CN108145113B - 减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法，在连铸机的扇形段设置有喷淋装置，喷淋装置由若干排沿纵向排列喷嘴以及控制喷嘴喷水的水回路组成，每排喷嘴沿扇形段的横向布置，每排喷嘴至少为五个，其中中间的喷嘴为窄部喷嘴，窄部喷嘴左右两侧的两个喷嘴为中部喷嘴，最外侧的两个喷嘴为宽部喷嘴，窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴分别由窄部水回路、中部水回路、宽部水回路单独控制喷水，根据连铸机生产连铸板坯的断面规格决定窄部水回路、中部水回路、宽部水回路是否打开对应的喷嘴喷水，以使连铸板坯的两边留出一定宽度不喷水或少喷水，实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却，从而减少连铸板坯因冷却不均匀而导致的角横裂缺陷。

Description

减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法

技术领域

本发明属于连铸机二次冷却系统的技术领域，具体涉及一种减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法及装置。

背景技术

含铌微合金钢采用控轧控冷工艺，轧制过程中析出的碳、氮化铌能够细化钢的组织，并对钢起到沉淀强化的作用，因此铌的应用十分广泛。但是，在连铸过程，由于钢中微细碳、氮化铌析出使铸坯脆性提高，导致含铌钢的高温力学性能发生很大变化，钢的第三脆性区间变宽变深，钢的裂纹敏感性增强，连铸板坯的角横裂发生率远高于其它钢种。

带角横裂的连铸板坯轧制后裂纹延展，在钢板上形成边裂缺陷，导致钢板切边量增大而降级，严重时甚至报废，生产成本增加。

所以，在轧制前必须经过手工清理以清除角横裂缺陷。角横裂的清理方法是用火焰清理枪将连铸板坯的四个角部进行烧枪清理。该方法有如下缺点：连铸板坯不能热送到后工序，必须下线吊运至手工清理场清理，严重影响物流平衡、合同周期及增加人工劳动强度；清理后，金属收得率损失大，生产成本增加；清理后的连铸板坯有时无法完全清除干净，轧制后仍有边裂缺陷发生，钢板降级，未轧制的连铸板坯需返回炼钢清理，损失进一步扩大。

连铸板坯连铸机要具备适浇多个规格断面连铸坯的能力，其铸流冷却机制主要依靠在扇形段内弧和外弧有规律安装喷淋杆二次冷却系统，利用喷射至铸坯表面的冷却水冷却。在实际连铸生产过程中，为确保铸坯在连铸生产过程不产生鼓肚行为和实现对连铸坯凝固潜热的有效消除，二冷水喷淋强度一般较大，受喷淋杆直接喷淋至铸坯角部的冷却水和二维传热冷却作用，铸坯角部温度下降速度快，发生过冷现象，极易引起铸坯边角部在过矫直区时落入钢的第三脆性温度区而导致角部发生横裂纹缺陷。

为防止连铸板坯角部过冷，需要设定一定的喷淋幅切量。但当幅切量过大时，连铸板坯在经过弧形段时角部回温严重，晶粒就会变粗大，破坏了角部组织而容易发生横裂。此时，连铸板坯回温处向外鼓，而未回温处由于冷却向内收，交接处受拉应力就发生横裂。

对于通过控制二冷幅切改善铸坯角横裂的专利极少，公开的专利都是涉及喷淋杆长度、喷嘴角度的发明或二次冷却强弱、冷却速度的发明，如：中国专利CN 101642804B公开了通过改动扇形段喷淋杆的长度达到喷嘴距离铸坯表面的高度不同，同时改变喷嘴出水口的偏置状态，实现喷淋水在铸坯宽度方向的比较均匀的冷却分布。中国专利CN102861890A公开了在铸坯出结晶器后经过垂直段时，前期通过控制二次冷却的冷却速度使铸坯发生奥氏体向铁素体转变，后期减小冷却水量，是铸坯温度回升，控制回温速度，达到铁素体再向奥氏体转变，实现细化晶粒进而达到改善角横裂的目的。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法，以减少连铸板坯因冷却不均匀而导致的角横裂缺陷。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一方面，提供一种减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法，在连铸机的扇形段设置有喷淋装置，喷淋装置由若干排沿扇形段纵向排列布置的喷嘴以及控制喷嘴喷水的水回路组成，每排喷嘴沿扇形段的横向布置，每排喷嘴至少为五个，其中中间的喷嘴为窄部喷嘴，窄部喷嘴左右两侧的两个喷嘴为中部喷嘴，最外侧的两个喷嘴为宽部喷嘴，所述窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴分别由窄部水回路、中部水回路、宽部水回路单独控制喷水，根据连铸机生产连铸板坯的断面规格决定窄部水回路、中部水回路、宽部水回路是否打开对应的喷嘴喷水，以使连铸板坯的两边留出一定宽度不喷水或少喷水，实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却。

作为进一步的改进，每排喷嘴为六个，其中中间的两个喷嘴为窄部喷嘴。

作为进一步的改进，根据各个喷嘴的布置计算出每个喷嘴距离扇形段宽度中心的距离，当生产一定宽度规格的连铸板坯时，对连铸板坯宽度的一半与喷嘴到宽度中心的距离进行比较，当连铸板坯宽度的一半大于等于喷嘴到宽度中心的距离时，该喷嘴打开喷水，否则该喷嘴关闭。

作为进一步的改进，当连铸板坯断面宽度规格较小时，窄部喷嘴、中部喷嘴喷水，宽部喷嘴不喷水。当连铸板坯断面规格较大时，窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴都喷水。

本发明提供的减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法，在连铸机的扇形段设置有喷淋装置，喷淋装置由若干排沿扇形段纵向排列布置的喷嘴以及控制喷嘴喷水的水回路组成，每排喷嘴沿扇形段的横向布置，每排喷嘴至少为五个，其中中间的喷嘴为窄部喷嘴，窄部喷嘴左右两侧的两个喷嘴为中部喷嘴，最外侧的两个喷嘴为宽部喷嘴，所述窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴分别由窄部水回路、中部水回路、宽部水回路单独控制喷水，根据连铸机生产连铸板坯的断面规格决定窄部水回路、中部水回路、宽部水回路是否打开对应的喷嘴喷水，以使连铸板坯的两边留出一定宽度不喷水或少喷水，实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却。本发明将每排喷嘴沿横向分为三级幅切，幅切回路开水原则：防止连铸板坯角部过冷而边部留出一定宽度不喷水或少喷水，必须杜绝相邻两排交替布置的二冷水同时从侧面直接喷射连铸板坯角部，以实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却，从而减少连铸板坯因冷却不均匀而导致的角横裂缺陷。本发明采用的二次冷却幅切控制方法，使铸坯表面横向温度分布均匀，减少了角部回温现象，也防止了连铸板坯角部过冷，极大的改善了角横裂缺陷，经过实验验证，钢板边裂(因连铸板坯角横裂缺陷导致)封锁率由2.35％降至0.35％，封锁率大幅下降。

另一方面，本发明提供一种减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制装置，在连铸机的扇形段设置有喷淋装置，喷淋装置由若干排沿扇形段纵向排列布置的喷嘴以及控制喷嘴喷水的水回路组成，每排喷嘴沿扇形段的横向布置，其特征在于，每排喷嘴至少为五个，其中中间的喷嘴为窄部喷嘴，窄部喷嘴左右两侧的两个喷嘴为中部喷嘴，最外侧的两个喷嘴为宽部喷嘴，所述窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴分别由窄部水回路、中部水回路、宽部水回路单独控制喷水。

作为进一步的改进，每排喷嘴为六个，其中中间的两个喷嘴为窄部喷嘴。

作为进一步的改进，扇形段的上方和下方均纵向排列布置有七排喷嘴，且相邻的两排喷嘴交替错开一定的横向距离布置。

作为进一步的改进，每个扇形段的上方和下方的喷嘴以扇形段的纵向中心线对称布置。

本发明提供的减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制装置，在连铸机的扇形段设置有喷淋装置，喷淋装置由若干排沿扇形段纵向排列布置的喷嘴以及控制喷嘴喷水的水回路组成，每排喷嘴沿扇形段的横向布置，其特征在于，每排喷嘴至少为五个，其中中间的喷嘴为窄部喷嘴，窄部喷嘴左右两侧的两个喷嘴为中部喷嘴，最外侧的两个喷嘴为宽部喷嘴，所述窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴分别由窄部水回路、中部水回路、宽部水回路单独控制喷水。通过窄部水回路、中部水回路、宽部水回路单独控制窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴喷水，以使连铸板坯的两边留出一定宽度不喷水或少喷水，实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却，从而减少连铸板坯因冷却不均匀而导致的角横裂缺陷。本发明在整个冷却系统喷淋架、喷淋杆、喷嘴角度不变的情况下，只对幅切方式进行改进，就可实现铸坯宽度方向的均匀冷却，为连铸板坯角横裂的改善提供了有力保障。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为喷嘴喷射连铸板坯角部的正确喷淋方式，喷淋水未直接从侧面喷射铸坯角部。

图2为喷嘴喷射连铸板坯角部的错误喷淋方式，喷淋水直接从侧面喷射铸坯角部。

图3为扇形段奇数排喷嘴布置示意图。

图4为扇形段偶数排喷嘴布置示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明本着最低的技术改造成本原则，针对连铸板坯连铸机的二次冷却系统现状，在整个冷却系统喷淋架、喷淋杆、喷嘴角度不变的情况下，只需对幅切方式进行改进。

幅切回路开水原则：防止连铸板坯角部过冷而边部留出一定宽度不喷水或少喷水，必须杜绝相邻两排交替布置的二冷水同时从侧面直接喷射连铸板坯角部，以实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却。图1展示了喷嘴喷射连铸板坯角部的正确喷淋方式，喷淋水未直接从侧面喷射铸坯角部。图2展示了喷嘴喷射连铸板坯角部的错误喷淋方式，喷淋水直接从侧面喷射铸坯角部。

如图3和图4所示，在连铸机的扇形段设置有喷淋装置，喷淋装置由若干排沿扇形段纵向排列布置的喷嘴以及控制喷嘴喷水的水回路组成，每排喷嘴沿扇形段的横向布置，基于连铸机生产断面宽度规格是1200～2300mm，每个扇形段喷淋装置一排喷嘴横向布置总计6个，分为三级幅切，共三个水回路，中间2个为窄部喷嘴(N)，边上2个为中部喷嘴(M)，最边上2个为宽部喷嘴(W)。窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴分别由窄部水回路、中部水回路、宽部水回路单独控制喷水。每个扇形段的上方和下方均纵向布置有7排喷嘴，且相邻两排为交替布置。幅切回路开水原则：根据连铸机生产连铸板坯的断面规格决定窄部水回路、中部水回路、宽部水回路是否打开对应的喷嘴喷水，防止连铸板坯角部过冷而边部留出一定宽度不喷水或少喷水，必须杜绝相邻两排交替布置的二冷水同时从侧面直接喷射连铸板坯角部，以实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却。

由扇形段喷嘴的布置可计算出每个喷嘴距离扇形段宽度中心的距离，当生产一定宽度规格的铸坯时，对铸坯宽度的一半与喷嘴到宽度中心的距离进行比较，只有当铸坯宽度的一半大于等于喷嘴到宽度中心的距离时，该喷嘴可开水，否则喷嘴关闭。最终得出当连铸板坯断面规格较小时，窄部喷嘴、中部喷嘴喷水，宽部喷嘴不喷水。当连铸板坯断面规格较大时，窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴都喷水。从而实现铸坯宽度方向的均匀冷却。，

扇形段奇数排喷嘴具体布置如图3所示，横向喷嘴布置总计6个(1-6#)，分为三级幅切，为三个水回路控制，中间2个为窄部喷嘴(1#、2#，N)，边上2个为中部喷嘴(3#、4#，M)，最边上2个为宽部喷嘴(5#、6#，W)。扇形段偶数排喷嘴布置如图4所示，与图3呈镜像布置，不再赘述。下面只针对奇数排喷嘴布置进行说明。

连铸机断面规格1200-2300mm，ae为最大铸坯断面规格2300mm，c为铸坯的中心点。根据现有的喷嘴布置，1#与2#的距离为460mm，1#与3#的距离及2#与4#的距离都是340mm，3#与5#及4#与6#的距离都是285mm，5#喷嘴喷淋边缘b距连铸板坯边部a的距离是175mm，6#喷嘴喷淋边缘d距连铸板坯边部e的距离是45mm。根据铸坯喷水原则，相邻两排交替的喷嘴气雾冷却水不能同时从侧面直接喷射连铸板坯角部。所以，对于1#和2#喷嘴(窄部N)间距460mm，都喷在连铸板坯的窄部，由于连铸板坯最小断面规格为1200mm，因此不会喷在连铸板坯角部，可以在任何断面下保持喷水。对于3#、4#喷嘴，进行宽度计算，3#喷嘴距中心c的距离为505mm(340+165)，4#喷嘴距中心c的距离为635mm(340+460-165)，选取距离较小的为开水的关键距离，即选取505mm，对于连铸板坯而言，其断面规格就为1010mm，即连铸板坯大于等于1010mm时3#与4#喷嘴(中部M)才可开水，由于连铸板坯最小断面规格为1200mm，因此不会喷在连铸板坯角部，可以在任何断面下保持喷水。

对于5#、6#喷嘴，进行宽度计算，5#喷嘴距中心c的距离为790mm(285+340+165)，6#喷嘴距中心c的距离为920mm(285+340+460-165)，选取距离较小的为开水的关键距离，即选取790mm，对于连铸板坯坯而言，其断面规格就为1580mm，即连铸板坯大于等于1580mm时5#与6#喷嘴(宽部W)才可开水，由此制定出宽部喷嘴的幅切方式：连铸板坯断面规格(1200-1580mm)时不开水，断面规格(1580-2300mm)时开水。

本发明的幅切控制方法可实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却，防止角部过冷而发生角横裂，同时也防止过热反复回温而发生角横裂。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法，在连铸机的扇形段设置有喷淋装置，喷淋装置由若干排沿扇形段纵向排列布置的喷嘴以及控制喷嘴喷水的水回路组成，每排喷嘴沿扇形段的横向布置，其特征在于，每排喷嘴至少为五个，其中中间的喷嘴为窄部喷嘴，窄部喷嘴左右两侧的两个喷嘴为中部喷嘴，最外侧的两个喷嘴为宽部喷嘴，所述窄部喷嘴、中部喷嘴、宽部喷嘴分别由窄部水回路、中部水回路、宽部水回路单独控制喷水，根据连铸机生产连铸板坯的断面规格决定窄部水回路、中部水回路、宽部水回路是否打开对应的喷嘴喷水，以使连铸板坯的两边留出一定宽度不喷水或少喷水，实现连铸板坯宽度方向的均匀冷却；根据各个喷嘴的布置计算出每个喷嘴距离扇形段宽度中心的距离，当生产一定宽度规格的连铸板坯时，对连铸板坯宽度的一半与喷嘴到宽度中心的距离进行比较，当连铸板坯宽度的一半大于等于喷嘴到宽度中心的距离时，该喷嘴打开喷水，否则该喷嘴关闭。

2.根据权利要求1所述的减少含铌微合金钢连铸板坯角横裂的二冷幅切控制方法，其特征在于：每排喷嘴为六个，其中中间的两个喷嘴为窄部喷嘴。