CN109332618A - 小方坯连铸保护渣加渣装置及其连铸方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种小方坯连铸保护渣加渣装置，用于将保护渣分散到结晶器铜管内钢液表面，其特征在于，所述装置包括保护渣总管和设置在保护渣总管上端与保护渣总管连通的两分支管，两分支管与保护渣总管成Y字形。该装置保证了结晶器内粉渣层厚度一致性，形成厚度一致的保护渣液渣层，避免了保护渣在结晶器内局部堆积，保护渣液渣层厚度不均问题。

Description

小方坯连铸保护渣加渣装置及其连铸方法

技术领域

本申请涉及碳钢小方坯连铸技术领域，具体而言，涉及一种小方坯连铸保护渣加渣装置及其连铸方法。

背景技术

连续浇铸技术已经成为钢铁制造业“优质、高效、低耗”发展的必经之路，其技术特点是将高温液态钢液注入截面形状固定的通水冷却的铜管中，使高温钢液快速冷却、凝固，并以较高的连续速度从铜管中拉出，得到尺寸固定的连铸坯。简称连铸。

连续浇铸的操作顺序如下：1.将钢液送往浇铸机。2.钢液通过分配器流入结晶器。3.在水冷结晶器中凝成铸坯。4.从结晶器拉出铸坯。5.进一步除去铸坯的热量，例如在结晶器下喷水。6.铸坯的切割及运送。为保证连铸顺利进行，须向结晶器铜管中加入保护渣，以解决凝固坯壳与铜管内壁摩擦、钢液二次氧化、结晶器铜管上部钢液散热等问题。

保护渣是连铸生产中重要的辅助材料。要有效的解决上述问题，保护渣中需含有一定的碳含量，大多数钢种用保护渣碳含量在15％左右。加入结晶器钢液面的保护渣，在钢水释放的热量作用下，逐渐升温并发生烧结、熔化，在结晶器钢液面上自上至下形成粉渣层、熔融层和液渣层三层结构，三层结构中碳含量不同，粉渣层和熔融层中碳含量较高，液渣层中的碳含量较低，而钢中的碳含量一般在1.00％以下。由于铸坯以一定的拉坯速度向下运动以及结晶器上下振动，产生负滑脱运动，产生压差将熔渣吸入结晶器和坯壳之间，在结晶器壁的冷却下，靠结晶器壁侧凝固形成玻璃体或结晶体的固态渣膜，靠坯壳一侧维持液渣的状态。随着结晶器振动和拉坯的进行，液渣和固渣膜被带出结晶器下口，在二冷水冲击作用下与铸坯分离，由此完成保护渣的消耗过程。

如果保护渣液渣层厚度足够，就能避免结晶器铜管上部初生的凝固坯壳与高碳含量的保护渣熔融层接触，有效防止熔融层中的碳粘附在坯壳的浅表层，形成俗称的铸坯表面增碳。因此，控制保护渣液渣层的厚度成为防止铸坯表面增碳的关键技术。

本发明因此而来。

发明内容

本申请旨在提供一种小方坯连铸保护渣加渣装置，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种小方坯连铸保护渣加渣装置，用于将保护渣分散到结晶器铜管内钢液表面，其特征在于，所述装置包括保护渣总管和设置在保护渣总管上端与保护渣总管连通的两分支管，两分支管与保护渣总管成Y字形。

进一步的技术方案是，所述两分支管的夹角为30-40°。

进一步的技术方案是，所述两分支管的夹角为30-38°。

进一步的技术方案是，所述两分支管与保护渣总管一体固定，两分支管的夹角为33°。

进一步的技术方案是，所述保护渣总管的长度在2000-2500mm，所述分支管的长度在100-150mm。

本发明的又一目的在于提供一种小方坯连铸方法，其特征在于，

所述方法包括通过权利要求1～5任意一项所述的小方坯连铸保护渣加渣装置导入保护渣的步骤。

进一步的技术方案是，所述方法中当使用低碳钢液进行小方坯连铸时，加渣运行时间控制在0.60-0.80秒，停加间隔时间15-25秒；连铸拉速为2.5-2.7m/min。

进一步的技术方案是，所述方法中当使用中碳钢液进行小方坯连铸时，加渣运行时间控制在0.80-1.50秒，停加间隔时间15-30秒；连铸拉速为2.5-2.7m/min。

本发明通过在其它浇注参数固定的条件下，确定保护渣液渣层厚度与钢种类别、浇注拉速及保护渣加入制度和保护渣能否均匀覆盖在铜管的表面密切相关。本发明通过理论分析和工业试验，建立钢种、拉速与保护渣加入运行时间和停加间隔时间对应关系，同时，提供一种能将保护渣均匀分配在结晶器铜管表面的导渣管，确保在不同的拉速状况下，保护渣液渣层厚度在9mm以上，从而达到防止熔融层保护渣与凝固坯壳接触、防止铸坯表面增碳目的。

发明人经试验证实，表面增碳的铸坯轧制成材时，材材的表面形成网状渗碳体等异常组织，因这些异常组织与机体组织不一致，存在局部应力不均，下游用户加工或使用过程中会发生断裂等质量问题。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比较具有以下突出的优点和效果：

本发明小方坯连铸保护渣加渣装置，设计了一种“Y”型的保护渣注入结晶器的导向结构管，能保证加入的保护渣均匀地分配到结晶器内，保证了结晶器内粉渣层厚度一致性，为形成厚度一致的保护渣液渣层奠定基础，不同于“I”型单通道的结构管，避免了保护渣在结晶器内局部堆积，保护渣液渣层厚度不均问题。

本发明还通过理论分析和工业试验，建立了钢种、浇注速度和保护渣理化指标与保护渣加入运行时间和停止加入时间间隔两关键参数之间对应关系，从而控制合适的单位时间保护渣加入量，是保证形成合适厚度的保护渣液渣层关键。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的小方坯连铸保护渣加渣装置结构示意图。

图2为本发明的一个实施例的小方坯连铸保护渣加渣装置另一结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

实施例1

连铸机及浇注参数：结晶器铜管断面尺寸140*140mm、铸机弧形半径9m、拉速V＝2.60m/min、结晶器振频f＝4Hz、振幅A＝7.80mm、浸入式水口外径D＝75mm、保护渣批号“20180226321”、“Y”型的保护渣注入结晶器的导向结构管夹角＝33°、导向管长度L＝2500mm、加渣运行时间0.80秒、加时间间隔20秒、浇注钢种为72钢，使用Y型保护渣注入管。

如图1和图2所示，该小方坯连铸保护渣加渣装置，用于将保护渣分散到结晶器铜管内钢液表面，包括保护渣总管1和设置在保护渣总管上端与保护渣总管连通的两分支管2，两分支管2与保护渣总管1成Y字形。所述两分支管与保护渣总管一体固定，两分支管的夹角为33°，即Y型保护渣注入管。

结合结晶器和浸入式水口截面尺寸，设计的这种“Y”型的保护渣注入结晶器的导向结构管，两支管间夹角为33°、总管长度为2500mm，能将保护渣分散开来、均匀加在结晶器铜管内钢液表面，避免了使用“I”型简单直通管加保护渣时，保护渣在铜管内局部区域堆积，使得保护渣液渣层厚度不一致。

所述分支管的长度在150mm。

表1为中碳钢液渣层厚度测试结果。数据表明，在钢种及其它浇注参数固定的情况下，保护渣加入运行时间和停加时间间隔对保护渣液渣层厚度有较大影响，随着加入运行时间延长、停加时间间隔缩短，液渣层厚度增大，反之液渣层厚度减小，停加时间间隔延长，保护渣液渣层厚度不稳定，当两者匹配合理时，液渣层厚度可以达到9mm以上，且液渣层厚度变化小。

中碳钢液渣层厚度测试结果

加渣运行时间，秒	停加时间间隔，秒	液渣层厚度，mm
			1.90	50	6.0-8.0
3.10	50	6.5-8.5
			1.60	35	7.0-9.0
2.60	35	8.0-9.5
			0.90	20	10.0-11.0

实施例2：

连铸机及浇注参数：结晶器铜管断面尺寸140*140mm、铸机弧形半径9m、拉速V＝2.60m/min、结晶器振频f＝4Hz、振幅A＝7.80mm、浸入式水口外径D＝75mm、保护渣批号“20180226322”、“Y”型的保护渣注入结晶器的导向结构管夹角＝30°、导向管长度L＝2500mm、加渣运行时间0.80秒、加时间间隔20秒、浇注钢种为70钢，使用Y型保护渣注入管。

小方坯连铸保护渣加渣装置同实施例1，如图1和图2所示。表2为低碳钢液渣层厚度测试结果。钢种对液渣层厚度影响也很大，要保证相同的液渣层厚度，与高碳钢相比，浇注低碳钢时，保护渣加入运行时间应缩短。原则上停加间隔时间不宜过长，否则液渣层厚度不稳定。

表2低碳钢液渣层厚度测试结果

加渣运行时间，秒	停加时间间隔，秒	液渣层厚度，mm
			0.75	19	10.5
0.80	22	10.5
			0.70	20	11.0
0.73	23	10.0
			0.75	21	9.5
0.75	20	10.0

综上所述，不同钢种需要采用不用的保护渣加渣运行时间和停加时间间隔条件。如高碳钢保护渣最优选的加渣运行时间和停加时间间隔分别为0.90秒、20秒，低碳钢保护渣最优选的加渣运行时间和停加时间间隔分别为0.70秒、20秒。

取样检测铸坯表层增碳发生率为0％，原来发生率为2.50％。杜绝了铸坯表层增碳质量问题发生。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种小方坯连铸保护渣加渣装置，用于将保护渣分散到结晶器铜管内钢液表面，其特征在于，所述装置包括保护渣总管和设置在保护渣总管上端与保护渣总管连通的两分支管，两分支管与保护渣总管成Y字形。

2.根据权利要求1所述的小方坯连铸保护渣加渣装置，其特征在于，

所述两分支管的夹角为30-40°。

3.根据权利要求1所述的小方坯连铸保护渣加渣装置，其特征在于，

所述两分支管的夹角为30-38°。

4.根据权利要求1所述的小方坯连铸保护渣加渣装置，其特征在于，

所述两分支管与保护渣总管一体固定，两分支管的夹角为33°。

5.根据权利要求4所述的小方坯连铸保护渣加渣装置，其特征在于，

所述保护渣总管的长度在2000-2500mm，所述分支管的长度在100-150mm。

6.一种小方坯连铸方法，其特征在于，

所述方法包括通过权利要求1～5任意一项所述的小方坯连铸保护渣加渣装置导入保护渣的步骤。

7.根据权利要求6所述的小方坯连铸方法，其特征在于，

所述方法中当使用低碳钢液进行小方坯连铸时，加渣运行时间控制在0.60-0.80秒，停加间隔时间15-25秒；连铸拉速为2.5-2.7m/min。

8.根据权利要求6所述的小方坯连铸方法，其特征在于，

所述方法中当使用中碳钢液进行小方坯连铸时，加渣运行时间控制在0.80-1.50秒，停加间隔时间15-30秒；连铸拉速为2.5-2.7m/min。