CN117961017A - 连铸设备及连铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢连铸领域，具体地涉及一种连铸设备及连铸方法。该连铸设备包括结晶器，将钢液凝固成铸坯；结晶器包括相对布置的两块窄面铜板，窄面铜板具有适于靠近铸坯内弧的第一端和适于靠近铸坯外弧的第二端，并且两块窄面铜板的第一端之间的第一间距小于第二端之间的第二间距；二冷段，通过水冷装置对铸坯继续冷却；弯曲段，弯曲铸坯；矫直段，矫直铸坯。本发明连铸设备通过对窄面铜板进行改进，使得结晶器内的铸坯呈内弧宽度小、外弧宽度大的形状，此种形状的铸坯在经过弯曲和矫直后能够成为内外弧宽度相同或相近的铸坯，从而有效减少轧制切边量，提升轧制成材率。

Description

连铸设备及连铸方法

技术领域

本发明涉及钢连铸领域，具体地涉及一种连铸设备及连铸方法。

背景技术

连铸是一项把钢水直接浇注成形的技术。其主要包括将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水浇注至结晶器中。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将连铸机内的铸坯拉出，经冷却后，切割成一定长度的板坯。

现有的连铸设备为解决宽厚板轧制高发的边部直线状裂纹(亦称边直裂/黑线)问题，采用了一种直-弧结构凸形弧面结晶器窄面铜板的技术，这种结晶器窄面铜板边部30mm宽度范围为平面，中间为弧面区，弧面区与平面区圆弧相切平滑过渡，足辊采用凸形弧面足辊，生产出的铸坯为直角结构窄面凹形连铸坯，应用这一技术轧制的钢板边部黑线与钢板边部的距离得到减少，大部分黑线缺陷可被切边切除。然而，如图1所示，在实际生产中出现了铸坯倒梯形形貌，即铸坯内弧101宽度大、外弧102宽度小的问题，在厚规格(厚度≥40mm)钢板轧制时，铸坯轧后倒梯形形貌遗传加重，内弧101宽度较外弧102宽度大10mm-14mm导致钢板宽度方向切边量增加、以及钢板窄尺(宽度不符合订单要求)改判，大幅降低了轧制成材率。

因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了改善或解决现有技术中钢板倒梯形形貌导致钢板宽度方向切边量增加，甚至导致钢板窄尺改判的技术问题，本发明提供了一种连铸设备。所述连铸设备包括结晶器，将钢液凝固成铸坯；所述结晶器包括相对布置的两块窄面铜板，所述窄面铜板具有适于靠近所述铸坯内弧的第一端和适于靠近所述铸坯外弧的第二端，并且两块所述窄面铜板的第一端之间的第一间距小于所述第二端之间的第二间距；二冷段，通过水冷装置对所述铸坯继续冷却；弯曲段，弯曲所述铸坯；矫直段，矫直所述铸坯。

在本发明连铸设备中，包括结晶器、二冷段、弯曲段和矫直段。其中，结晶器包括相对布置的两块窄面铜板，两块窄面铜板的第一端之间的第一间距小于第二端之间的第二间距，使得结晶器内的铸坯呈内弧宽度小、外弧宽度大的形状，此种形状的铸坯在经过弯曲和矫直后能够成为内外弧宽度相同或相近的铸坯，从而有效减少轧制切边量，提升轧制成材率。

在上述连铸设备的优选技术方案中，所述窄面铜板具有适于朝向所述铸坯的第一表面和适于背对所述铸坯的第二表面，所述第一表面包括靠近所述第一端的直线段、靠近所述第二端的倾斜段、以及设置在所述直线段和所述倾斜段之间的凸起段。铸坯在产生倒梯形形貌时，靠近外弧部分的金属量由于延伸作用大幅度减少，通过上述的设置，将窄面铜板靠近第二端处设置为倾斜段，不仅能增加外弧宽度，还能够增加靠近外弧侧的金属量，从而使铸坯在经过弯曲和矫直后成为内外弧宽度相同或相近的铸坯，减少轧制切边量，提升轧制成材率。

在上述连铸设备的优选技术方案中，在所述窄面铜板内间隔且均匀的布置有多个水槽；多个所述水槽的进水端开设在所述第二表面上，并且多个所述水槽的末端与所述第一表面的间距相同。通过上述的设置，水槽的末端与第一表面的间距相同，能够使水槽对铸坯保持相同的传热效果。

在上述连铸设备的优选技术方案中，所述第一间距与所述第二间距的差值为10mm-12mm。铸坯的倒梯形形貌中，内弧宽度较外弧宽度大10mm-14mm。通过上述的设置，将第一间距和第二间距的差值设置为10mm-12mm，能够较为方便的将内弧宽度和外弧宽度的差值控制在3mm内。

在上述连铸设备的优选技术方案中，还包括足辊段和二冷零段，所述足辊段的合计水量为：250mm厚度铸坯控制在450L/min；所述二冷零段的合计水量为：250mm厚度铸坯控制在1200L/min。250mm厚度铸坯在足辊段的合计水量一般为370L/min，在二冷零段的合计水量一般为1000L/min。通过上述的设置，增大足辊段和二冷零段的合计水量，从而增加铸坯的窄面和宽面在弯曲段的坯壳厚度，减少在铸坯弯曲过程中外弧宽度收窄的形变，进一步的减少内弧宽度和外弧宽度之间的差值。

在上述连铸设备的优选技术方案中，所述弯曲段和所述矫直段的外弧水量与内弧水量的比例为1.2-1.6。通过上述的设置，控制内外弧水量比例，能够防止外弧水量过大导致的坯壳收缩过大，并提升矫直段外弧坯壳的温度，增加在矫直段外弧坯壳宽度扩展的形变量，弥补立弯段形变量，进一步的减少内弧宽度和外弧宽度之间的差值。

在上述连铸设备的优选技术方案中，所述弯曲段和所述矫直段相连并包括依次连接的第一区、第二区和第三区，所述第一区内外弧水量与内弧水量的比例为1.2；所述第二区内外弧水量与内弧水量的比例为1.4；所述第三区内外弧水量与内弧水量的比例为1.6。通过上述的设置，能够防止外弧水量过大导致的坯壳收缩过大，并提升矫直段外弧坯壳的温度，增加在矫直段外弧坯壳宽度扩展的形变量，弥补立弯段形变量。

在上述连铸设备的优选技术方案中，所述弯曲段的开口度偏差≤0.2mm。

在上述连铸设备的优选技术方案中，所述弯曲段的顺弧精度≤0.2mm。

为了解决上述的技术问题，本发明还公开了一种连铸方法，控制结晶器将钢液凝固成铸坯；所述结晶器包括相对布置的两块窄面铜板，所述窄面铜板具有适于靠近所述铸坯内弧的第一端和适于靠近所述铸坯外弧的第二端，并且两块所述窄面铜板的第一端之间的第一间距小于所述第二端之间的第二间距；控制二冷段通过水冷装置对所述铸坯继续冷却；控制弯曲段弯曲所述铸坯；控制矫直段矫直所述铸坯。通过上述的设置，结晶器包括相对布置的两块窄面铜板，两块窄面铜板的第一端之间的第一间距小于第二端之间的第二间距，使得结晶器内的铸坯呈内弧宽度小、外弧宽度大的形状，此种形状的铸坯在经过弯曲和矫直后能够成为内外弧宽度相同或相近的铸坯，从而有效减少轧制切边量，提升轧制成材率。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是铸坯倒梯形形貌示意图。

图2是本发明连铸设备中结晶器的实施例的示意图。

图3是本发明连铸方法的流程图。

附图标记列表：1、宽面铜板；2、窄面铜板；21、第一端；22、第二端；23、第一表面；231、直线段；232、倾斜段；233、凸起段；24、第二表面；25、水槽；101、内弧；102、外弧。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

针对在实际生产中出现了铸坯倒梯形形貌，发明人分析其产生原因为：立弯式连铸机在零段下部铸坯由垂直变弯曲，铸坯外弧102受到拉应力作用、内弧101受压应力，此时的铸坯温度高、坯壳偏薄，外弧102铸坯变形较大，产生宽度收窄的现象，在经过矫直段铸坯矫直时，内弧101受到拉应力、外弧102受到压应力，但此时坯壳较厚、温度较低，产生的变形不足以弥补立弯过程造成的形变，故铸坯出铸机弯曲段后总体表现为倒梯形形貌。常规的连铸工艺参数设置难以解决铸坯形状缺陷问题，仍或轻或重的出现质量缺陷。

为了改善或解决现有技术中钢板倒梯形形貌导致钢板宽度方向切边量增加，甚至导致钢板窄尺改判的技术问题，本发明提供了一种连铸设备。该连铸设备包括结晶器，将钢液凝固成铸坯；结晶器包括相对布置的两块窄面铜板2，窄面铜板2具有适于靠近铸坯内弧的第一端21和适于靠近铸坯外弧的第二端22，并且两块窄面铜板2的第一端21之间的第一间距小于第二端22之间的第二间距；二冷段，通过水冷装置对铸坯继续冷却；弯曲段，弯曲铸坯；矫直段，矫直铸坯。

图2是本发明连铸设备中结晶器的实施例的示意图。如图2所示，在一种或多种实施例中，本发明连铸设备包括结晶器、二冷段、弯曲段、矫直段。

继续参见图2，在一种或多种实施例中，结晶器用于将钢液凝固成铸坯。可以理解的是，钢水通过钢水包和中间包流入结晶器内，承载钢包的钢包回转台和承载中间包的中间包车为连铸设备的共有部分，在此不再赘述。具体的，结晶器包括两块宽面铜板1和两块窄面铜板2，两块宽面铜板1相对布置，两块窄面铜板2相对布置。基于图2所示的方位，两块宽面铜板1在上下方向上相对布置，其中位于上方的宽面铜板1对应铸坯的内弧，位于下方的宽面铜板1对应铸坯的外弧。进一步的，窄面铜板2具有相对的第一端21和第二端22。基于图2所示的方位，第一端21为上端，适于靠近铸坯的内弧；第二端22为下端，适于靠近铸坯的外弧。进一步的，窄面铜板2具有相对的第一表面23和第二表面24。其中，第一表面23适于朝向铸坯；第二表面24适于背对铸坯。优选的，第一表面23包括靠近第一端21的直线段231、靠近第二端22的倾斜段232、以及设置在直线段231和倾斜段232之间的凸起段233。具体的，左侧窄面铜板2的倾斜段232从凸起段233向下且向左延伸，右侧窄面铜板2的倾斜段232从凸起段233向下且向右延伸。进一步的，凸起段233的长度大于倾斜段232的长度，倾斜段232的长度大于直线段231的长度。示例性的，窄面铜板2的直线长度为215mm，直线段231的直线长度为30mm，凸起段233的直线长度为100mm，倾斜段232的直线长度为85mm，凸起段233凸出直线段231的凸起高度为11mm。

继续参见图2，在一种或多种实施例中，窄面铜板2第二端22的宽度小于第一端21的宽度，两块窄面铜板2的第一端21之间的第一间距小于第二端22之间的第二间距。具体的，窄面铜板2第一端21的宽度比第二端22的宽度大5-6mm，相应的，第一间距和第二间距的差值为10mm-12mm。示例性的，以250mm厚度的铸坯，窄面铜板2第一端21的宽度比第二端22的宽度大5mm，第一间距和第二间距的差值为10mm。进一步的，在窄面铜板2内间隔且均匀的布置有多个水槽25。多个水槽25的进水端开设在第二表面24上，并且水槽25的末端与第一表面23的间距相同。具体的，每个水槽25的深度不同，凸起段233的水槽25的宽度大于直线段231水槽25的宽度。

继续参见图2，在一种或多种实施例中，在结晶器与二冷段之间设置有足辊段和二冷零段，足辊段和二冷零段通过水冷装置对铸坯进行冷却。进一步的，250mm厚度铸坯足辊段的合计水量为450L/min，二冷零段的合计水量为1200L/min。250mm厚度铸坯在足辊段的合计水量一般为370L/min，在二冷零段的合计水量一般为1000L/min。通过上述的设置，足辊段和二冷零段的合计水量增加20％-25％，从而增加铸坯的窄面和宽面在弯曲段的坯壳厚度，减少在铸坯弯曲过程中外弧宽度收窄的形变，进一步的减少内弧宽度和外弧宽度之间的差值。

继续参见图2，二冷段与二冷零段相连，用于通过水冷装置对铸坯进行继续冷却。弯曲段与二冷段相连，用于弯曲铸坯；矫直段与弯曲段相连，用于矫直铸坯。可以理解的是，弯曲段通过多根弯曲辊对铸坯进行弯曲、传送，矫直段通过拉矫机和矫直辊进行矫直；弯曲辊、拉矫机和矫直辊为连铸设备的共有部分，在此不再赘述。进一步的，弯曲段和矫直段的外弧水量和内弧水量的比例为1.2-1.6。进一步的，弯曲段和矫直段相连，弯曲段和矫直段可以分为依次连接的第一区、第二区和第三区。其中，第一区与第二区的长度相同，均为第三区长度的2/3。进一步的，第一区内外弧水量和内弧水量的比例为1.2；第二区外弧水量和内弧水量的比例为1.4；第三区外弧水量和内弧水量的比例为1.6。优选的，矫直段外弧水量和内弧水量的比例为1.6。

继续参见图2，出现倒梯形缺陷时，有时存在一侧存在倒梯形，另一侧不存在的问题，连铸机两侧开口度和顺弧精度差别造成对铸坯两侧产生不同程度的挤压，从而产生两侧倒梯形程度不一致的情况。在一种或多种实施例中，弯曲段的开口度偏差≤0.2mm。具体的，开口度，也称辊缝值或辊缝。进一步的，弯曲段的顺弧精度≤0.2mm。通过调整弯曲段的开口度顺弧精度，保证铸坯两侧形貌对称，防止铸坯两侧倒梯形程度不一致。

图3是本发明连铸方法的流程图。如图3所示，为了改善或解决现有技术中钢板倒梯形形貌导致钢板宽度方向切边量增加，甚至导致钢板窄尺改判的技术问题，本发明还提供了一种连铸方法。该连铸方法包括：

步骤S1、控制结晶器将钢液凝固成铸坯；结晶器包括相对布置的两块窄面铜板2，窄面铜板2具有适于靠近铸坯内弧的第一端21和适于靠近铸坯外弧的第二端22，并且两块窄面铜板2的第一端21之间的第一间距小于第二端22之间的第二间距；

步骤S2、控制二冷段通过水冷装置对铸坯继续冷却；

步骤S3、控制弯曲段弯曲铸坯；

步骤S4、控制矫直段矫直铸坯。

其中，窄面铜板2第二端22的宽度小于第一端21的宽度，两块窄面铜板2的第一端21之间的第一间距小于第二端22之间的第二间距。具体的，窄面铜板2第一端21的宽度比第二端22的宽度大5-6mm，相应的，第一间距和第二间距的差值为10mm-12mm。示例性的，以250mm厚度的铸坯，窄面铜板2第一端21的宽度比第二端22的宽度大5mm，第一间距和第二间距的差值为10mm。

通过上述的设置，结晶器包括相对布置的两块窄面铜板2，两块窄面铜板2的第一端21之间的第一间距小于第二端22之间的第二间距，使得结晶器内的铸坯呈内弧宽度小、外弧宽度大的形状，此种形状的铸坯在经过弯曲和矫直后能够成为内外弧宽度相同或相近的铸坯，从而有效减少轧制切边量，提升轧制成材率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连铸设备，其特征在于，包括：

结晶器，将钢液凝固成铸坯；所述结晶器包括相对布置的两块窄面铜板(2)，所述窄面铜板(2)具有适于靠近所述铸坯内弧的第一端(21)和适于靠近所述铸坯外弧的第二端(22)，并且两块所述窄面铜板(2)的第一端(21)之间的第一间距小于所述第二端(22)之间的第二间距；

二冷段，通过水冷装置对所述铸坯继续冷却；

弯曲段，弯曲所述铸坯；

矫直段，矫直所述铸坯。

2.根据权利要求1所述的连铸设备，其特征在于，所述窄面铜板(2)具有适于朝向所述铸坯的第一表面(23)和适于背对所述铸坯的第二表面(24)，所述第一表面(23)包括靠近所述第一端(21)的直线段(231)、靠近所述第二端(22)的倾斜段(232)、以及设置在所述直线段(231)和所述倾斜段(232)之间的凸起段(233)。

3.根据权利要求2所述的连铸设备，其特征在于，在所述窄面铜板(2)内间隔且均匀的布置有多个水槽(25)；多个所述水槽(25)的进水端开设在所述第二表面(24)上，并且多个所述水槽(25)的末端与所述第一表面(23)的间距相同。

4.根据权利要求1所述的连铸设备，其特征在于，所述第一间距与所述第二间距的差值为10mm-12mm。

5.根据权利要求1所述的连铸设备，其特征在于，还包括足辊段和二冷零段，所述足辊段的合计水量为：250mm厚度铸坯控制在450L/min；所述二冷零段的合计水量为：250mm厚度铸坯控制在1200L/min。

6.根据权利要求1所述的连铸设备，其特征在于，所述弯曲段和所述矫直段的外弧水量与内弧水量的比例为1.2-1.6。

7.根据权利要求6所述的连铸设备，其特征在于，所述弯曲段和所述矫直段相连并包括依次连接的第一区、第二区和第三区，所述第一区内外弧水量与内弧水量的比例为1.2；所述第二区内外弧水量与内弧水量的比例为1.4；所述第三区内外弧水量与内弧水量的比例为1.6。

8.根据权利要求1所述的连铸设备，其特征在于，所述弯曲段的开口度偏差≤0.2mm。

9.根据权利要求1所述的连铸设备，其特征在于，所述弯曲段的顺弧精度≤0.2mm。

10.一种连铸方法，其特征在于，包括：

控制结晶器将钢液凝固成铸坯；所述结晶器包括相对布置的两块窄面铜板(2)，所述窄面铜板(2)具有适于靠近所述铸坯内弧的第一端(21)和适于靠近所述铸坯外弧的第二端(22)，并且两块所述窄面铜板(2)的第一端(21)之间的第一间距小于所述第二端(22)之间的第二间距；

控制二冷段通过水冷装置对所述铸坯继续冷却；

控制弯曲段弯曲所述铸坯；

控制矫直段矫直所述铸坯。