶器104、液压振动105、二冷段一106、二冷段二107、扇形段组108、多机架连续矫直机组109、火切机110、辊道组111、多辊夹持拉矫机组112。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内，本技术方案中未详细述及的，均为公知技术。

如图1～2所示，本发明可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，可生产超大断面异型坯或板坯，是一种多流兼容型连铸机，所述多流连铸机按拉坯移动前进方向依次包括：大包101、回转台102、中间包103、结晶器104、液压振动105、二冷段一106、二冷段二107、扇形段组108、拉矫机组、火切机110、辊道组111；所述二冷段一106和二冷段二107均是带有密排夹持的二冷段，所述拉矫机组是多机架连连续矫直机组109，或者是多辊夹持拉矫机组112；所述液压振动105是做仿弧振动；所述火切机110是仿形切割机。本发明实施例中，所述多流连铸的结晶器104到矫直区前段是全弧形，设定所述全弧形半径≥12m；所述多流连铸有至少三个流道。其优点是铸坯不受弯曲应力影响，铸坯的矫直应力大大低于直弧形铸机，非常适于生产厚板和裂纹敏感的钢种，三个流道的布置方式，有利于提高铸机产量，有利于和各种吨位的转炉匹配。

所述二冷段二107上设置有异型坯吹水装置。所述扇形段组108和多辊夹持拉矫机组112的上框架内的辊子是环形内冷辊。所述火切机110的割枪设置为可根据铸坯形状的变化自动调整高度。设定所述多辊夹持拉矫机组112中，驱动辊辊径≥DN450mm、驱动辊压下力≥700吨。

本发明可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，是利用所述多流连铸机，按需求生产不同型号规格铸坯产品的工艺方法，以下结合附图分二个实施例详细说明：

实施例一：生产超大断面异型坯，或者是生产厚度≤200mm的板坯

异型坯断面最大为1500x500x120mm，单重达到2.2t/m，最小断面为350x290x100mm。板坯可以生产断面为（150~200）x（800~1500）mm。所述板坯包括：普通钢、裂纹敏感性较强的高合金钢（如18MnCr5、42CrMo4）、管线钢X60~X80（含Nb、V、Ti）。

生产异型坯时，大包101通过回转台102旋转到浇注位，大包101中的钢水，通过中包103分配到各流的异型坯结晶器104（通过数值模拟计算，确定结晶器的冷却水孔的大小、位置，确保复杂形状铸坯的合理传热，得到均匀的坯壳厚度，避免裂纹的出现），液压振动105根据拉速、钢种的需要，按设定的参数做仿弧振动。带液芯的铸坯通过带8面夹持的密排夹持的二冷段一106，和带4面夹持的密排夹持的二冷段二107，在动态配水控制的二次冷却下逐步凝固。为了避免异型坯内弧积水导致裂纹，在二冷段二107上要设置专有的异型坯吹水装置。将扇形段组108的上框架抬到顶部，铸坯在拉轿机组的拉坯、矫直下，由弧形变成水平。其中扇形段组108上框架的辊子离开铸坯不能旋转，长期处于高温辐射时，辊子热应力很大，必须采用特殊结构的环形内冷辊来保证使用寿命。

铸坯通过仿形切割机110按定尺需要切割成几段，因为超大断面的异型坯翼缘很高，达到了500mm，但中间的腹板只有120mm厚，火切机的割枪必须能够根据铸坯形状的变化自动调整高度。切断的铸坯通过辊道组111输送到出坯区域下线。

生产厚度为200mm及以下的板坯时，首先要将结晶器更换为板坯用结晶器104，并选择板坯用密排夹持的二冷段一106、密排夹持的二冷段二107。生产板坯时，密排夹持的二冷段一106、密排夹持的二冷段二107均为内外弧两面夹持。由于板坯的厚度不同，二冷段一106和二冷段二107要采用厚度可调的结构。而且由于板坯鼓肚量较大，夹紧段辊子的受力较大，同时辊面温度较高，辊子要采用内部通水冷却的结构。通过辊缝远程控制系统，将扇形段组108的辊缝根据铸坯的厚度自动调整到相应的开口度，根据钢种的需要可以实施动态轻压下来提高铸坯质量。当板坯的厚度低于200mm时，铸坯在进入拉轿机组时已经完全凝固，采用和异型坯通用的拉矫机组对铸坯进行矫直。铸坯矫直后的生产过程与异型坯基本一致。

实施例二：生产超大断面异型坯和厚度200~300mm的板坯

异型坯断面最大为1500x500x120mm，单重达到2.2t/m，最小断面为350x290x100mm。板坯可以生产断面为（200~300）x（800~1500）mm，如果增加拉矫机组的水平段长度，最大可达到350mm厚板坯，还可以生产裂纹敏感性较强的高合金钢如18MnCr5、42CrMo4、管线钢X60~X80（含Nb、V、Ti）。

当生产的板坯厚度超过200mm时，由于铸坯的凝固终点会向后移动，此时的拉坯拉轿机组的结构型式要更换为和扇形段组108结构型式相近的密排多辊夹持拉矫机组112。生产异型坯的过程和实施例一基本一样，但本实施例二中的多辊夹持拉矫机组112的夹紧框架要抬到最高，只通过驱动辊对异型坯实施拉坯、矫直。本铸机的拉矫机组的扇形段驱动辊的辊径要达到DN450mm，压下能力要远大于常规板坯铸机，达到~700吨压下力。生产板坯时扇形段组108和多辊夹持拉矫机组112的夹紧框架都要根据铸坯厚度自动调整到相应的开口度。扇形段组108和多辊夹持拉矫机组112根据钢种的需要可以对凝固前沿的铸坯实施动态轻压下来降低中心偏析，提高铸坯质量。当铸机生产的铸坯用于轧制厚板时，对于铸坯的中心疏松提出了很高的要求，当铸坯的中心疏松程度较轻时，可以采用更小的压下比来生产厚板。本发明多流连铸机在生产过程中，通过传热模型的计算，对拉速适当调整，控制铸坯的凝固终点位置。通过拉矫机组最后两个扇形段的压下辊可以对凝固终点的铸坯实施10mm的单辊重压下工艺，大大改善铸坯的中心疏松，为厚板轧制提供条件。

仿形切割机110和辊道111和实施例一中的工作一样。

常规的直弧形板坯铸机，在密排夹持的二冷段一106的位置采用的是一个弯曲段，此时由于坯壳较薄，铸坯在弯曲过程中两相区有较大的弯曲应力，同时异型坯是无法承受这种弯曲力，而且其铸机半径一般≤10m，在矫直过程中，铸坯承受的矫直应力较大。当生产厚板铸坯和裂纹敏感的钢种时，铸坯在弯曲、矫直过程中容易出现裂纹缺陷。而本发明多流连铸机采用全弧形，铸坯不受弯曲应力，而且弧形半径达到了12m，铸坯的矫直应力大大低于直弧形铸机，非常适于生产厚板和裂纹敏感的钢种。而且常规的板坯铸机一般只能做到两流，本发明多流连铸机的结构型式可以布置三流，能够提高铸机产量，能够和各种吨位的转炉匹配。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (9)

1.可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机；是一种多流兼容型连铸机，所述连铸机按拉坯移动前进方向依次包括：大包（101）、回转台（102）、中间包（103）、结晶器（104）、液压振动（105）、二冷段一（106）、二冷段二（107）、扇形段组（108）、拉矫机组、火切机（110）、辊道组（111），还包括：远程辊缝自动控制系统；所述二冷段一（106）和二冷段二（107）均是带有密排夹持的二冷段；所述液压振动（105）是仿弧振动；所述火切机（110）是仿形切割机；其特征在于：

所述多流连铸的结晶器到矫直区前段是全弧形，所述全弧形半径≥12m；所述多流连铸机有至少三个流道；

所述拉矫机组是多机架连续矫直机组（109），或者是多辊夹持拉矫机组（112）；所述多机架连续矫直机组（109）用于生产异型坯或厚度不大于200mm的较薄板坯；所述多辊夹持拉矫机组（112）用于生产异型坯或厚度200~300mm的较厚板坯。

2.如权利要求1所述可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，其特征在于：所述二冷段二（107）上设置有异型坯吹水装置。

3.如权利要求1所述可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，其特征在于：所述扇形段组（108）和多辊夹持拉矫机组（112）的上框架内的辊子是环形内冷辊。

4.如权利要求1所述可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，其特征在于：所述火切机（110）的割枪设置为可根据铸坯形状的变化自动调整高度。

5.如权利要求1所述可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机，其特征在于：设定所述多辊夹持拉矫机组（112）中，驱动辊辊径≥DN450mm、驱动辊压下力≥700吨。

6.一种可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，是利用所述多流连铸机，按需求生产不同型号规格铸坯产品的工艺方法；其特征在于：

⑴当多流连铸机按要求生产单重≥2.2t/m的异型坯时，按如下工艺：

A、当拉矫机组选择为多机架连续矫直机组（109）时，采用异型坯用结晶器（104）、带8面夹持的二冷段一（106）、带4面夹持的二冷段二（107）；通过远程辊缝自动控制系统将扇形段组（108）的整个夹紧上框架自动抬到最高位；通过多机架连续矫直机组（109）的上驱动辊对异型坯进行拉坯、矫直；通过火切机（110）对异型坯进行仿形切割成需要的定尺长度；通过辊道组（111）将切割后的铸坯输送到出坯区，下线堆存；

B、当拉矫机组选择为多辊夹持拉矫机组（112）时，采用异型坯用结晶器（104）、带8面夹持的二冷段一（106）、带4面夹持的二冷段二（107）；通过远程辊缝自动控制系统将扇形段组（108）、多辊夹持拉矫机组（112）的整个夹紧上框架自动抬到最高位；通过多辊夹持拉矫机组（112）中的驱动辊对异型坯进行拉坯、矫直；设定多辊夹持拉矫机组（112）中的驱动辊辊径为DN450mm；

⑵当多流连铸机按要求既可生产单重≥2.2t/m的异型坯，或者是又可生产厚度≤200mm的板坯时，按如下工艺：

选择拉矫机组为多机架连续矫直机组（109），首先将结晶器（104）更换为板坯用结晶器，并选择板坯用内外弧两面夹持的密排夹持的二冷段一（106）以及密排夹持的二冷段二（107），且二冷段一（106）和二冷段二（107）采用厚度可调结构；根据铸坯的厚度通过远程辊缝自动控制系统自动调整所述扇形段组（108）的辊缝开口度，对铸坯实施动态轻压下；通过多机架连续矫直机组（109）的上驱动辊对全凝固后的板坯进行拉坯、矫直；对铸坯进行矫直以及矫直后的生产过程与步骤⑴之A所述相同；

⑶当多流连铸机按要求既可生产单重≥2.2t/m的异型坯，或者是又可生产厚度为200~300mm板坯时，按如下工艺：

选择拉矫机组为多辊夹持拉矫机组（112），采用板坯用结晶器（104）、内外弧两面夹持的密排夹持的二冷段一（106）以及密排夹持的二冷段二（107）；通过远程辊缝自动控制系统将扇形段组（108）以及多辊夹持拉矫机组（112）的辊缝自动调整到铸坯所需开口度，对铸坯实施动态轻压下；通过多辊夹持拉矫机组（112）中的驱动辊对异型坯进行拉坯、矫直；设定所述多辊夹持拉矫机组（112）中驱动辊辊径为DN450mm、驱动辊压下力≥700吨。

7.如权利要求6所述一种可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，其特征在于：所述生产方法既适于生产普通钢铸坯，也适用于生产裂纹敏感性较强的高合金钢铸坯。

8.如权利要求6所述一种可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，其特征在于：设定所述异型坯断面的最大尺寸为：1500x500x120mm、最小尺寸为：350x290x100mm，当异型坯断面最大为1500x500x120mm时，异型坯单重≈2.2t/m；设定所述厚板坯断面为（200~300）x（800~1500）mm；设定所述裂纹敏感性较强的高合金钢型号：18MnCr5、42CrMo4，或者是含有Nb、V和Ti成份的X60~X80型管线钢。

9.如权利要求6所述一种可生产超大断面异型坯或板坯的多流连铸机的生产方法，其特征在于：当多流连铸机生产的铸坯用于轧制厚板时，拉矫机组最后两个扇形段的压下辊对凝固终点的铸坯实施10mm单辊重压下工艺。