CN115070001B - 一种超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面装置及方法，其中，封面装置呈圆锥形，上口直径比连铸圆坯直径减少80‑120mm，下口直径为上口直径的1/3‑2/3，高度300‑500mm，周身四周间隔100mm开40‑50mm直径的小孔作为过钢孔，便于钢水进入封面装置。封面装置中放置冷料，冷料包括钢筋和弹簧，钢筋采用的材质为普通螺纹钢，螺纹钢直径8‑10mm，长度10‑15cm。弹簧采用的材质为普通弹簧钢，弹簧直径40‑60mm，长度10‑15cm。连铸圆坯的凝固方向是从表面向中心凝固，浇注断面越大凝固越慢，不利于快速封面，本申请采用一种超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法及装置实施强制冷却。
Description
技术领域
本发明属于连铸设备及连铸方法技术领域，尤其涉及一种连铸圆坯的尾坯封面装置和方法。
背景技术
随着全球绿色低碳环保产业发展，清洁能源的发展已经广泛深入，特别是风电行业的装机量已经从原有3-4MW发展到14-16MW，也从陆地风电朝向海上风电大功率发展。为了能够给我国风电等清洁能源领域的发展提供有力支撑，制造风电法兰及轴类零件需求的连铸坯母材已经从以往的Φ500-600mm圆发展为世界最大规格连铸坯Φ1000-1200mm，随之带来的则是连铸各类工艺的更新和迭代。
从目前实际的实物质量来看，超大规格连铸圆坯Φ1000-1200mm与现有的小断面连铸圆坯及厚板坯的尾坯有如下不同。首先超大规格圆坯连铸机本身特点是弧形半径大、连铸坯直径大，从而导致连铸的冶金长度更长，浇注结束后尾坯的补缩距离长，造成最后在连铸封尾过程中出现异金属掉落、尾坯卷渣严重，使得连铸切尾切废长度长，生产成本高等问题。
中国专利公开号CN 105798252 A的专利申请公开了一种连铸停浇铸坯尾出封顶方法)，其原理通过控制速度配合冷却棒，期望达到防止尾出钢水外溢及铸坯尾部封顶果，但是所述冷却棒描述不详，且此冷却棒不能解决下沉问题，从造成更大的钢水污染，钢水中存在异金属，对于超大规格圆坯的可操作性差。
中国专利公开号CN 109014106 A的专利申请公开了一种减少板坯连铸尾坯精整量和提高坯尾温度的封顶方法，其原理也是通过控制拉速和冷却方式来达到减少板坯连铸尾坯精整量和提高坯尾温度的封顶效果，但是对超大规格圆坯来说，无法避免保护渣卷入问题，导致切尾量增加。
中国专利公开号CN 110681838 A的专利申请公开了一种宽厚板连铸机高拉速不停机无水封顶方法，其原理是通过加热钢质方块和金属颗粒的方面达到封面效果，但是未考虑钢质方块和金属颗粒下沉造成异金属等诸多问题。
中国专利公开号CN 111299531 A的专利申请公开了一种提高连铸尾坯质量和收得率的工艺方法，其原理通过加入发热剂的方式，发生反应后提高尾坯的温度，但是此类发热剂也渣类，后随着钢水在补缩过程中进入钢水，对于超大规格圆坯来说适应性不强。
所以，通过查阅专利，首先均未提及关于直径φ1000-1200mm超大规格连铸圆坯的尾坯封面技术及类似经验，封面技术多数以板坯连铸机为主，且板坯连铸机由于从扇形段开始收缩辊缝，钢水由于轻压下作用钢水逆流，所以封面技术主要是解决钢水冒头问题或冒头放炮造成二冷室溢钢等问题，不会过于考虑圆坯尾坯由于冶金长度过长补缩距离长的问题，更不会考虑无法解决超大规格圆坯如何解决封面后保护渣不流入尾坯内部的问题，有些技术还在尾坯尾部上面发热剂类辅助渣或金属颗粒导致其下沉污染正品坯的情况。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明设计了一种超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法及装置，提供了一种新颖且可操作性强的尾坯封面方案，能够有效地降低钢水切废量，杜绝保护渣卷入尾坯，防止冷钢进入钢水液芯中，提高连铸成坯率，降低生产成本。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：
一种超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面装置，为顶部敞口的筒体，所述筒体的上口口径大于底部口径，筒体周身均匀开设有过钢孔，筒体底部放置冷料。
优选地，所述筒体为圆锥形，上口口径比连铸圆坯的直径小80-120mm，底部口径为上口口径的1/3至2/3，筒体的高度为300-500mm。
优选地，所述过钢孔直径为40-50mm，相邻过钢孔之间间隔100mm以上，用于让钢水均匀进入封面装置内部。
优选地，所述冷料包括钢筋和弹簧，钢筋为螺纹钢，螺纹钢直径8-10mm，长度10-15cm，弹簧为弹簧钢，直径(弹簧圈径)40-60mm，长度10-15cm。
优选地，筒体采用的材质为液相线温度≥1530℃的碳钢或碳锰钢。
一种超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，包括，
流程一：当超大规格连铸圆坯连续浇注最后一炉钢水结束时，立即关闭滑动水口，切断钢包注入中间包的钢流，钢包升至高位并旋转至受包位，此时结晶器内不再添加保护渣，中间包继续向结晶器内浇注；
流程二、当中间包浇注结束时，立即关闭塞棒，转出尾坯模式，同时对结晶器进行捞渣使钢水裸露，钢水裸露部分作为切尾废除部分，当结晶器中的液位下降15-20cm后，开始降低连铸圆坯的拉速，拉速以0.05m/min±0.02m/min的加速度降至0m/min，此时拉矫机停止，停止保持120-180s；
流程三、在拉矫机停止过程中，首先将封面装置放入结晶器钢液面内，并保持10s以上确保封面装置不下沉，然后在封面装置内部放入冷料；
流程四、在拉矫机停止120-180s后，重新启动拉矫机，拉速从0m/min以0.02m/min±0.01m/min的加速度再次启动，并升至正常拉速0.20-0.30m/min持续拉浇；
流程五、当尾坯封面出结晶器铜管后，距离铜管下口10cm以上后，足辊的喷水二次冷却区，冷却水流量增大至50-60L/min，当尾坯封面距离铜管下口1.5-2.5m位置，足辊水关闭，直至出尾坯至火切机后面，并把铸坯切割下线。
优选地，流程五中，尾坯封面出结晶器铜管后，距离铜管下口10cm以上后，足辊的喷水二次冷却区是从15-25L/min增加至50-60L/min。
优选地，在流程三中，所述封面装置的高度方向浸没在钢水液面以下1/2-2/3处，上面裸露1/2-1/3，即封面装置是部分浸没在钢水液面的。
优选地，在流程三中，在封面装置底部放入冷料，所述冷料为弹簧和钢筋，先把封面装置的筒体放入结晶器内的钢液中，然后再将弹簧从封面装置内部沿四周向中心横向放置，再在弹簧上面竖放钢筋，使凝固钢液面实现快速封面。钢筋采用的材质为普通螺纹钢，螺纹钢直径8-10mm，长度10-15cm。弹簧采用的材质为普通弹簧钢，弹簧直径40-60mm，长度10-15cm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的尾坯快速封面方法及装置，弥补了现有技术中没有超大规格圆坯的尾坯快速封面方法。
(2)本发明的尾坯快速封面方法及装置，提供了一种新颖且可操作性强的尾坯封面方案。
(3)本发明的尾坯快速封面方法及装置，杜绝保护渣卷入尾坯，防止冷钢等异金属进入钢水液芯中再次污染钢水，能够有效地能够有效降低钢水切废量，提高连铸成坯率，降低生产成本。
(4)本发明的尾坯快速封面方法及装置，通过不用打水的方式，避免了误操作造成在封面过程中产生的安全事故。
附图说明
图1为本发明实施例中封面装置的正视图；
图2为本发明实施例中封面装置的俯视图；
图3为本发明实施例中封面装置的工作状态剖视图；
图中：1-封面装置；2-过钢孔；3-弹簧；4-钢筋。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。本实施例中的文字描述是与附图对应的，涉及方位的描述也是基于附图的描述，不应理解为是对本发明保护范围的限制。
超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法及装置，其中，封面装置1呈圆锥形，上口直径比连铸圆坯直径减少80-120mm，下口直径为上口直径的1/2，高度300-500mm，周身四周间隔100mm开40-50mm直径的小孔作为过钢孔2，便于钢水进入封面装置。
钢筋4采用的材质为普通螺纹钢，螺纹钢直径8-10mm，长度10-15cm。弹簧3采用的材质为普通弹簧钢，弹簧直径40-60mm，长度10-15cm。
尾坯快速封面方法的流程如下：
流程(1)：当超大规格连铸圆坯连续浇注最后一炉钢水结束时，立即关闭滑动水口，切断钢包注入中间包的钢流，此时结晶器内不再添加保护渣，中间包继续浇注；流程(2)：当中间包浇注结束时，立即关闭塞棒，转出尾坯模式，同时对结晶器进行捞渣，此时钢水裸露，钢水裸露部分为切尾废除部分，不影响铸坯质量，当结晶器工作液位下降10cm后，通过程序预设定的拉速以加速度0.05m/min降至为0m/min，此时拉矫机停止，停止时间120-180s；流程(3)：拉矫机停止过程中，首先将预制好的封面装置1放入结晶器钢液面内，并保持10s确保封面装置不下沉，拉矫机停止120-180s后，预设定的拉速从0m/min以加速度0.02m/min再次启动，并升至正常拉速0.20-0.30m/min持续拉浇；流程(5)：当尾坯封面出结晶器铜管后，距离铜管下口10cm后，足辊的喷水二次冷却区，冷却水流量从15-25L/min增大至50-60L/min，当尾坯封面处距离铜管下口1.5-2.5m位置，足辊水流量关闭，直至出尾坯至火切机后面，并把铸坯切割下线。
本申请超大规格连铸圆坯的直径为φ1000-1200mm，由于凝固方向是从表面向中心凝固，浇注断面越大凝固越慢，不利于快速封面，所以采用一种超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法及装置实施强制冷却。在流程(2)中，所述拉速在出尾坯模式开始以后，通过时间和拉速加速度的曲线在程序对拉速进行了设定。
下面结合具体案例对本发明做进一步说明：
实施例1
本实施例的超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，流程如下：
流程(1)：当超大规格连铸圆坯连续浇注最后一炉钢水结束时，立即关闭滑动水口，切断钢包注入中间包的钢流，此时结晶器内不再添加保护渣，中间包继续浇注；流程(2)：当中间包浇注结束时，立即关闭塞棒，转出尾坯模式，同时对结晶器进行捞渣，此时钢水裸露，钢水裸露部分为切尾废除部分，不影响铸坯质量，当结晶器工作液位下降10cm后，通过程序预设定的拉速以加速度0.05m/min降至为0m/min，此时拉矫机停止，停止时间120-180s；流程(3)：拉矫机停止过程中，首先将预制好的封面装置1放入结晶器钢液面内，并保持10s确保封面装置不拉矫机停止120-180s后，预设定的拉速从0m/min以加速度0.02m/min再次启动，并升至正常拉速0.20-0.30m/min持续拉浇；流程(5)：当尾坯封面出结晶器铜管后，距离铜管下口10cm后，足辊的喷水二次冷却区，冷却水流量从15-25L/min增大至50-60L/min，当尾坯封面处距离铜管下口1.5-2.5m位置，足辊水流量关闭，直至出尾坯至火切机后面，并把铸坯切割下线。
进入浇注末期，当超大规格连铸圆坯φ1000mm连续浇注最后一炉钢水结束时，操作人员立即关闭滑动水口，切断钢包注入中间包的钢流，钢包升至高位并旋转至受包位，此时对结晶器内不再添加保护渣，中间包继续浇注。当中间包浇注结束时，操作人员立即关闭塞棒，并转出尾坯模式，同时对结晶器进行捞渣，当结晶器工作液位下降10cm后，计算机根据程序预设定的拉速以加速度0.05m/min降至为0m/min，此时拉矫机停止，停止时间120s。当拉矫机停止过程中，首先操作人员将预制好的封面装置1放入结晶器钢液面内，并保持10s确保封面装置不下沉，钢水通过过钢孔2进入封面装置1，操作人员在封面装置1内部依次放入弹簧2和钢筋3；拉矫机停止120s后，预设定的拉速以加速度0.02m/min再次启动，并升至正常拉速0.30m/min持续拉浇。当尾坯封面出结晶器铜管后，距离铜管下口10cm后，足辊区冷却水流量由原来的15L/min增大至50L/min，当尾坯封面处距离铜管下口1.5m位置，足辊水流量关闭，直至出尾坯结束。
实施例2
本实施例的超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，流程如下：
流程(1)：当超大规格连铸圆坯连续浇注最后一炉钢水结束时，立即关闭滑动水口，切断钢包注入中间包的钢流，此时结晶器内不再添加保护渣，中间包继续浇注；流程(2)：当中间包浇注结束时，立即关闭塞棒，转出尾坯模式，同时对结晶器进行捞渣，此时钢水裸露，钢水裸露部分为切尾废除部分，不影响铸坯质量，当结晶器工作液位下降10cm后，通过程序预设定的拉速以加速度0.05m/min降至为0m/min，此时拉矫机停止，停止时间120-180s；流程(3)：拉矫机停止过程中，首先将预制好的封面装置1放入结晶器钢液面内，并保持10s确保封面装置不拉矫机停止120-180s后，预设定的拉速从0m/min以加速度0.02m/min再次启动，并升至正常拉速0.20-0.30m/min持续拉浇；流程(5)：当尾坯封面出结晶器铜管后，距离铜管下口10cm后，足辊的喷水二次冷却区，冷却水流量从15-25L/min增大至50-60L/min，当尾坯封面处距离铜管下口1.5-2.5m位置，足辊水流量关闭，直至出尾坯至火切机后面，并把铸坯切割下线。
进入浇注末期，当超大规格连铸圆坯φ1200mm连续浇注最后一炉钢水结束时，操作人员立即关闭滑动水口，钢包升至高位并旋转至受包位，此时对结晶器内不再添加保护渣，中间包继续浇注。当中间包浇注结束时，操作人员立即关闭塞棒，并转出尾坯模式，同时对结晶器进行捞渣，当结晶器工作液位下降10cm后，计算机根据程序预设定的拉速以加速度0.05m/min降至为0m/min，此时拉矫机停止，停止时间180s。当拉矫机停止过程中，首先操作人员将预制好的封面装置1放入结晶器钢液面内，并保持10s确保封面装置不下沉，钢水通过过钢孔2进入封面装置1，操作人员在封面装置1内部依次放入弹簧2和钢筋3；拉矫机停止180s后，预设定的拉速以加速度0.02m/min再次启动，并升至正常拉速0.20m/min持续拉浇。足辊区冷却水流量由原来的25L/min增大至60L/min，当尾坯封面处距离铜管下口1.5m位置，足辊水流量关闭，直至出尾坯结束。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，其特征在于：包括，
流程一：当超大规格连铸圆坯连续浇注最后一炉钢水结束时，立即关闭滑动水口，切断钢包注入中间包的钢流，钢包升至高位并旋转至受包位，此时结晶器内不再添加保护渣，中间包继续向结晶器内浇注；
流程二、当中间包浇注结束时，立即关闭塞棒，转出尾坯模式，同时对结晶器进行捞渣使钢水裸露，钢水裸露部分作为切尾废除部分，当结晶器中的液位下降15-20cm后，开始降低连铸圆坯的拉速，拉速以0.05m/min±0.02m/min的加速度降至0m/min，此时拉矫机停止，停止保持120-180s；
流程三、在拉矫机停止过程中，首先将封面装置放入结晶器钢液面内，并保持10s以上确保封面装置不下沉，然后在封面装置内部放入冷料；所述封面装置为顶部敞口的筒体，所述筒体的上口口径大于底部口径，筒体周身均匀开设有过钢孔，筒体底部放置冷料，所述筒体为圆锥形，上口口径比连铸圆坯的直径小80-120mm，底部口径为上口口径的1/3至2/3，筒体的高度为300-500mm，所述过钢孔直径为40-50mm，相邻过钢孔之间间隔 100mm以上；
流程四、在拉矫机停止120-180s后，重新启动拉矫机，拉速从0m/min以0.02m/min±0.01m/min的加速度再次启动，并升至正常拉速0.20-0.30m/min持续拉浇；
流程五、当尾坯封面出结晶器铜管后，距离铜管下口10cm以上后，足辊的喷水二次冷却区，冷却水流量增大至50-60 L/min，当尾坯封面距离铜管下口1.5-2.5m位置，足辊水关闭，直至出尾坯至火切机后面，并把铸坯切割下线。
2.根据权利要求1所述的超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，其特征在于：流程五中，尾坯封面出结晶器铜管后，距离铜管下口10cm以上后，足辊的喷水二次冷却区是从15-25 L/min增加至50-60 L/min。
3.根据权利要求1所述的超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，其特征在于：在流程三中，所述封面装置的高度方向浸没在钢水液面以下1/2-2/3处，上面裸露1/2-1/3。
4.根据权利要求1所述的超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，其特征在于：在流程三中，在封面装置底部放入冷料，所述冷料为弹簧和钢筋，先把封面装置的筒体放入结晶器内的钢液中，然后再将弹簧从封面装置内部沿四周向中心横向放置，再在弹簧上面竖放钢筋，使凝固钢液面实现快速封面。
5.根据权利要求1所述的超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，其特征在于：所述冷料包括钢筋和弹簧，钢筋为螺纹钢，螺纹钢直径8-10mm，长度10-15cm，弹簧为弹簧钢，直径40-60mm，长度10-15cm。
6.根据权利要求1所述的超大规格连铸圆坯的尾坯快速封面方法，其特征在于：筒体采用的材质为液相线温度≥1530℃的碳钢或碳锰钢。
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