CN109014100A - 一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，采用的铸机弧形半径6.25m，调整铸机辊列布置方式，铸机长区间多段液芯大压下和加长结晶器，设置两组压下装置实现5～25mm铸坯带液芯压下；具体过程为：钢液通过中间包进入结晶器后开始形成凝固坯壳，经过结晶器与二冷段，凝固坯壳厚度为50～150mm，使得拉速得以提高，铸坯头部与引锭杆结合后开始拉出，在提高拉速同时，点燃煤氧枪并进行位置和气流量调节，火焰直接加热连铸坯角部，为角部和边部提温100～150℃，当铸机拉速逐渐稳定至2～3mm/min，先后投入两组压下装置，过摆切剪切割后铸机拉速不断提高到4～8.5m/min。本发明的技术方案提高板坯质量的同时，使得拉钢速度提高到4～8.5m/min。

Description

一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法。
背景技术：
薄板坯连铸连轧是钢铁行业一项前沿的薄带钢生产技术，相对于传统厚板坯连铸，薄板坯连铸连轧具有流程紧凑、节能、高效等优势。自二十世纪80年代以来，薄板坯连铸连轧得到快速的发展，在产品品种开发，工艺技术和产品的质量控制方面得到了明显的进步。
目前我国各大钢铁厂共有十余条薄板坯连铸连轧生产线，利用此生产线主要生产硅钢、高碳钢、耐候钢、普碳钢等产品，其薄规格产品的厚度主要集中在1.2mm及以上，0.8～1mm的超薄规格热轧板卷尚未实现批量稳定生产。因此亟待利用薄板坯连铸连轧技术进行薄规格热轧板带钢的开发，可以取代目前一些冷轧带钢产品，如果以“以热代冷”为市场地位，将会产生直接的经济效益。成品薄规格化的前提是铸坯薄规格化，但是铸坯连铸速度不能相应提高，从而限制了带钢轧制成形的高效率化。目前，我国薄板坯连铸机生产70mm连铸坯时，其实际拉速处于4.0～4.4m/min水平，而韩国浦项的实际拉速可达7.0m/min，因此我国现阶段连铸工艺与国际先进水平具有一定差距。如何充分利用薄板坯连铸连轧的技术优势，如何提高薄板坯连铸机的生产拉速，实现高速连铸，从而改善作业效率的同时实现薄规格热轧带钢生产，这是目前钢铁行业的一个重要发展突破口。
高速连铸需要开发的技术有：结晶器钢液面波动控制技术、防止保护渣卷入技术、高速连铸时结晶器/铸坯间润滑稳定化技术、强化结晶器散热，保证凝固壳厚度技术、防止凝固壳拘束、断裂引起的漏钢技术、防止连铸机内铸坯表面裂纹、内部裂纹技术、强力二冷技术。冶金连铸行业中大量的科技工作者纷纷研究相关技术，寻求突破。国内目前薄板坯类发明专利主要集中于通过ESP(带钢无头轧制)和CSP(薄板坯连铸连轧)技术生产特定钢种，主要保护依托流程的钢种生产技术，如日照钢铁公开的CN201610766086、CN201610766453、CN201610766506、CN201610768866、CN201711050581等专利都通过ESP技术生产耐候钢、低碳钢、双相钢高强钢DP600、低合金高强钢等钢种的生产工艺，其中拉速保持4.5m/s，而且并未提及其高拉速的措施和方法。武汉钢铁公司(现宝武集团)公开的CN201210499746、CN201610827777、CN201710959274等发明专利主要保护CSP流程生产高强度薄规格钢板，其中连铸过程作为生产方法，并未在知识产权中做说明其拉速和连铸工艺。CN 107671120 A公开的一种连铸连轧生产线主要保护全线的设备布置，连铸机工艺特点并未说明。首钢集团公开的专利CN 108380838 A主要涉及一种提高拉速的速度控制模型，并未具体指向具体拉速范围，也没有装备设计或者布置方法。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种针对目前薄板坯拉速慢，难以稳定生产薄规格热轧带钢的问题，本发明提供一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法。本发明通过延长结晶器长度、二冷1-3段垂直布置、二冷3-8段大圆弧半径、结晶器出口调整两阶段液芯压下装备工艺、直火焰边/角部直接加热等措施保证了高拉速(4.5～8m/s)连续铸造生产钢坯工艺的实现。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，采用铸机完成，具体包括以下步骤：
(1)钢包进入回转台，打开塞棒，钢水经中间包蓄流后进入结晶器开始凝固成铸坯，所述的铸坯厚度为50～150mm；其中，所述的铸机包括结晶器，所述的铸机设有二冷段和水平段，其中：
所述的结晶器长度≥1.35m；
所述的二冷段包括垂直二冷段和弧形二冷段，所述的垂直二冷段包括二冷1～3段，弧形二冷段包括二冷4～8段；所述的二冷3～8段设有6组驱动辊；
所述的垂直二冷段设有两组压下装置，以钢水流动方向为向前流动，第二组压下装置设置在结晶器出口，二冷1段后，第一组压下装置设置在二冷2段前；
所述的水平段设有2组拉矫装置；
所述的铸机具有弧形半径，半径≥6.25m；
所述的铸机上设有煤氧枪装置。
(2)由二冷3-8段的驱动辊驱动引锭杆向下移动以提高铸机拉速，点燃煤氧抢对铸坯边角部进行加热，并进行位置和气流量调节；铸坯头部出铸机；
(3)当铸坯拉速稳定至2～3mm/min、煤氧抢加热进入稳定加热阶段，开启第一组压下装置，待第一组压下装置稳定后，开启第二组压下装置，其中，第一组压下装置压下量为D1，第二组压下装置压下量为D2，D1∶D2＝2∶3，总压下量为5～25mm；
(4)铸坯连续成形后，经过摆切剪时，其低温头部分3次切割，总切割量为0.9m，之后铸机拉速不断提高，调整拉速稳定至4～8.5m/min。
所述的步骤(1)中，所述的煤氧枪装置包括八支煤氧枪，其中，四支煤氧枪设置在拉矫装置后，四支煤氧枪设置在拉矫装置前。
所述的步骤(2)中，铸坯头部出铸机后，引锭杆尾部被引锭杆车卷扬机拉起，采用脱引锭机构将引锭杆与铸坯头部分离，引锭杆被提升到引锭杆车，备用。
所述的步骤(2)中，通过煤氧枪装置，使火焰直接加热连铸坯角部，为角部和边部提温100～150℃，氧枪对准连铸坯角部，设置位置控制系统适应不同厚度规格铸坯生产。
本技术中，采用的铸机具有大弧形半径、特有的铸机辊列布置方式、铸机长区间多段液芯大压下和有效长度达到1.35m的加长结晶器，结晶器加长后可以提高冷却接触距离长度，从而保证高拉速时凝固坯壳厚度、防止拉断和鼓肚现象产生，同时使得结晶器后的铸坯压下工艺得以实施；结晶器出口位置设计两组辊式机械压下装置，交替布置在二冷1-3段之间，及结晶器出口，根据不同铸坯厚度可以实现5～25mm的铸坯带液芯压下，铸机二冷3段开始是进入弧形区，弧形半径6.25m，保证铸坯表面变形率适应性以及薄规格连铸钢坯生产。具体过程为：钢液通过中间包进入结晶器后开始形成凝固坯壳，由于结晶器长度提高，而且二冷1-3段均为直线式，凝固坯壳厚度较大，厚度范围为50～150mm，拉速得以提高，铸坯头部与引锭杆结合后开始拉出。设计采用上装式引锭杆，开浇，二冷段中，分配在二冷3-8段的驱动辊驱动引锭杆向下移动，在引锭杆的牵引下，铸坯头部出铸机后，引锭杆尾部被引锭杆车卷扬机拉起，采用脱引锭机构将引锭杆与铸坯头部分离，引锭杆被提升到引锭杆车，备用。在提高拉速的同时，点燃煤氧枪并进行位置和气流量调节，四只简易煤氧枪分别布置在拉矫装置前，四只煤氧枪布置在拉矫装置后，氧枪对准连铸坯角部，设置位置控制系统适应不同厚度规格连铸坯生产，火焰直接加热连铸坯角部，为角部和边部提温100～150℃。当铸机拉速逐渐稳定至2～3mm/min，压下装置开始投入使用，首先投入R1，然后投入R2，压下量分配比例为D1：D2＝2∶3，总压下量范围根据不同规格厚度铸坯可以达到5～25mm。过摆切剪时，其低温头部被分3次切割，总切割量为0.9m，之后铸机拉速不断提高，到4～8.5m/min，并根据铸坯厚度调整拉速。
本发明的有益效果：
(1)采用加长结晶器，并结合直线式的二冷1～3段，获得厚度范围为50～150mm的凝固壳厚，以提高拉速，使拉速达到4～8.5m/min；
(2)在提高拉速的同时，通过设置的煤氧枪并进行位置和气流量调节，对准连铸坯角部进行补热，设置位置控制系统适应不同厚度规格连铸坯生产；
(3)采用本申请的煤氧枪补热装置，火焰直接加热连铸坯角部，能够为角部和边部提温100～150℃。
附图说明：
图1为实施例1采用的薄板坯连铸工艺装备示意图，其中，1-塞棒，2-中间包，3-浸入式水口，4-结晶器，R1-第一组压下装置，R2-第二组压下装置，A-二冷1～2段，B-二冷3～8段，5-拉矫装置，6-煤氧枪，7-切割装置。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中的“第一”，“第二”只用于区分结构名称，不代表操作先后顺序；
实施例1
一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，其采用的薄板坯连铸工艺装备示意图如图1所示，包括塞棒1，中间包2，浸入式水口3，结晶器4，第一组压下装置R1，第二组压下装置R2，二冷1～2段A，二冷3～8段B，拉矫装置5，煤氧枪6，切割装置7，具体包括以下步骤：
(1)铸坯材质为Q195钢；
(2)钢包进入回转台位置后，打开塞棒1，钢水经中间包2蓄流后进入铸机的结晶器4开始凝固成铸坯，铸坯厚度规格为150mm，此过程铸机采用大弧形半径设计，半径为6.25m，采用加长型的结晶器4，结晶器4有效长度达到1.35m，并在铸机上增加八支煤氧枪6，火焰直接加热连铸坯角部，为角部和边部提温100℃以上，布置方式为四只煤氧枪布置在拉矫装置5前，四只煤氧枪布置在驱动辊前拉矫装置5后，煤氧枪6对准连铸坯角部，并且设置位置控制系统；
(3)高速铸机辊列布置方式为：保留垂直结晶器，并且二冷段的1-3段采用垂直式布置；二冷3-8段B上设有6组驱动辊，用于驱动引锭杆向下移动，铸机拉速逐渐提高，铸坯头部出铸机后，引锭杆尾部被引锭杆车卷扬机拉起，采用脱引锭机构将引锭杆与铸坯头部分离，引锭杆被提升到引锭杆车，备用；拉速开始提高时，煤氧枪6开始点燃并进行位置和气流量调节，直至拉速稳定后进入稳定加热阶段；
(4)拉速稳定到2m/s，投入两阶段压下工艺，首先投入的是结晶器出口位置远端第一压下装置R1，稳定后投入近结晶器端第二压下装置R2，压下量分配比例为D1∶D2＝2∶3，总压下量达到25mm；
(5)根据铸坯规格长度要求切分铸坯：铸坯成形头部出铸机，采用切割装置7切割，经过摆切剪时，其低温头部被分3次切割，总切割量为0.9m，之后铸机拉速不断提高，到4m/min。
实施例2
一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，其采用的薄板坯连铸工艺装备同实施例1，具体包括以下步骤：
(1)铸坯材质为Q235B钢；
(2)钢包进入回转台位置后，打开塞棒，钢水经中间包蓄流后进入铸机的结晶器开始凝固成铸坯，铸坯厚度规格为100mm，此过程铸机采用大弧形半径设计，半径为6.25m，采用加长型结晶器，结晶器有效长度达到1.35m，并在铸机上增加煤氧枪装置，火焰直接加热连铸坯角部，为角部和边部提温120℃以上，布置方式为四只简易煤氧枪布置在拉矫装置前，四只煤氧枪布置在驱动辊前，氧枪对准连铸坯角部，并且设置位置控制系统；
(3)高速铸机辊列布置方式为：保留垂直结晶器，并且二冷段的1-3段采用垂直式布置；二冷3-8段上设有6组驱动辊，用于驱动引锭杆向下移动，铸机拉速逐渐提高，铸坯头部出铸机后，引锭杆尾部被引锭杆车卷扬机拉起，采用脱引锭机构将引锭杆与铸坯头部分离，引锭杆被提升到引锭杆车，备用；拉速开始提高时，煤氧枪开始点燃并进行位置和气流量调节，直至拉速稳定后进入稳定加热阶段；
(4)拉速稳定到2.8m/s，投入两阶段压下工艺，首先投入的是结晶器出口位置远端第一压下装置，稳定后投入近结晶器端第二压下装置，压下量分配比例为D1∶D2＝2∶3，总压下量达到15mm；
(5)根据铸坯规格长度要求切分铸坯：铸坯成形头部出铸机，采用切割装置切割，经过摆切剪时，其低温头部被分3次切割，总切割量为0.9m，之后铸机拉速不断提高，到6.8m/min。
实施例3
一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，其采用的薄板坯连铸工艺装备同实施例1，具体包括以下步骤：
(1)铸坯材质为Q195钢；
(2)钢包进入回转台位置后，打开塞棒，钢水经中间包蓄流后进入铸机的结晶器开始凝固成铸坯，铸坯厚度规格为50mm，此过程铸机采用大弧形半径设计，半径为6.25m，采用加长型结晶器，结晶器有效长度达到1.35m，并在铸机上增加煤氧枪装置，火焰直接加热连铸坯角部，为角部和边部提温150℃，布置方式为四只简易煤氧枪布置在拉矫装置前，四只煤氧枪布置在驱动辊前，氧枪对准连铸坯角部，并且设置位置控制系统；
(3)高速铸机辊列布置方式为：保留垂直结晶器，并且二冷段的1-3段采用垂直式布置；二冷3-8段上设有6组驱动辊，用于驱动引锭杆向下移动，铸机拉速逐渐提高，铸坯头部出铸机后，引锭杆尾部被引锭杆车卷扬机拉起，采用脱引锭机构将引锭杆与铸坯头部分离，引锭杆被提升到引锭杆车，备用；拉速开始提高时，煤氧枪开始点燃并进行位置和气流量调节，直至拉速稳定后进入稳定加热阶段；
(4)拉速稳定到3m/s，投入两阶段压下工艺，首先投入的是结晶器出口位置远端第一压下装置，稳定后投入近结晶器端第二压下装置，压下量分配比例为D1∶D2＝2∶3，总压下量达到8mm；
(5)根据铸坯规格长度要求切分铸坯：铸坯成形头部出铸机，采用切割装置切割，经过摆切剪时，其低温头部被分3次切割，总切割量为0.9m，之后铸机拉速不断提高，到8.5m/min。

Claims (4)

1.一种提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，其特征在于，采用铸机完成，具体包括以下步骤：
(1)钢包进入回转台，打开塞棒，钢水经中间包蓄流后进入结晶器开始凝固成铸坯，所述的铸坯厚度为50～150mm；其中，所述的铸机包括结晶器，所述的铸机设有二冷段和水平段，其中：
所述的结晶器长度≥1.35m；
所述的二冷段包括垂直二冷段和弧形二冷段，所述的垂直二冷段包括二冷1～3段，弧形二冷段包括二冷4～8段；所述的二冷3～8段设有6组驱动辊；
所述的垂直二冷段设有两组压下装置，以钢水流动方向为向前流动，第二组压下装置设置在结晶器出口，二冷1段后，第一组压下装置设置在二冷2段前；
所述的水平段设有2组拉矫装置；
所述的铸机具有弧形半径，半径≥6.25m；
所述的铸机上设有煤氧枪装置。
(2)由二冷3-8段的驱动辊驱动引锭杆向下移动以提高铸机拉速，点燃煤氧抢对铸坯边角部进行加热，并进行位置和气流量调节；铸坯头部出铸机；
(3)当铸坯拉速稳定至2～3mm/min、煤氧抢加热进入稳定加热阶段，开启第一组压下装置，待第一组压下装置稳定后，开启第二组压下装置，其中，第一组压下装置压下量为D1，第二组压下装置压下量为D2，D1∶D2＝2∶3，总压下量为5～25mm；
(4)铸坯连续成形后，经过摆切剪时，其低温头部分3次切割，总切割量为0.9m，之后铸机拉速不断提高，调整拉速稳定至4～8.5m/min。
2.根据权利要求1所述的提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的煤氧枪装置包括八支煤氧枪，其中，四支煤氧枪设置在拉矫装置后，四支煤氧枪设置在拉矫装置前。
3.根据权利要求1所述的提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，铸坯头部出铸机后，引锭杆尾部被引锭杆车卷扬机拉起，采用脱引锭机构将引锭杆与铸坯头部分离，引锭杆被提升到引锭杆车，备用。
4.根据权利要求1所述的提高钢质薄板坯连铸过程拉钢速度的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，通过煤氧枪装置，使火焰直接加热连铸坯角部，为角部和边部提温100～150℃，氧枪对准连铸坯角部，设置位置控制系统适应不同厚度规格铸坯生产。
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