CN1209212C - 一种连铸机结晶器的拉坯工艺及其专用结晶器结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连铸机结晶器的拉坯工艺及其专用结晶器结构。该工艺采用一种在外力的作用下能够产生足够弹性变形的结晶器，当钢坯在结晶器下滑时使结晶器的宽边铜板产生一个向外的微小横移；当钢坯在结晶器中向上滑动时使结晶器的宽边铜板产生一个向内的微小横移。这样，可使结晶器有较大的倒锥度，使结晶器具有较大的导热能力，从而提高拉坯速度并防止拉漏、避免产生搭桥、偏析等质量问题。采用本发明的专用结晶器结构和拉坯工艺，可提高拉坯速度达10%，具有良好的经济效益。

Description

一种连铸机结晶器的拉坯工艺及其专用结晶器结构

技术领域

本发明涉及一种钢铁连铸生产工艺以及应用该工艺的专用结晶器的结构改进。

背景技术

连铸是现代钢铁生产的主要生产方式，连铸机是实现这一方式的专用设备，结晶器是连铸机的核心部件，结晶器的性能，决定铸机的产量、钢坯的质量、和浇注钢种。

现有连铸机所采用的板坯结晶器是组合式结晶器，其结构是由两块宽边铜板和两块窄边铜板组合而成，在稳定的浇注过程中，其几何结构是不变的，结晶器在改变板坯宽度时才调整一下窄边铜板位置，调整好宽度和锥度后，结晶器宽边铜板由液压缸锁紧，在浇钢过程中，结晶器在平行于钢水(钢坯)的运动方向上振动，在垂直于钢水运动方向是固定不变的，结晶器铜板的相对位置不变；为防止钢坯拉漏，结晶器的锥度不敢调得太大，造成结晶器潜在的导热能力没有发挥出来；对于薄板坯结晶器，还存在容易产生搭桥、偏析等质量的问题；由于薄板坯结晶器容易产生质量问题，所以，浇注的钢种受到限制。

钢水在连铸机结晶器中的凝固是一个释放出的热量和传递过程。坯壳边运动边放热变凝固。形成液相穴相当长的铸坯。连铸机可分为三个传热冷却区：

1)一次冷却区 钢水在结晶器中形成足够的坯壳，以保证不拉漏；

2)二次冷却区 喷水以加速铸坯内部热量的传递，使铸坯完全凝固；

3)三次冷却区 铸坯向空气中辐射传热；

钢水在结晶器内的凝固过程是很复杂，由于铜壁的强烈冷却作用，月牙面下钢水就开始凝固成壳，凝壳随着拉坯运动下降逐渐增厚，凝壳冷却收缩与铜壁脱离而产生气隙，从而减弱结晶器的冷却效果，继之，凝壳在钢水静压力作用下有部分与铜壁重新接触。在纵向气隙形成、消失，在形成，呈间断出现，应此在铜壁上的热流也随之变化。结晶器内热传递路线为：钢水——凝固坯壳——气隙——铜壁——冷却剂(冷却水)。其中传热的最大障碍是气隙。为减少气隙影响，提高结晶器的导热效果，使坯壳凝趋于均匀，结晶器要有适宜的倒锥度。一般倒锥度为0.5～1.0％，倒锥度大的结晶器导出更多的热，但是拉坯的阻力随着增大；过大的倒锥度会坯壳拉裂(出现横裂纹)，严重时铸坯会卡在结晶器内。

发明内容

本发明针对上述连铸机结晶器的拉坯工艺所存在的问题，提出一种能提高拉坯速度并防止拉漏、避免产生搭桥、偏析等质量的问题的连铸机结晶器的拉坯新工艺，并进一步提出一种能适应该拉坯新工艺的结晶器的新结构。

本发明的技术方案是在对钢水在结晶器中进行拉坯工艺时的凝固原理作深入研究分析的基础上提出的，发明人认为：要提高拉坯速度须进一步减少坯壳与结晶器铜壁之间的气隙等办法来减少热阻。减少热阻需要增加倒锥度，倒锥度增加，拉坯阻力增加，拉漏的机会大大增加，所以要想办法减少拉坯的阻力。为此本发明提出一种解决上述矛盾的工艺方法，即采用一种在外力的作用下能够产生足够弹性变形的结晶器，当钢坯在结晶器下滑时使结晶器的宽边铜板产生一个向外的微小横移；当钢坯在结晶器中向上滑动时使结晶器的宽边铜板产生一个向内的微小横移。这样，可使结晶器有较大的倒锥度，较大的倒锥度，就有较大的导热能力，当在铸坯下滑时强制制造向外的一个微小的横移，可使拉坯阻力减少，以达到防止拉漏的目的；当钢坯向上相对滑动时，通过强制给宽边铜板制造一个向内的微小的横移，以减少搭桥、偏析现象的产生。

在本发明的拉坯工艺中，所述的结晶器的宽边铜板的横移量一般控制在为0.01mm～1mm的范围内。

本发明设计了一种能很好地实施上述拉坯工艺方法的结晶器新结构，该结晶器和现有的结晶器一样，也是由两块宽边铜板和两块窄边铜板构成组合式板坯结晶器，其特征在于所说的窄边铜板为在外力作用下能产生弹性形变的弹性体，从而使结晶器成为“刚度”很小的所谓“软结晶器”。并用伺服液压缸对宽边铜板控制施压并锁紧结晶器。本结晶器采用伺服液压缸来控制组合式结晶器的宽边铜板，可对宽边铜板提供可控制的变化的横压，使宽边铜板产生横移，以满足拉坯工艺的要求。

所说的窄边铜板弹性体的结构方案，主要为一种在体内形成空腔的结构，并具有呈内弯弧或外弯弧的壁面，该空腔具有冷却液输入、输出口，用以向空腔输入冷却液。所说的窄边铜板弹性体的腔壁铜板厚度可为3mm～12mm。

用这种结构的窄边铜板和宽边铜板组合而构成的组合式板坯结晶器，在伺服液压缸的作用力下，该窄边铜板可产生弹性形变，从而使宽边铜板产生工艺所需的横移。同时，由于空腔里面用冷却液冷却，能够满足在1550℃以上的拉坯温度条件，具有与宽边铜板一样的导热能力。

附图说明

图1为本发明连铸机结晶器的结构示意图；

图2为图1的A向视图；

图3、图4、图5分别为本发明的一种窄边铜板弹性体的主视图、左视图、俯视图；

图6、图7、图8分别为本发明的第二种窄边铜板弹性体的主视图、左视图、俯视图；

图9、图10、图11分别为本发明的第三种窄边铜板弹性体的主视图、左视图、俯视图；

图12、图13、图14分别为本发明的第四种窄边铜板弹性体的主视图、左视图、俯视图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细说明：

图1为本发明的一种实施模式，图2显示了本发明的结晶器的结构。该结晶器的结构由两个窄边铜板1和两个宽边铜板2组合而成，由四个伺服液压缸3作用在宽边铜板2的外壁使之锁压成组合式板坯结晶器。本实施例两个窄边铜板1的结构可为如图9、10、11所示的窄边铜板弹性体的结构，其体内具有一个充有冷却水的空腔11，该空腔通过冷却水进水口13和出水口14，向空腔输入具有脉动压力的冷却水。在两个宽边铜板体内也具有充有冷却水的空腔12。如图1所示，该发明的结晶器置于栅格板4之上，5为驱动钢坯移动的辊子。进行拉坯工艺时，钢水在结晶器下滑的过程中，由于铜壁的强烈冷却作用，月牙面下钢水就开始凝固成壳，凝壳随着拉坯运动下降逐渐增厚，凝壳冷却收缩与铜壁脱离而产生气隙，在图1模型中，6为未凝固的钢水，7为凝固钢坯，8为气隙。在拉坯过程中，采用以下工艺：当钢坯在结晶器向上滑时，伺服液压缸对结晶器的宽边铜板增加挤压力，使宽边铜板挤压窄边铜板弹性体变形，产生一个向内的微小横移，以减少坯壳与铜壁之间的气隙而减少热阻；当钢坯在结晶器中向下滑动时，伺服液压缸对结晶器的宽边铜板减少挤压力，使宽边铜板产生一个向外的微小横移，使拉坯的阻力减少。要本拉坯工艺中，结晶器的倒锥度为3％，结晶器的横移量为0.18mm，可提高拉坯速度达10％。

所述的两个窄边铜板1的结构也可采用如图3、4、5或如图6、7、8或如图12、13、14各组图所示的3种窄边铜板弹性体的结构，本发明的窄边铜板1的结构还可采用其他结构，不极限于上述所公开的结构。

Claims (4)

1.一种连铸机结晶器的拉坯工艺，其特征在于当钢坯在结晶器下滑时使结晶器的宽边铜板产生一个向外的微小横移；当钢坯在结晶器中向上滑动时使结晶器的宽边铜板产生一个向内的微小横移；所述的宽边铜板向外及向内的横移量为0.01mm～1mm。

2.一种应用权利要求1所述的拉坯工艺的连铸机结晶器，由两块宽边铜板(2)和两块窄边铜板(1)构成组合式板坯结晶器，其特征在于所说的窄边铜板(1)为在外力作用下能产生弹性形变的弹性体，用伺服液压缸对宽边铜板控制施压并锁紧结晶器。

3.根据权利要求2所述的结晶器，其特征在于所说的窄边铜板弹性体，为一种在体内形成空腔的结构，并具有呈内弯弧或外弯弧的壁面，该空腔具有冷却液输入、输出口，用以向空腔输入冷却液。

4.根据权利要求3所述的结晶器，其特征在于所说的窄边铜板弹性体的腔壁铜板厚度为3mm～12mm。

Images