CN116475372A - 保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，包括：将结晶器振动工艺、浸入式水口插入深度和保护渣性能参数共同作为连铸结晶器润滑效果的影响因素；根据预设脱模平均速率范围确定结晶器振动工艺的范围和根据预设液态渣膜厚度范围确定保护渣熔点的范围；根据结晶器振动工艺的范围、预设浸入式水口插入深度的范围和保护渣熔点的范围以及预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围制定保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺方案。利用本发明能够解决现有技术中通过单因素研究结晶器润滑效果，不能有效保证高拉速下的结晶器润滑效果的问题。

Description

保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法

技术领域

本发明涉及连铸加工技术领域，更为具体地，涉及一种保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法。

背景技术

小方坯高拉速本身就能带来生产效率的提高、生产成本的降低、以及显著的经济利益和提升竞争能力，同时还是实现直送直轧，甚至近终型等更节能、绿色生产工序的基础，因此，始终是连铸领域的研究热点。

在实践过程中发现即使完全执行了“均匀强冷”的理念，在结晶器内的坯壳均匀性很好的情况下，依然会伴随有缺陷甚至漏钢事故的发生，严重限制拉速的提高，这就体现了结晶器润滑效果的重要性。

目前对于影响结晶器润滑的研究比较多，有从振动方面的、有从结晶器液面波动和传热方面的、有从保护渣性能方面的研究。但是，从目前单因素的各项研究效果来说，各个因素对结晶器下渣状况都会有影响，从而影响结晶器的润滑效果，但是单因素的最优不能代表结晶器的润滑效果可以满足高拉速的要求，因此，采用目前的单因素研究高拉速下的结晶器润滑效果并不合适，通过实践验证，当只考虑某种单因素对结晶器润滑效果的影响得到的技术方案，在高拉速的情况下仍然会出缺陷甚至出现漏钢事故，因此，目前缺少一种能够有效解决保证高拉速结晶器润滑效果的技术方案。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，以解决目前现有技术中通过单因素研究结晶器润滑效果，不能有效保证高拉速下的结晶器润滑效果的问题。

本发明提供一种保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，包括如：

将结晶器振动工艺、浸入式水口插入深度和保护渣性能参数共同作为连铸结晶器润滑效果的影响因素；

根据预设脱模平均速率范围确定所述结晶器振动工艺的范围和根据预设液态渣膜厚度范围确定保护渣熔点的范围；

根据所述结晶器振动工艺的范围、预设浸入式水口插入深度的范围和所述保护渣熔点的范围以及预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围制定保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺方案。

此外，优选的方案是，所述预设脱模平均速率范围为：大于20mm/s。

此外，优选的方案是，所述预设液态渣膜厚度范围为：大于0.2mm。

此外，优选的方案是，针对截面尺寸为140～200mm的方坯，采用直通式浸入式水口时，所述预设浸入式水口插入深度范围为100～130mm。

此外，优选的方案是，脱模平均速率与结晶器振动工艺的关系式为：

其中，V_N为脱模平均速率，S为振程，f为频率，t_n为负滑脱时间，α为偏斜率，Vc为拉速。

此外，优选的方案是，所述结晶器振动工艺包括结晶器的振幅和频率。

此外，优选的方案是，液态渣膜厚度与保护渣熔点的关系式为：

D_l＝(T₁-T_s)D_s/(T₁-T₂)；

其中，D_l为液态渣膜厚度，D_s为渣膜总厚度，T1为凝固坯壳温度，T2为渣膜温度，Ts为保护渣熔点。

此外，优选的方案是，所述保护渣性能参数包括保护渣熔点、保护渣粘度、保护渣熔速和保护渣碱度。

此外，优选的方案是，所述预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围包括预设保护渣粘度范围；其中，

所述预设保护渣粘度范围为0.2～0.4Pa·s。

此外，优选的方案是，在根据所述结晶器振动工艺的范围、预设浸入式水口插入深度的范围和所述保护渣熔点的范围以及预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围制定保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺方案的过程中，

所述工艺方案包括：结晶器的振动工艺参数值、浸入式水口插入深度值、保护渣熔点值以及保护渣除熔点外的其它性能参数值；

使所述结晶器的振动工艺参数值位于所述结晶器振动工艺的范围内、所述浸入式水口插入深度值位于所述预设浸入式水口插入深度的范围内、所述保护渣熔点值位于所述保护渣熔点的范围内和所述保护渣除熔点外的其它性能参数值对应位于预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围内。

从上面的技术方案可知，本发明提供的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，通过将结晶器振动工艺、浸入式水口插入深度和保护渣性能参数共同作为连铸结晶器润滑效果的影响因素，给出各自对结晶器润滑效果影响的定量指标，综合给出能够保证高拉速对结晶器润滑效果要求的具体设计规范和工艺设计范围，从而保证高拉速的稳定顺行；利用本发明提供的方法可以指导提拉速现场制定相关提拉速工艺、保证结晶器的润滑效果、减小缺陷甚至减少漏钢事故的发生。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法的流程示意图。

在附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

针对前述提出的目前现有技术中通过单因素研究结晶器润滑效果，不能有效保证高拉速下的结晶器润滑效果的问题，提出了一种保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

为了说明本发明提供的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，图1示出了根据本发明实施例的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法的流程。

如图1所示，本发明提供的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，包括：

S1、将结晶器振动工艺、浸入式水口插入深度和保护渣性能参数共同作为连铸结晶器润滑效果的影响因素。

结晶器润滑效果的评价和保证必须由三个主要因素共同决定，分别为结晶器振动工艺、浸入式水口插入深度和保护渣性能参数，每个因素在合理的工艺范围内才能保证高拉速所需的润滑工艺效果。三者中任何一个不在合理范围都会导致生产不顺，任何单一的最优都不能保证高拉速所要求的结晶器润滑效果，三者全在合理范围则可以保证高拉速的稳定生产。

S2、根据预设脱模平均速率范围确定结晶器振动工艺的范围和根据预设液态渣膜厚度范围确定保护渣熔点的范围。

在振动的正滑脱时间内，结晶器铜管相对于铸坯是向上运动，只有在负滑脱时间内，结晶器铜管相对于铸坯是向下运动，在此过程中，一方面带来脱模的效果，另一方面带来渣道打开带入更多保护渣，所以振动的负滑脱区间对于结晶器润滑尤其重要，一般工艺制定的时候要求保证负滑脱时间和前移量，比如负滑脱时间不能小于0.1s或者0.08s，前移量不小于3mm等。然而通过实践发现，在低拉速情况下，即使满足这两个标准，很多时候还是会发生粘结漏钢，同时在高拉速情况下，不论是负滑脱时间还是前移量，都已无法满足负滑脱时间和前移量的标准要求。

在负滑脱时间内，不论是脱模还是渣道打开带入保护渣，负滑脱时间和前移量是必要的，但却不充分，因为脱模能力和带入保护渣能力需要具备类似于“冲量”的能力，需要爆发力，因此在本发明中引入了脱模平均速率的概念。

作为本发明的一个优选方案，预设脱模平均速率范围为：大于20mm/s。

作为本发明的一个优选方案，脱模平均速率与结晶器振动工艺的关系式为：

其中，V_N为脱模平均速率，S为振程，f为频率，t_n为负滑脱时间，α为偏斜率，Vc为拉速。

脱模平均速率与结晶器振动工艺的关系式定量地评估脱模能力和带入保护渣能力。

作为本发明的一个优选方案，结晶器振动工艺包括结晶器的振幅和频率。

即，振动工艺的制定必须满足脱模平均速率大于20mm/s；生产拉速越大，脱模平均速率越大；增大的趋势按照线性关系成比例增大，比如拉速4.0m/min，脱模平均速率满足20mm/s；拉速4.5m/min，脱模平均速率满足22mm/s；拉速5.0m/min，脱模平均速率满足24mm/s；拉速5.5m/min，脱模平均速率满足26mm/s；拉速6.0m/min，脱模平均速率满足28mm/s。

而根据脱模平均速率与结晶器振动工艺的关系式，一般可以得到结晶器的振幅和频率的范围，即结晶器振动工艺的范围。

作为本发明的一个优选方案，预设液态渣膜厚度范围为：大于0.2mm。

作为本发明的一个优选方案，液态渣膜厚度与保护渣熔点的关系式为：

D_l＝(T₁-T_s)D_s/(T₁-T₂)；

其中，D_l为液态渣膜厚度，D_s为渣膜总厚度，T1为凝固坯壳温度，T2为渣膜温度，Ts为保护渣熔点。

作为本发明的一个优选方案，保护渣性能参数包括保护渣熔点、保护渣粘度、保护渣熔速和保护渣碱度。

作为本发明的一个优选方案，预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围包括预设保护渣粘度范围；其中，

预设保护渣粘度范围为0.2～0.4Pa·s。

保护渣性能参数包括保护渣的熔点、熔速、碱度、粘度等，比较复杂，通过工程经验，总结为液态渣膜厚度大于0.2mm可以满足高拉速结晶器润滑。通过液态渣膜厚度与保护渣熔点的关系式可以计算确定出保护渣熔点范围。除熔点外的其它性能参数可以通过实际验证得到的范围值确定，如预设保护渣粘度范围，另外的熔速和碱度的影响度较小，因此，可通过验证的方法确定，也可忽略，在此不做特别限定。

保护渣的粘度和振动工艺共同作用决定带入液态保护渣的量，从而协调影响渣膜厚度，粘度取值范围在0.2～0.4Pa·s。

S3、根据结晶器振动工艺的范围、预设浸入式水口插入深度的范围和保护渣熔点的范围以及预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围制定保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺方案。

作为本发明的一个优选方案，针对截面尺寸为140～200mm的方坯，采用直通式浸入式水口时，预设浸入式水口插入深度范围为100～130mm。浸入式水口插入深度会严重影响钢液面的活跃程度和温度，从而对化渣带来重要影响，针对140～200mm的方坯，采用直通式侵入式水口情况，浸入式水口插入深度为100～130mm可以保证高拉速下结晶器的液面活跃度和合适的温度。

作为本发明的一个优选方案，在根据结晶器振动工艺的范围、预设浸入式水口插入深度的范围和保护渣熔点的范围以及预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围制定保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺方案的过程中，

工艺方案包括：结晶器的振动工艺参数值、浸入式水口插入深度值、保护渣熔点值以及保护渣除熔点外的其它性能参数值；

使结晶器的振动工艺参数值位于结晶器振动工艺的范围内、浸入式水口插入深度值位于预设浸入式水口插入深度的范围内、保护渣熔点值位于保护渣熔点的范围内和保护渣除熔点外的其它性能参数值对应位于预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围内。

每个因素在合理的工艺范围内才能保证高拉速的需要的润滑工艺效果。三者中任何一个不在合理范围都会导致生产不顺，任何单一的最优都不能保证高拉速要求的结晶器润滑效果，三者全在合理范围则可以保证高拉速的稳定生产。

为了更好的对本发明提供的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法技术效果进行说明，举例如下：

以国内某厂小方坯连铸生产为例，断面为160X160mm，全弧机型，弧半径12m。

初始的工艺为：振动工艺为：结晶器振动频率210cpm，振幅±3.9mm；浸入式水口插入深度为175mm；保护渣参数为熔点1020℃，熔速42s，碱度0.92R，粘度(1300℃)为0.25Pa·s；

实践过程中，振动脱模平均速率为11.5mm/s，液渣层厚度为0.18mm，生产过程中拉速大于4.1m/min时就会出现频繁脱方和漏钢。

因此，按照本专利方法优化工艺为：振动工艺为结晶器振动频率233cpm，振幅±6.0mm，对应脱模平均速率为30.6mm/s；浸入式水口插入深度为120mm；保护渣参数为熔点1090℃，熔速42s，碱度0.9R，粘度(1300℃)为0.23Pa·s，对应的液态渣膜厚度为0.36mm；按照优化工艺，拉速稳定提升到5.0～6.0m/min以上，按照上述工艺方案实践验证后，结果是拉坯稳定进行，并未出现脱方和漏钢现象。

需要说明的是，上述举例中的优化工艺仅仅是优化方案中的一种，并不代表全部最优方案。

通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，通过将结晶器振动工艺、浸入式水口插入深度和保护渣性能参数共同作为连铸结晶器润滑效果的影响因素，给出各自对结晶器润滑效果影响的定量指标，综合给出能够保证高拉速对结晶器润滑效果要求的具体设计规范和工艺设计范围，从而保证高拉速的稳定顺行；利用本发明提供的方法可以指导提拉速现场制定相关提拉速工艺、保证结晶器的润滑效果、减小缺陷甚至减少漏钢事故的发生。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，包括：

将结晶器振动工艺、浸入式水口插入深度和保护渣性能参数共同作为连铸结晶器润滑效果的影响因素；

根据预设脱模平均速率范围确定所述结晶器振动工艺的范围和根据预设液态渣膜厚度范围确定保护渣熔点的范围；

根据所述结晶器振动工艺的范围、预设浸入式水口插入深度的范围和所述保护渣熔点的范围以及预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围制定保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺方案。

2.根据权利要求1所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，

所述预设脱模平均速率范围为：大于20mm/s。

3.根据权利要求1所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，

所述预设液态渣膜厚度范围为：大于0.2mm。

4.根据权利要求1所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，

针对截面尺寸为140～200mm的方坯，采用直通式浸入式水口时，所述预设浸入式水口插入深度范围为100～130mm。

5.根据权利要求1所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，

脱模平均速率与结晶器振动工艺的关系式为：

其中，V_N为脱模平均速率，S为振程，f为频率，t_n为负滑脱时间，α为偏斜率，Vc为拉速。

6.根据权利要求5所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，

所述结晶器振动工艺包括结晶器的振幅和频率。

7.根据权利要求1所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，

液态渣膜厚度与保护渣熔点的关系式为：

D_l＝(T₁-T_s)D_s/(T₁-T₂)；

其中，D_l为液态渣膜厚度，D_s为渣膜总厚度，T₁为凝固坯壳温度，T₂为渣膜温度，T_s为保护渣熔点。

8.根据权利要求1所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，

所述保护渣性能参数包括保护渣熔点、保护渣粘度、保护渣熔速和保护渣碱度。

9.根据权利要求1所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，

所述预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围包括预设保护渣粘度范围；其中，

所述预设保护渣粘度范围为0.2～0.4Pa·s。

10.根据权利要求1所述的保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺制定方法，其特征在于，在根据所述结晶器振动工艺的范围、预设浸入式水口插入深度的范围和所述保护渣熔点的范围以及预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围制定保证高拉速连铸结晶器润滑效果的工艺方案的过程中，

所述工艺方案包括：结晶器的振动工艺参数值、浸入式水口插入深度值、保护渣熔点值以及保护渣除熔点外的其它性能参数值；

使所述结晶器的振动工艺参数值位于所述结晶器振动工艺的范围内、所述浸入式水口插入深度值位于所述预设浸入式水口插入深度的范围内、所述保护渣熔点值位于所述保护渣熔点的范围内和所述保护渣除熔点外的其它性能参数值对应位于预设保护渣除熔点外的其它性能参数的范围内。