CN114951277A - 一种方坯近终型连铸连轧系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种方坯近终型连铸连轧系统及工艺,包括依次连接的钢包、中间包、结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割区保温罩、机械切割机、运输辊道、运输辊道保温罩、电磁感应加热装置和轧机组,拉矫机处增加连铸机重压下及侧压设备,所述运输辊道保温罩内设有电磁感应加热装置,可均匀铸坯表面和芯部温度,以及在温度不足时补充热量。本发明将过去的炼钢厂和轧钢厂有机地压缩、组合到一起,缩短了生产周期,降低了能量消耗,从而大幅度提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,具体涉及一种方坯近终型连铸连轧系统及工艺。
背景技术
连铸技术是将钢水通过连铸机直接铸成钢坯,从而取代模铸和初轧开坯的一种钢铁生产先进工艺。世界各国都以连铸比(连铸坏产量占钢总产量比例)的高低来衡量钢铁工业生产结构优化的程度和技术水平的高低。连铸的好处在于节能和提高金属收得率。
原有连铸和轧制工艺的特点,从连铸机拉出来的高温铸坯被切割成定尺后经过喷水冷却或在车间内堆放冷却到室温,再进行质量检查或表面精整,然后送至轧钢厂的加热炉重新加热到轧制温度。铸坯剪切成定尺后,铸坯表面温度一般在800~900℃,冷却时约有540kJ/kg的物理热白白浪费。
所以,为帮助钢铁企业创造经济和环境效益,同时满足碳减排的要求,连铸和轧制选择合适的处理工艺和利用途径是十分必要和迫切的。
发明内容
为了克服以上技术问题,本发明的目的在于提供一种方坯近终型连铸连轧系统及工艺,该工艺将过去的炼钢厂和轧钢厂有机地压缩、组合到一起,缩短了生产周期,降低了能量消耗,从而大幅度提高经济效益。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种方坯近终型连铸连轧系统,包括依次连接的钢包1、中间包2、结晶器3、二次冷却区4、拉矫机6、切割区保温罩7、机械切割机8、运输辊道9、运输辊道保温罩10、电磁感应加热装置11和轧机组12,拉矫机6处增加连铸机重压下及侧压设备,所述运输辊道保温罩10内设有电磁感应加热装置11,可均匀铸坯5表面和芯部温度,以及在温度不足时补充热量。
所述铸坯5内部为液芯结构,液芯结构外侧为坯壳,坯壳四角为铸坯角部。
一种方坯近终型连铸连轧系统的制备工艺,包括以下步骤;
1)将钢包1旋转至浇铸位,进行浇铸操作;
2)中间包2流出的钢液进入结晶器3强制冷却成型,并在形成一定厚度的坯壳后由引锭杆向下拉出,形成铸坯5;
3)铸坯5经过二次冷却区4冷却后由拉轿机6矫直并压缩提速,匹配轧制速度;
4)矫直后的铸坯5经机械切割机8切成定尺,再由运输辊道9输送至轧机组12,进行连续轧制成型,输送过程中由电磁感应加热装置11进行均热和补热。
所述二次冷却区4的第一个冷却段采用水喷嘴,比水量为1.7~2.1L/kg,可使坯壳迅速增厚,防止漏钢,以后各冷却段直至拉矫机6处,采用气-水喷雾,比水量为0.9~1.1L/kg,可使铸坯5表面温度均匀,在拉矫机6之后,通过气水喷嘴冷却运输辊道9进行冷却,比水量为0.9~1.1L/kg;同时通过控制使铸坯5表面中部和两侧比水量之比为1.1~1.5:1,可使液芯形状呈两侧大而中间小的所谓“眼镜形”,这样当铸坯5完全凝固时,铸坯5两边液体放出的凝固潜热较大,有利于铸坯5棱边的复热,既提高了方坯的温度,又使其温度更加均匀。
所述铸坯5的铸坯角部采用圆角或者倒角设计,可改变铸坯角部换热状态,提高铸坯角部温度,降低铸坯角部与表面中心温差,所述圆角半径为铸坯断面的10%~15%。
所述结晶器3拉出的铸坯5在矫直过程中通过重压下和增加的侧辊挤压,实现铸坯5断面缩小至70~90mm。
本发明的有益效果:
铸坯热装入炉,缩短了连铸和轧钢的距离,充分利用连铸坯的物理热,减少了过程中的热损失,降低轧钢工序能耗;
由于取消火焰切割和加热炉装置,成材率可提高0.5%~1.5%;
传统的连铸坯冷装入炉工艺,从炼钢到轧钢生产周期约30h,而本发明提供的连铸连轧工艺将该过程缩短至2h左右,极大地缩短了生产周期,降低了时间成本;
因近终型连铸连轧必须采用无缺陷铸坯,同时热装铸坯在矫直过程中挤压缩径,氧化铁皮少,使钢材的表面质量优于常规工艺生产的产品,产品质量得到了提升;
本发明近终型连铸连轧技术由于缩短了钢铁制造工艺流程,从而减少了吨钢100kg的CO2排放量。对于钢厂连铸连轧来说,即节省了铸坯加热的能耗,还降低了轧机的轧制力;
本发明只对矫直区域进行改造,结晶器铜管、结晶器振动装置及二次冷却系统等维持原状,投资少,见效快;
本发明取消了传统工艺中铸坯精整等工序,减小了铸坯库存的厂房面积,大大降低了厂房的建设费用和生产成本,同时也节省了劳动力,降低了生产成本。
本发明同样适用于同类企业的生产要求,并具有明显的经济效益和环境效益,具有较高的实用价值和推广意义。
附图说明
图1为本发明提供的方坯近终型连铸连轧系统示意图。
图2为结晶器出口铸坯断面示意图。
附图标记:1-钢包,2-中间包,3-结晶器,4-二次冷却区,5-铸坯,6-拉矫机,7-切割区保温罩,8-机械切割机,9-运输辊道,10-运输辊道保温罩,11-均热炉,12-轧机组。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一:
如图1所示,本发明提供的一种方坯近终型连铸连轧系统,包括依次布置的钢包1、中间包2、结晶器3、二次冷却区4、拉矫机6、切割区保温罩7、机械切割机8、运输辊道9、运输辊道保温罩10、电磁感应加热装置11和轧机组12,增加连铸机重压下及侧压设备,取消常规连铸机装备的火焰切割机和轧机装备的加热炉及粗轧机等设备。
本实施例用于生产断面为90mm*90mm的小方坯,基本工艺流程包括:
1)将钢包1旋转至浇铸位,进行浇铸操作;
2)中间包2流出的钢液进入结晶器3强制冷却成型,并在形成一定厚度的坯壳后由引锭杆向下拉出,形成铸坯5;
3)铸坯5经过二次冷却区4冷却后由拉轿机6矫直并压缩提速,匹配轧制速度;
4)矫直后的铸坯5经机械切割机8切成定尺,再由运输辊道9输送至轧机组12,进行连续轧制成型,输送过程中由电磁感应加热装置11进行均热和补热。
在结晶器3下部的第一个冷却段采用水喷嘴,比水量为1.86L/kg,可使坯壳迅速增厚,防止漏钢,以后各冷却段直至拉矫机处,采用气-水喷雾,比水量为1.04L/kg,可使铸坯5表面温度均匀,在拉矫机之后,借助气水喷嘴冷却夹辊进行冷却,比水量为1.04L/kg;同时通过控制使铸坯5中部和两侧比水量之比为1.25:1,可使液相穴形状呈两侧大而中间小的所谓“眼镜形”,这样当铸坯5完全凝固时,铸坯5两边液体放出的凝固潜热较大,有利于方坯棱边的复热,既提高了方坯的温度,又使其温度更加均匀。
铸坯角部采用圆角设计,圆角半径为铸坯断面的12%,可改变铸坯角部换热状态,提高铸坯角部温度,降低铸坯角部与表面中心温差。
实施例二:
本实施例用于生产断面为250mm*250mm的小方坯,基本工艺流程包括:
1将钢包1旋转至浇铸位,进行浇铸操作;
2中间包2流出的钢液进入结晶器3强制冷却成型,并在形成一定厚度的坯壳后由引锭杆向下拉出,形成铸坯5;
3铸坯5经过二次冷却区4冷却后由拉轿机6矫直并压缩提速,匹配轧制速度;
4矫直后的铸坯5经机械切割机8切成定尺,再由运输辊道9输送至轧机组12,进行连续轧制成型,输送过程中由电磁感应加热装置11进行均热和补热。
在结晶器3下部的第一个冷却段采用水喷嘴,比水量为2.05L/kg,可使坯壳迅速增厚,防止漏钢,以后各冷却段直至拉矫机处,采用气-水喷雾,比水量为1.08L/kg,可使铸坯5表面温度均匀,在拉矫机6之后,借助气水喷嘴冷却夹辊进行冷却,比水量为1.08L/kg;同时通过控制使铸坯5中部和两侧比水量之比为1.4:1,可使液相穴形状呈两侧大而中间小的所谓“眼镜形”,这样当铸坯5完全凝固时,铸坯5两边液体放出的凝固潜热较大,有利于方坯棱边的复热,既提高了方坯的温度,又使其温度更加均匀。
铸坯角部采用圆角或者倒角设计,圆角半径为铸坯断面的15%,可改变铸坯角部换热状态,提高铸坯角部温度,降低铸坯角部与表面中心温差。
本发明提供的方坯近终型连铸连轧系统及技术将过去的炼钢厂和轧钢厂有机地压缩、组合到一起,缩短了生产周期,降低了能量消耗,从而大幅度提高经济效益和环境效益,具有较高的实用价值和推广意义。
本发明通过高拉速连铸工业试验中生产实际铸坯温度的测量,修正有限元数学物理模型。研究拉速控制、浇注过热度控制、二次配水、断面形状、矫直位置确定、铸坯切割方式等对铸坯恒温出坯过程的影响,完成高速连铸恒温出坯过程工艺的优化。为了高速连铸恒温出坯,实行连铸坯缓冷。为了实施近终型连铸连轧,本发明解决的关键技术问题有:
二次冷却区4复合冷却制度
连铸过程中,在结晶器下部的第一个冷却段采用水喷嘴,比水量为1.7~2.1L/kg,可使坯壳迅速增厚,防止漏钢,以后各冷却段直至拉矫机6处,采用气-水喷雾,比水量为0.9~1.1L/kg,可使铸坯5表面温度均匀,在拉矫机6之后,借助气水喷嘴冷却夹辊进行冷却,比水量为0.9~1.1L/kg,这样剪切后铸坯温度可达1000℃。
控制凝固终点的液相穴形状
即连铸时通过控制冷却强度,使铸坯5在中部冷却强度大一些,两侧冷却强度小一些,中部和两侧冷却强度比为1.1~1.5:1,在拉矫机6之前可使液相穴形状呈两侧大而中间小的所谓“眼镜形”,当铸坯5完全凝固时,铸坯5两边液体放出的凝固潜热较大,有利于方坯棱边的复热,既提高了方坯的温度,又使其温度更加均匀。
优化铸坯角部
传统直角铸坯角部与表面中心温差较大,达到100℃~250℃。本发明采用圆角或者倒角设计,圆角半径为铸坯断面的10%~15%,可改变铸坯角部换热状态,提高铸坯角部温度,降低铸坯角部与表面中心温差。研究发现:随着铸坯角部圆角半径的增大,角部等温线逐渐呈环形分布,铸坯表面温度变化越小,角部与表面中心温差也逐渐减小。
铸坯5重压下技术
采用铸坯5重压下浇注的方式,将结晶器3拉出的铸坯在矫直过程中通过重压下和增加的侧辊挤压等技术,在铸坯5芯部仍然处于糊状区的情况下,分别调整1#、2#、3#辊拉矫机压力,压力区间为18~22MPa,逐步施加铸坯51~60mm的压下量,实现铸坯5断面缩小至70-90mm,挤压过程带来的速度变化,满足轧机轧制需要。
铸坯5保温技术
为提高热装和直接轧制的铸坯5温度,防止热量散失,采用以下的保温措施:
连铸机内铸坯5保温技术
在连铸机后部设置保温罩,实行机内保温。在上、下夹辊之间装设在方坯两侧的保温罩。它可防止方坯侧边过冷,使铸坯5两侧棱边温度提高160℃~180℃,对铸坯5温度的均匀性十分有利。
运输过程中铸坯5保温技术
铸坯5在切割后输送到轧机的路程中,为了避免降温过多,在运输辊道9上装有绝热性能良好的封闭保温罩和电磁感应加热装置11。电磁感应加热装置可均匀铸坯5表面和芯部温度,以及在温度不足时补充热量,达到更好的节能效果。
Claims (6)
1.一种方坯近终型连铸连轧系统,其特征在于,包括依次连接的钢包(1)、中间包(2)、结晶器(3)、二次冷却区(4)、拉矫机(6)、切割区保温罩(7)、机械切割机(8)、运输辊道(9)、运输辊道保温罩(10)、电磁感应加热装置(11)和轧机组(12),拉矫机(6)处增加连铸机重压下及侧压设备,所述运输辊道保温罩(10)内设有电磁感应加热装置(11),可均匀铸坯(5)表面和芯部温度,以及在温度不足时补充热量。
2.根据权利要求1所述的一种方坯近终型连铸连轧系统,其特征在于,所述铸坯(5)内部为液芯结构,液芯结构外侧为坯壳,坯壳四角为铸坯角部。
3.基于权利要求1或2所述的一种方坯近终型连铸连轧系统的制备工艺,其特征在于,包括以下步骤;
1)将钢包(1)旋转至浇铸位,进行浇铸操作;
2)中间包(2)流出的钢液进入结晶器(3)强制冷却成型,并在形成一定厚度的坯壳后由引锭杆向下拉出,形成铸坯(5);
3)铸坯(5)经过二次冷却区(4)冷却后由拉轿机(6)矫直并压缩提速,匹配轧制速度;
4)矫直后的铸坯(5)经机械切割机(8)切成定尺,再由运输辊道(9)输送至轧机组(12),进行连续轧制成型,输送过程中由电磁感应加热装置(11)进行均热和补热。
4.根据权利要求3所述的一种方坯近终型连铸连轧系统的制备工艺,其特征在于,所述二次冷却区(4)的第一个冷却段采用水喷嘴,比水量为1.7~2.1L/kg,可使坯壳迅速增厚,防止漏钢,以后各冷却段直至拉矫机(6)处,采用气-水喷雾,比水量为0.9~1.1L/kg,可使铸坯(5)表面温度均匀,在拉矫机(6)之后,通过气水喷嘴冷却运输辊道(9)进行冷却,比水量为0.9~1.1L/kg;同时通过控制使铸坯(5)表面中部和两侧比水量之比为1.1~1.5:1,可使液芯形状呈两侧大而中间小的所谓“眼镜形”,这样当铸坯(5)完全凝固时,铸坯(5)两边液体放出的凝固潜热较大,有利于铸坯(5)棱边的复热。
5.根据权利要求3所述的一种方坯近终型连铸连轧系统的制备工艺,其特征在于,所述铸坯(5)的铸坯角部采用圆角或者倒角设计,可改变铸坯角部换热状态,提高铸坯角部温度,降低铸坯角部与表面中心温差,所述圆角半径为铸坯断面的10%~15%。
6.根据权利要求3所述的一种方坯近终型连铸连轧系统的制备工艺,其特征在于,所述结晶器(3)拉出的铸坯(5)在矫直过程中通过重压下和增加的侧辊挤压,实现铸坯(5)断面缩小至70~90mm。
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