CN1241700C - 支承、引导并冷却轨梁型材坯的连铸钢坯的方法和铸坯引导装置 - Google Patents
支承、引导并冷却轨梁型材坯的连铸钢坯的方法和铸坯引导装置 Download PDFInfo
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Abstract
支承、引导并冷却连铸钢坯(1)且尤其是轨梁型材坯(2)的方法和铸坯引导装置，所述铸坯通过喷水(29)被冷却并被拉出，该方法和装置通过调整在二次冷却区内的铸坯表面冷却条件来如此避免表面组织开裂且尤其是表面裂纹以及坯壳过冷，即为了避免在凸缘上棱或其它横截面区内的不希望的凝固组织，如此使工字梁型材坯结构适应于凝固区，即只在其中形成有液穴的区域内进行冷却和支承。为此，连铸坯(1)通过在上支承扇形段(5，6，7)内的明确的温度控制并且在在连铸坯横截面(1a)的纵侧面和横侧面(13，14)的喷射水流的宽度至少等于支承辊长度的情况下被冷却，并且与铸坯行程及在连铸坯横截面芯部中的冷却状态相似地递减支承着连铸坯的横侧面，就只通过对准液心部的喷射水流进行冷却。
Description
技术领域
本发明涉及支承、引导并冷却连铸钢坯且尤其是轨梁型材坯的方法和铸坯引导装置，其中连铸坯在离开连铸结晶器后在一个零扇形段内借助二次冷却装置来冷却并在后续的支承扇形段内通过喷水来继续冷却并被拉出。
背景技术
从JP4200844中知道了这样的内容，即在铸坯引导装置中，为浇注横截面的纵侧面使用一些支承辊，它们部分成翼尖辊的形式并且部分成设置在型钢底面上的纵辊的形式。而在浇注横截面的横侧面上，设置了长度相应的支承辊。但是，这样的布置结构没有考虑到存在于有关铸坯部位上的坯壳厚度以及所需的冷却。
应考虑到铸坯引导装置功能不仅包括抗铁静压地支承连铸坯，而且包括通过二次冷却装置散发走凝固热并且获得在连铸结晶器内产生的型钢几何形状。但是，总是出现表面开裂。
铸坯引导装置的目的必须是在形状高度可靠的同时获得完美的连铸坯表面质量和没有裂纹和偏析的内部质量。
发明内容
因此，本发明的任务是通过调整在二次冷却区域内的铸坯表面冷却条件来避免组织结构开裂且尤其是表面冷裂，而且在该区域内尤其是避免坯壳过冷。
按照本发明，上述目的的一个技术解决方案在于支承、引导并冷却轨梁型材坯的连铸钢坯的方法，其中连铸坯在离开连铸结晶器后在一个零扇形段内通过二次冷却装置并在后续的支承扇形段内继续通过喷水被冷却并被拉出，其特征在于，为了避免在凸缘上棱或其它横截面区内的不希望的凝固组织，如此使工字梁型材坯结构适应于凝固区，即只在其中形成有液穴的区域内进行冷却和支承。
按照本发明上述目的的另一个技术解决方案在于一种用于轨梁型材坯的连铸钢坯的铸坯引导装置，它包括一个与连铸结晶器相连的零支承扇形段、一个水流喷射式二次冷却装置以及后续的其它支承扇形段和一个拉坯机，其特征在于，连铸坯在各个支承扇形段中目的明确地进行温度控制，其中，从零支承扇形段至最后的支承扇形段使用一个宽度等于或小于液穴侧宽的与型材坯的凝固状态相匹配的二次冷却装置，跟在零支承扇形段后的支承扇形段被如此设计成是敞开式的，即多余的喷水可以朝向四面八方地被引导离开连铸坯横截面)。
根据本发明，为了避免在凸缘上棱或其它横截面区内的不希望有的凝固组织，如此使工字梁异形坯结构适应于凝固区，即只在形成有液穴的区域内进行冷却和支承。
此外，该方法的一个实施方式规定了，所述连铸坯通过在上支承扇形段内的目的明确的温度控制并且在在连铸坯横截面的纵侧面和横侧面的喷射水流的宽度至少等于支承辊长度的情况下被冷却，并且在与铸坯行程及在连铸坯横截面芯部中的冷却状态相似地递减支承着连铸坯的横侧面，就只通过对准液态芯部的喷射水流并按照相同或更小的液穴侧宽度进行冷却。由此一来，避免了坯壳过冷，明显降低了开裂且尤其是表面开裂的危险。
在本发明的另一个实施方式中提出了，所述连铸坯通过在零支承扇形段内的明确温度控制而在型材端部、其横截面的纵侧面中央区内以及在其横侧面上受到支承，而且其横侧面和纵侧面刨除型材角部地被冷却，在继续形成坯壳的铸坯行程中，就只支承中央区和连铸坯横截面的两个横侧面，在芯部的液心端头区域内，所述横侧面局限于在液心端头区域内地受到支承和冷却，在纵侧面上，就只使用对准液穴区的喷射水流。这样一来，不仅在连铸坯横截面成矩形时，而且在型材坯的情况下，都可以获得根据连铸坯横截面的横截面区的目的明确的温度控制。
其它发明特征规定了，在没有喷水冷却的情况下，连铸坯横截面在液穴区域内在其横侧面上受到支承。此外，热量最好没有造成温度突变地从热区传到已变冷的区域。
而此外，可如此彻底结束明确的温度控制，即在尽可能完全凝固的状态下，所述连铸坯没有喷射水流且没有上支承和侧支承而平躺在支承辊上地受到引导。
此外，根据本发明，通过引导冷却装置来完成该任务，连铸坯可以在各支承扇形段内接受明确的温度控制，其中可以在支承扇形段与支承扇形段之间使用一个匹配于型材坯的凝固状态的二次冷却装置，跟在零支承扇形段后的支承扇形段被如此设计成是敞开式的，即多余的喷水可以朝向四面八方地被引导离开连铸坯横截面。这样一来，借助按照工艺的二次冷却并通过目的明确地使支承扇形段具有最佳铸坯导辊布局，避免了造成延展性变差的铸坯角(凸缘角)过冷的趋势并进而避免了在组织表面上和坯壳表面上出现裂纹。另外，也可以在连铸坯横截面上获得更均匀的温度分布。
通过按照本发明形式的控温冷却和支承，获得了以下效果：
-只用于散发掉凝固热的最小喷水量；
-因凸缘上侧面和其它横截面区过冷而减少作业用水；
-使横截面内的温度图形均匀；
-直到矫直传动装置区的结晶器温度控制；
-在有利的延展性范围内调节表面温度。
在设计中，连铸坯引导扇形段应该符合工艺技术的要求。因此，按照以下方式进行设计：
-支承辊，只支承在液穴区内；
-如此形成扇形段，即凸缘上侧面未被盖住；
-确保最佳的排水性能；
-如此形成在扇形段上侧面上的集水导板，即作业用水尽可能少地掉落。
根据其它特征，如此设计支承和二次冷却，即在零支承扇形段内，借助在中心对称设置的较长支承辊对来支承连铸坯横截面的纵侧面并借助翼尖辊对支承连铸坯截面角部，连铸坯横截面的横侧面借助长度约等于侧面长度的支承辊对来支承。例如在坯壳厚度为30毫米-50毫米时，这样的支承是有利的。这种支承实际上只在液心型材中从四面进行，以避免不希望的过冷。
另一个实施方式规定，在随后的支承扇形段内，在连铸坯横截面的纵侧面上只设置中心对称而设的较长支承辊对，而在其横侧面上，设置长度约等于侧面长度的支承辊对。在这里，坯壳厚度可能已经在40毫米-60毫米之间，因此，不必再支承连铸坯横截面的角部。
根据其它特征，如此进一步减小支承力，即在随后的支承扇形段内，分别缩短设置在横侧面上的支承辊对。前提就是，连铸坯中央区在此已完全凝固，铸坯壳在外部区域内具有约50毫米-70毫米的厚度。
当继续凝固时规定了以下措施，即在随后的支承扇形段内，就只在横侧面上设置对称缩短的支承辊对。在连铸型材坯的情况下，按照本发明，在连铸坯横截面的角部处已假定有70毫米-90毫米的坯壳厚度。
此外，根据提议，连铸坯在芯部尽可能凝固的部分中就只在底侧支承于支承辊上。
一个改进方案规定，二次冷却装置的喷射图形是与浇注液心相似地设计的。这样，可以避免太大的水冲击。
此外，有利地规定，多余的喷水可被引导流走。这样，在连铸坯中心并例如在型材坯的型钢腹板上，只有最少的水在铸坯支承装置后掉落。
另一个实施方式规定，分别给一个长支承辊分配一个也宽的或更宽的喷射水流。这个措施尤其是可被用在约为30毫米-60毫米的仍很薄的坯壳上。
最后，可以有这样一个实施方式，即翼尖辊就只设置在一个跟在零支承扇形段后的支承扇形段内。
附图说明
在附图中示出了并且以下将更详细地描述本发明的实施例。其中：
图1以侧视图表示连铸型材坯的对应于铸坯行程的坯壳厚度；
图1A表示在连铸结晶器内的连铸坯横截面；
图2A表示在连铸结晶器出口的连铸坯横截面；
图2B表示连铸坯横截面及在零扇形段内的支承辊布置结构和二次冷却装置；
图2C表示连铸坯横截面及在一个后续支承扇形段内的支承辊布置结构和二次冷却装置；
图2D表示连铸坯横截面及在另一个后续支承扇形段内的支承辊布置结构和二次冷却装置；
图2E表示连铸坯横截面及在下个支承扇形段内的支承辊布置结构和二次冷却装置；
图2F没有二次冷却装置地示出了完全凝固前的连铸坯横截面；
图2G表示在完全凝固近似完成时的连铸坯横截面；
图2H示出了在完全凝固后的且在平躺在辊道上的连铸坯横截面；
图3表示支承扇形段的透视图；
图4A表示带有翼尖辊的支承扇形段的透视截面图；
图4B表示没有翼尖辊的支承扇形段的透视截面图；
图5表示按敞开式设计的零支承扇形段的横截面的透视侧视图；
图6表示按敞开式设计的零支承扇形段的透视图。
具体实施方式
作为实施例，示出一个用于轨梁型材坯2的连铸坯1(图1和图1A)。连铸坯1在离开连铸结晶器3后在一个零支承扇形段4内通过二次冷却装置被冷却并且随后在其它扇形段5、6、7内通过喷射水流8被冷却并通过一台拉坯机9的被驱动的辊被拉出。
相互间隔两米地示出了厚度单位为毫米的铸坯壳厚度。长度L在拉坯机9前的连铸坯结晶器的总设备长度。此外，半径R1、R2和R 3确定了铸坯走向的弧度。
连铸坯1通过目的明确的温度控制手段在零支承扇形段4内接受喷射水流8，所述喷射水流具有等于或大于支承辊对12的长度11的宽度10。这样的喷射水流8被用在连铸坯横截面1a的纵侧面13和横侧面14上(图2A-2H)。与铸坯行程和在铸坯横截面中有尚粘稠的熔液的芯部15的冷却状态相似地，递减地支承横侧面14(图2D-2F)并且就只使喷射水流8对准芯部15(图2D)。
根据一个最佳方法(图2A-2H)，形状可靠的且在连铸结晶器3中形成的连铸坯1进入零支承扇形段4(图2B)中，在该扇形段内，连铸坯1借助在纵侧面设置于纵侧面中央区16内的支承辊17和设置在横侧面14上的支承辊18被支承着。此外，不冷却连铸坯的截面角部19，但借助翼尖辊20来支承这些角部。喷射水流8分别相对仍处于液态区或粘稠区内的铸坯及其宽度或坯厚形成一个在流动方向上开口的角。由此一来，只是较多地在仍然有液态或粘稠熔液在连铸坯1内部的地方散发走热量，而已凝固的区域基本上保持着其余坯壳21的外形。这样，出现了温和的铸坯角部冷却并因而出现了更少的或没有出现表面裂纹。在图2D中看到，虽然还借助支承辊17支承着连铸坯横截面1a的中央区16，但不再对其进行冷却。喷射水流8只对准芯部15。支承辊18可以明显比较短。这种目的明确的温度控制在铸坯移动过程(图2E)中继续使用，只要喷射水流8在纵侧面13仍对准芯部15。接着，芯部15(图2F)很小，因此连铸坯1根本不必再接受冷却，而只需要通过支承辊18来引导其横侧面14。在图2G中，芯部15进一步缩小并且连铸坯1只在水平支承辊22上进行引导。根据图2H，连铸坯1完全凝固。坯壳21的厚度例如(根据各浇注横截面尺寸)分别是，在图2B中是38.2毫米，在图2C中是54.0毫米，在图2D中是66.1毫米，在图2E中是76.4毫米，在图2F中是85.4毫米，在图2G中是93.5毫米，在图2H中是101.0毫米。
在图3中示出了其中一个支承扇形段5、6、7。主要标准部件分别是一个上支架23、一个下支架24、侧支架25、可换辊26和喷射板条27。
图4A、4B示出了在箭头28方向上延伸的各喷水29的流走状况。这种流走尤其是可以通过将支承扇形段5、6、7设计成敞开式来实现，其中连铸坯横截面1a从一个敞开支架起分别被外肋板30、加强筋31、内肋板32和各自一个喷嘴座33四面围住。
另外，图4A所示的情况大致对应于图2B、2C中的铸坯行程。图4B所示的情况对应于图2D的铸坯行程。
图5示出了在工作位置上示出的支承扇形段5、6、7的一个垂直截面，在这里，可以特别容易地看到支承扇形段5、6、7的敞开结构。从喷嘴座33中经过喷射水流8而射向连铸坯横截面1a的喷水29可以轻易地在加强筋31之间环流走。
根据图6，按照如图3所示的结构并在工作位置上地示出了一个支承辊支架5、6、7。
附图标记一览表
1-连铸坯；1a-连铸坯横截面；2-型材坯(连铸型坯)；3-连铸结晶器；4-零支承扇形段；5、6、7-支承扇形段；8-喷射水流；9-拉坯机；10-宽度(喷射水流的)；11-长度；12-支承辊对；13-纵侧面(连铸坯的)；14-横侧面(连铸坯的)；15-芯部；16-纵侧面中央区；17、18-支承辊；19-连铸坯截面角部；20-翼尖辊；21-坯壳；22-水平支承辊；23-上支架；24-下支架；25-侧支架；26-可环辊；27-喷射板条；28-箭头方向；29-喷水；30-外肋板；31-加强筋；32-内肋板；33-喷嘴座。
Claims (15)
1、支承、引导并冷却轨梁型材坯的连铸钢坯的方法，其中连铸坯在离开连铸结晶器后在一个零扇形段内通过二次冷却装置并在后续的支承扇形段内继续通过喷水被冷却并被拉出，其特征在于，为了避免在凸缘上棱或其它横截面区内的不希望的凝固组织，如此使工字梁型材坯结构适应于凝固区，即只在其中形成有液穴的区域内进行冷却和支承。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连铸坯通过在上支承扇形段内的目的明确的温度控制并且在在连铸坯横截面的纵侧面和横侧面的喷射水流的宽度至少等于支承辊长度的情况下被冷却，并且在与铸坯行程及在连铸坯横截面芯部中的冷却状态相似地递减支承着连铸坯的横侧面，就只通过对准液态芯部的喷射水流并按照相同或更小的液穴侧宽度进行冷却。
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述连铸坯通过在零支承扇形段内的明确温度控制而在型材端部、其横截面的纵侧面中央区内以及在其横侧面上受到支承，其横侧面和纵侧面刨除型材角部地被冷却，在继续形成坯壳的铸坯行程中，就只支承中央区和连铸坯横截面的两个横侧面，在芯部的液心端头区域内，所述横侧面局限于在该区域内地受到支承和冷却，在纵侧面上，就只使用对准液穴区的喷射水流。
4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在没有喷水冷却的情况下，连铸坯横截面在液穴区域内在其横侧面上受到支承。
5、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在尽可能完全凝固的状态下，所述连铸坯没有喷射水流且没有上支承和侧支承的平躺在支承辊上地受到引导。
6、用于轨梁型材坯的连铸钢坯的铸坯引导装置，它包括一个与连铸结晶器相连的零支承扇形段、一个水流喷射式二次冷却装置以及后续的其它支承扇形段和一个拉坯机，其特征在于，连铸坯(1)在各个支承扇形段(4，5，6，7)中目的明确地进行温度控制，其中，从零支承扇形段(4)至最后的支承扇形段(7)使用一个宽度等于或小于液穴侧宽的与型材坯(2)的凝固状态相匹配的二次冷却装置 ，跟在零支承扇形段(4)后的支承扇形段(5，6，7)被如此设计成是敞开式的，即多余的喷水(29)可以朝向四面八方地被引导离开连铸坯横截面(1a)。
7、如权利要求6所述的铸坯引导装置，其特征在于，在零支承扇形段(4)内，借助在中心对称设置的较长支承辊对(17)来支承连铸坯横截面(1a)的纵侧面(13)并借助翼尖辊对(20)支承连铸坯截面角部(19)，连铸坯横截面(1a)的横侧面(14)借助长度约等于侧面长度的支承辊对(18)来支承。
8、如权利要求6或7所述的铸坯引导装置，其特征在于，在零支承扇形段(4)之后的支承扇形段(5，6，7)内，在连铸坯横截面(1a)的纵侧面(13)上只设置中心对称而设的较长支承辊对(17)，而在其横侧面(14)上，设置长度约等于侧面长度的支承辊对(18)。
9、如权利要求6或7所述的铸坯引导装置，其特征在于，在随后的支承扇形段(5，6，7)内，分别缩短设置在横侧面(14)上的支承辊对(18)。
10、如权利要求8所述的铸坯引导装置，其特征在于，在零支承扇形段(4)之后的支承扇形段(5，6，7)内，还在横侧面(14)上设置对称缩短的支承辊对(18)。
11、如权利要求8所述的铸坯引导装置，其特征在于，在最后支承扇形段(7)的芯部凝固部分中，连铸坯(1)还是在底侧支承于支承辊(22)上。
12、如权利要求8所述的铸坯引导装置，其特征在于，二次冷却装置的喷射图形是与浇注液心(15)相似地设计的。
13、如权利要求8所述的铸坯引导装置，其特征在于，多余的喷水(29)可被引流走。
14、如权利要求8所述的铸坯引导装置，其特征在于，分别给一个长支承辊(17；18)分配一个同样宽的或更宽的喷射水流(8)。
15、如权利要求7所述的铸坯引导装置，其特征在于，翼尖辊(20)还设置在一个跟在零支承扇形段(4)后的支承扇形段(5)内。
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