CN117102447A - 改善铸坯重压下鼓肚的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善铸坯重压下鼓肚的方法，通过预先在结晶器的铜管的两侧分别设置向内部凸出的凸起结构，使铜管内形成两侧面均带有向内凹陷形状的待压下铸坯，待压下铸坯的侧面的凹陷在铸坯进行重压下时对铸坯的侧面向外变形产生抗力，从而改善重压下后的铸坯的侧面形成的鼓肚，既可保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可有效解决重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题。

Description

改善铸坯重压下鼓肚的方法

技术领域

本发明涉及连铸加工技术领域，更为具体地，涉及一种改善铸坯重压下鼓肚的方法。

背景技术

压下技术是改善连铸坯偏析、疏松和缩孔的有效技术，最近几年的研究和应用发展比较迅速。压下技术包括轻压下、轻重结合和重压下，其中轻压下是通过多个辊进行不断递进式压下，一般压下辊需要3～6台，压下总量在8～16mm左右，和铸坯断面、钢种以及凝固进程都有关系；轻重结合基本上为在轻压下基础上，在后面的压下辊，或者在凝固末端附近的压下辊执行一个或者两个较大的压下量，比如单辊5～10mm压下量；重压下相对于前两种压下方式来说特指用1～2对辊子实现大的压下量，比如单辊可以达到30mm压下量。而从实践效果上看，单辊压下量小基本上无法将变形传递到铸坯中心区域，很难带来铸坯芯部质量的大幅度提高，而单辊重压下或者单辊大的压下量更有利于提高铸坯芯部质量，增加铸坯芯部的致密度，从而带来终材组织性能的提高。

单辊不同的压下量会带来不同的流变效果，流变效果和钢种、铸坯温度有关，但更多是和单辊压下量以及辊经均有关，根据实践经验，单辊压下量在约4mm以下，铸坯流变以和辊子接触的铸坯为主，铸坯形状会形成一个侧面往里凹的形状；单辊压下量在5～7mm左右，铸坯宽展呈现整个面“平齐”流变；而一旦单辊大于约7mm压下量，铸坯宽展就表现为侧面鼓肚的形式，比如单辊压下15mm，则侧面存在4～6mm总量的鼓肚，鼓肚的最高点位于铸坯厚度中心线位置。这种鼓肚是压下过程铸坯流变的实际效果，从正面来说证明了单辊压下量大后更多的变形发生到了铸坯芯部区域，从而导致芯部向外变形形成鼓肚，能使铸坯芯部更致密。但是这种压下鼓肚也会带来一些问题：过大的鼓肚会带来后续轧制问题，比如不能进入初轧孔型，同时影响轧制效果；在连铸阶段，过大的鼓肚会放大铸坯表面缺陷，尤其对于角部裂纹等，甚至导致单辊重压下伴随有压下角部裂纹。

显然，单辊压下量大会带来侧面鼓肚的外形，这说明了铸坯芯部受到了较大的压力，因此发生了更大的变形，压下的作用更多到了铸坯芯部，但却也带来了一些问题。目前并没有发现相关方法来解决单辊重压下的鼓肚问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种改善铸坯重压下鼓肚的方法，以便于解决现有技术中，缺少一种能够既保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可避免重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题。

本发明提供一种改善铸坯重压下鼓肚的方法，包括如下步骤：

预先在结晶器的铜管的两侧分别设置向内部凸出的凸起结构，以使所述铜管内形成的待压下铸坯的两侧面均带有向内凹陷形状；使所述待压下铸坯的向内凹陷形状形成对所述待压下铸坯进行重压下时向外变形的抗力，以改善重压下后在铸坯的侧面形成的鼓肚。

此外，优选的方案是，所述凸起结构设置在所述铜管的下口段。

此外，优选的方案是，从所述铜管的弯月面开始设置所述凸起结构，持续至所述结晶器的出口。

此外，优选的方案是，所述铜管上的凸起结构从距离所述结晶器的出口300mm以内开始持续至所述结晶器的出口。

此外，优选的方案是，所述铜管单侧面上的凸起结构的最大高度值不超过3mm。

此外，优选的方案是，所述凸起结构的形状根据所述铸坯在重压下时铸坯的侧面变形的形状进行设计。

此外，优选的方案是，所述凸起结构的形状根据所述铸坯在重压下时铸坯的侧面变形的形状进行设计的步骤包括：

采用预测或实验的方式获取铸坯在重压下后所述铸坯的两侧向外变形所形成的侧面外凸形状；

将所述侧面外凸形状的变形尺寸作为铸坯变形目标量；

根据所述铸坯变形目标量和所述侧面外凸形状设计所述铜管侧面上的凸起结构的形状。

此外，优选的方案是，采用单辊重压下的方式对所述待压下铸坯进行重压下。

从上面的技术方案可知，本发明提供的改善铸坯重压下鼓肚的方法，通过预先在结晶器的铜管的两侧分别设置向内部凸出的凸起结构，使铜管内形成两侧面均带有向内凹陷形状的待压下铸坯，待压下铸坯的侧面的凹陷在铸坯进行重压下时对铸坯的侧面向外变形产生抗力，从而改善重压下后的铸坯的侧面形成的鼓肚，既可保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可有效解决重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题。

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改善铸坯重压下鼓肚的方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的铜管的出口内壁轮廓结构示意图。

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。

针对前述提出的现有技术中，缺少一种能够既保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可避免重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题，提出了一种改善铸坯重压下鼓肚的方法。

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改善铸坯重压下鼓肚的方法，图1示出了根据本发明实施例的改善铸坯重压下鼓肚的方法的流程；图2示出了根据本发明实施例的铜管的出口内壁轮廓结构。

如图1结合图2共同所示，本发明提供的改善铸坯重压下鼓肚的方法，包括如下步骤：

S1、预先在结晶器的铜管的两侧分别设置向内部凸出的凸起结构，以使所述铜管内形成的待压下铸坯的两侧面均带有向内凹陷形状；

S2、使待压下铸坯的向内凹陷形状形成对待压下铸坯进行重压下时向外变形的抗力，以改善重压下后在铸坯的侧面形成的鼓肚。

本发明针对现有的技术的缺陷和空白，从机理出发，提供了一种解决重压下后铸坯侧面鼓肚问题的新思路。在重压下过程中，铸坯芯部受到了较大的应力，发生了变形，一方面使铸坯芯部更加的致密，这是重压下的预期效果或者说是技术特点，另一方面在芯部受到应力和挤压变形的过程中，侧面的铸坯在这种挤压作用力下发生了向外侧自然流变，从而形成铸坯侧面鼓肚。本发明在重压下前，通过给铸坯侧面一个向内部凹陷的变形，即铸坯的侧面形成向内侧凹陷形状，从而具备更大的向外侧变形的抗力，使重压下过程中增大芯部铸坯的挤压力，增强重压下带来芯部致密度的效果，同时减少铸坯中心区域向外侧流变的程度，以此减小或者消除铸坯侧面的鼓肚变形。

在结晶器内，采用侧面带有向内凸起结构的铜管设计，一方面挤压气缝增加结晶器后期的传热，同时增加铸坯侧面中心区域的水量以增大换热，另一方面使得待压下铸坯侧面形成一个向内部整体的凹陷形状。由于受力特点和变形特点，使铸坯的侧面具备更大的向外侧变形的抗力，使重压下过程中增大芯部铸坯的挤压力，增强重压下带来的芯部致密度的效果，同时减少铸坯中心区域向外侧流变的程度，以此减小或者消除铸坯侧面的鼓肚变形。

在本发明的技术方案中，凸起结构设置在铜管的下口段。从而才能保证出结晶器后铸坯的侧面形成凹陷形状。

在本发明的技术方案中，从铜管的弯月面开始设置凸起结构，持续至结晶器的出口。从而进一步确保出结晶器的铸坯的侧面带有凹陷形状。

在本发明的技术方案中，铜管上的凸起结构从距离结晶器的出口300mm以内开始持续至结晶器的出口。例如，从距离结晶器的出口200mm、220mm，280mm均可，只要确保出结晶器后的铸坯的两侧带有凹陷形状即可。

在本发明的技术方案中，铜管单侧面上的凸起结构的最大高度值不超过3mm。即铸坯侧面形成的凹陷的最深点不超过3mm。

在本发明的技术方案中，凸起结构的形状根据铸坯在重压下时铸坯的侧面变形的形状进行设计。例如，假设铸坯在重压下时，形成向外的变形凸块，则设计凸起结构时，尽可能的按照凸块的形状和尺寸设计，从而使结晶器出来的铸坯的侧面形成的凹陷结构的形状与铸坯变形形成的凸块的形状和大小相同，且方向相反，以便于铸坯侧面的凹陷形状能够对重压下形成的向外变形形成抗力，从而消除或减小重压下使铸坯发生鼓肚的现象。

在本发明的技术方案中，凸起结构的形状根据铸坯在重压下时铸坯的侧面变形的形状进行设计的步骤包括：

采用预测或实验的方式获取铸坯在重压下后所述铸坯的两侧向外变形所形成的侧面外凸形状；

将侧面外凸形状的变形尺寸作为铸坯变形目标量；

根据铸坯变形目标量和所述侧面外凸形状设计铜管侧面上的凸起结构的形状。

采用实验或者预测的方式，对实验的铸坯进行正常的重压下，从而获取重压下后铸坯的两侧向外变形所形成的侧面外凸形状，然后将侧面外凸形状的变形尺寸作为铸坯变形目标量，最后根据铸坯变形目标量和侧面外凸形状设计铜管上的凸起结构的形状，在实际生产中，采用与实验或者用来预测评估的铸坯相同类型的铸坯和相同连铸条件。

在本发明的技术方案中，采用单辊重压下的方式对待压下铸坯进行重压下。

采用本发明提供的方法使得在重压下时增大铸坯芯部在单辊重压下过程中的压力，使铸坯芯部更致密，从而增强单辊重压下对铸坯芯部质量的改善效果；并且改变单辊重压下后铸坯宽展的流变结果，使铸坯呈现整个面“平齐”流变，能降低铸坯角部变形应变，降低由于重压下鼓肚带来角度裂纹的几率；同时减轻或者消除重压下的侧面鼓肚，降低对轧钢的影响。

为了更好的对本发明提供的改善铸坯重压下鼓肚的方法进行详细说明，举例如下：

实施例1

以某厂小方坯连铸生产为例，断面为160X160mm，全弧机型，弧半径10m，依据本发明设计的铜管内壁示意图如图2所示。从距离结晶器的出口300mm处开始设置向内的凸起结构，到结晶器的下口时凸起结构到铸坯单侧的最大位置为1.5mm。

需要说明的是，该实施例仅仅是为了对本发明提供的控制铸坯重压下鼓肚的方法在实际应用中的详细说明，对本发明提供的技术方案不限定。

通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的改善铸坯重压下鼓肚的方法，通过预先在结晶器的铜管的两侧分别设置向内部凸出的凸起结构，使铜管内形成两侧面均带有向内凹陷形状的待压下铸坯，待压下铸坯的侧面的凹陷在铸坯进行重压下时对铸坯的侧面向外变形产生抗力，从而改善重压下后的铸坯的侧面形成的鼓肚，既可保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可有效解决重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的改善铸坯重压下鼓肚的方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的改善铸坯重压下鼓肚的方法，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 (8)

1.一种改善铸坯重压下鼓肚的方法，其特征在于，包括如下步骤：

预先在结晶器的铜管的两侧分别设置向内部凸出的凸起结构，以使所述铜管内形成的待压下铸坯的两侧面均带有向内凹陷形状；

使所述待压下铸坯的向内凹陷形状形成对所述待压下铸坯进行重压下时向外变形的抗力，以改善重压下后在铸坯的侧面形成的鼓肚。

2.根据权利要求1所述的改善铸坯重压下鼓肚的方法，其特征在于，所述凸起结构设置在所述铜管的下口段。

3.根据权利要求1所述的改善铸坯重压下鼓肚的方法，其特征在于，从所述铜管的弯月面开始设置所述凸起结构，持续至所述结晶器的出口。

4.根据权利要求1所述的改善铸坯重压下鼓肚的方法，其特征在于，所述铜管上的凸起结构从距离所述结晶器的出口300mm以内开始持续至所述结晶器的出口。

5.根据权利要求1所述的改善铸坯重压下鼓肚的方法，其特征在于，所述铜管单侧面上的凸起结构的最大高度值不超过3mm。

6.根据权利要求1所述的改善铸坯重压下鼓肚的方法，其特征在于，所述凸起结构的形状根据所述铸坯在重压下时铸坯的侧面变形的形状进行设计。

7.根据权利要求6所述的改善铸坯重压下鼓肚的方法，其特征在于，所述凸起结构的形状根据所述铸坯在重压下时铸坯的侧面变形的形状进行设计的步骤包括：

采用预测或实验的方式获取铸坯在重压下后所述铸坯的两侧向外变形所形成的侧面外凸形状；

将所述侧面外凸形状的变形尺寸作为铸坯变形目标量；

根据所述铸坯变形目标量和所述侧面外凸形状设计所述铜管侧面上的凸起结构的形状。

8.根据权利要求1所述的改善铸坯重压下鼓肚的方法，其特征在于，

采用单辊重压下的方式对所述待压下铸坯进行重压下。