CN109848383B - 一种改善铸坯内部质量的灵活压下方法 - Google Patents

Abstract

一种改善铸坯内部质量的灵活压下方法，在扇形段入口处设置大辊径支撑辊，并采用大直径油缸实施大的扇形段夹紧力。扇形段其余辊子则采用较常规扇形段辊径大的中等辊径支撑辊。在连铸过程中，根据浇铸工艺条件计算出铸坯凝固末端位置，依据铸坯凝固末端固相率选择相应位置的扇形段进行压下。本发明方法不仅可以利用轻压下解决铸坯中心偏析问题，又可利用其高强度辊子在铸坯液芯凝固末端进行高变形速率重压下和低变形速率的重压下技术解决铸坯缩孔和疏松问题。

Description

一种改善铸坯内部质量的灵活压下方法

技术领域

本发明涉及冶金连铸技术，特别涉及一种改善铸坯内部质量的灵活压下方法，一种提高铸坯内部质量的连铸扇形段压下方法，该方法可根据钢种和产品要求灵活地应用轻压下和重压下技术改善铸坯内部质量，不仅可以改善铸坯偏析，还可降低铸坯中心缩孔和疏松等内部缺陷。

背景技术

在冶金连铸的生产过程中，铸坯的内部与外部质量是冶金工作者十分关注的问题。铸坯的内部质量主要表现在成分均匀，无疏松、无缩孔、无裂纹等，希望生产出铸坯内部组织致密无缺陷产品。而这些内部缺陷的产生的原因，一方面是钢液在凝固末期发生的自然收缩，另一方面与连铸工艺参数的设置相关，例如断面大、浇铸温度、冷却制度和辊缝等。这些缺陷都与现有连铸机的设计和生产方法决定，也是很难避免的。而当前解决铸坯内部质量缺陷的方法有低温浇铸、电磁搅拌和轻压下。但在铸坯凝固的后期因内部液芯接近固态，电磁搅拌已经很难起到作用，轻压下因压下量和位置关系不能很好的解决中心疏松问题，而低温浇铸可以降低偏析，也不能完全避免铸坯凝固的固有特性而导致的内部疏松。因此以上方法对铸坯凝固后期导致的收缩缩孔和疏松起不到关键作用，而铸坯凝固末端重压下技术则能够很好的解决铸坯凝固后期的疏松和缩孔。

中国专利CN106735026A公开了一种单点重压下方法，该方法利用一个扇形段的一对支撑辊对铸坯进行压下，在一个点上较短时间内实施重压下，该方法属于一种高变形速率重压下方法，该方法对解决铸坯的中心疏松问题效果较好，因为压下距离较短对偏析问题效果较差。

中国专利CN106001476A和CN 102921914 B中公开了一种两阶段连铸重压下方法，该方法针对大方坯和宽厚板坯采用轻压下和重压下解决铸坯偏析和疏松问题，该方法采用多个扇形段对在较长的距离范围内实施压下，该种方法变形速率较低，为低变形速率变形方法，该方法对产品规格和钢种有一定的局限性，且对解决铸坯偏析问题效果较好，对较厚铸坯疏松问题效果且佳。

中国专利CN104057049B和CN104858383A提出一种连铸坯凝固末端重压下的连铸机扇形段及其重压下方法，其特点是在扇形段中间位置安置一个大辊径驱动辊，相当于大辊径轧机的一个轧制道次变形，这样更有利于连铸坯中心区域疏松改善，但该方法由于大辊处于扇形段中间位置，距离扇形段入口油缸位置有一定距离，限制了压下量的发挥。

从上面的专利分析可以看出，当前的重压下技术路线主要由两个：一个是采用一个扇形段或多个扇形段在较长的距离内实施一定的重压下量，为低变形速率压下，偏重于解决偏析问题；另一个是采用单辊在一个点实施一定的重压下量，为高变形速率压下，偏重于解决疏松问题。而一般的铸坯两种缺陷都同时存在，需要一种压下技术可以同时解决两种缺陷。连铸过程不是一个稳态过程，因浇铸工艺条件的变化会导致铸坯液芯凝固末端的移动，因此单个扇形段或单个压下辊因其位置和长度固定，很难满足在浇铸条件变化的压下位置变化问题。再者，铸机常规扇形段辊径较小，其刚度和强度不足以满足高变形速率的重压下工艺要求，因此需设计一种高强度扇形段支撑辊。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善铸坯内部质量的灵活压下方法，不仅可以利用轻压下解决铸坯中心偏析问题，又可利用其高强度辊子在铸坯液芯凝固末端进行高变形速率重压下和低变形速率的重压下技术解决铸坯缩孔和疏松问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种改善铸坯内部质量的灵活压下方法，其包括：

1)采用3-5个同类型的扇形段，该扇形段由至少四对支撑辊和至少一对驱动辊组成，在扇形段入口处设置大辊径支撑辊，并采用大的扇形段压力，扇形段其余辊子采用较常规扇形段辊径大的中等辊径支撑辊；大支撑辊辊径为300-1000mm，中等辊径支撑辊和驱动辊辊径为200-500mm；扇形段入口的入口油缸压力为200-1500t，扇形段出口的出口油缸压力为200-1200t，驱动辊的驱动油缸压力为100-500t；

2)在连铸过程中，根据浇铸工艺条件计算出铸坯凝固末端位置，依据铸坯凝固末端固相率选择相应位置的扇形段进行压下：

若该钢种最终产品为薄规格，厚度小于10mm，仅对铸坯偏析要求严格，要求偏析小于曼内斯曼标准2.5则直接使用轻压下方式，采用1-3个扇形段在铸坯固相率为0.3-0.9区域进行变形速率为0.1-10mm/m的轻压下工艺，压下量为1-10mm；

若该钢种最终产品为薄规格，厚度小于10mm，但对铸坯偏析和疏松要求较严格，要求偏析小于曼内斯曼标准2.0且铸坯中心无明显疏松和缩孔，利用其中1-3个扇形段在固相率0.9-1范围进行变形速率为0.16-25mm/m的低变形速率重压下工艺，压下量为8-45mm，且，在重压下扇形段之前的扇形段在铸坯固相率为0.3-0.9区域进行变形速率为0.1-10mm/m轻压下工艺，压下量为1-10mm；

若该钢种最终产品为厚规格，厚度大于4mm，对铸坯压下比和疏松要求较高，要求压下比大于2且无明显疏松和缩孔，利用1个扇形段入口大辊径支撑辊在铸坯固相率0.9-1区域实施变形速率为10-3000mm/m的高变形速率重压下工艺，压下量为3-30mm，在重压下扇形段之前的扇形段在铸坯固相率为0.3-0.9区域进行变形速率为0.1-10mm/m进行轻压下，压下量为1-10mm；

在上述采用重压下工艺的情况下，无论是低变形速率还是高变形速率，都需在重压下扇形段之后扇形段进行变形速率为0.1-10mm/m的1-5mm压下，防止铸坯变形反弹。

进一步，所述扇形段设一对驱动辊，该驱动辊位于扇形段中间位置。

优选的，所述扇形段设两个驱动辊，其中一对驱动辊位于扇形段入口位置，另一对驱动辊位于中间位置。

本发明方法在扇形段入口处设置大辊径支撑辊，并采用大直径油缸实施大的扇形段夹紧力。扇形段其余辊子则采用较常规扇形段辊径大的中等辊径支撑辊。为了满足浇铸工艺条件变化导致的铸坯液芯凝固末端位置的变化，需要配置多个同类型的扇形段实施压下工艺。

本发明方法有针对性根据不同产品要求既可利用重压下扇形段解决疏松缩孔问题，又可利用其前续扇形段轻压下解决偏析问题。多个重压下扇形段则可增加了工艺灵活性，扩大工艺窗口。扇形段采用大辊径配合中等辊径结构，从工艺角度即可实施高变形速率重压下，也可实施低变形速率重压下。从设备角度，大辊径可提高辊子强度，避免了辊子变形，保证了扇形段辊缝的精度，同时提高了扇形段寿命。

本发明的有益效果：

在铸坯连铸过程中，为了解决铸坯偏析和在凝固末端形成的疏松和缩孔，需要在铸坯凝固末端实施压下工艺，而该压下工艺包括在铸坯两相区的轻压下工艺和液芯凝固末端的重压下技术。其中重压下技术则包括高变形速率重压下和低变形速率重压下。为了适应因浇铸条件变化导致的液芯位置变化，需要配置多个同类型重压下扇形段。为了实施重压下，扇形段支撑辊采用较常规扇形段大的支撑辊，为了实施单辊高变形速率重压下，在扇形段入口采用大辊径支撑辊。该技术可结合前续扇形段实施轻压下工艺，同时解决铸坯偏析和疏松缩孔问题。

附图说明

图1为本发明实施例的铸坯压下扇形段示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明有多个同类型的扇形段，可以满足不同工艺条件导致的液芯末端位置变化需求。图1所示设3-5个同规格重压下扇形段，不同扇形段可互换使用。扇形段包括上框架1、下框架2，及安装其上的大辊径支撑辊3、入口油缸4、驱动辊5、驱动油缸6、中辊径支撑辊7、出口油缸8。

大辊径支撑辊3直径为300-1000mm，驱动辊5和中辊径支撑辊7直径为200-500mm。入口油缸4单缸压力为200-1500t，出口油缸8单缸压力为200-1200t，驱动油缸6压力为100-500t。驱动辊5可安排在1-4号辊位置，也可采用两对驱动辊模式。

本发明的铸坯压下工艺，不仅可以对连铸坯实施轻压下工艺，也可实施单点高变形速率重压下和单段或多段低变形速率重压下。

以300mm厚铸坯为例，其断面宽度从900-2300mm，拉速范围为0.6-0.9m/min时，其铸坯液芯位置在21-27m的范围内。因此需要至少三个重压下扇形段才能满足工艺需求。当拉速为0.6m/min时，其液芯固相率0.3-0.9所在位置为N-1号和N号扇形段，液芯凝固末端固相率0.9-1所在位置为N+1号扇形段。

实施例1

若该钢种最终产品为薄规格，厚度小于10mm，仅对铸坯偏析要求较严格，要求偏析小于曼内斯曼标准2.0则直接使用轻压下方式，利用N-1号和N号扇形段进行变形速率为0.1-10mm/m的1-10mm的轻压下，该工艺可有效改善铸坯中心偏析。

实施例2

若该钢种最终产品为薄规格，厚度小于10mm，但对铸坯偏析和疏松要求较严格，要求偏析小于曼内斯曼标准2.0且铸坯中心无明显疏松和缩孔，采用N-1号和N号扇形段进行变形速率为0.1-10mm/m的1-10mm轻压下，然后采用N+1号段进行变形速率为0.16-25mm/m的8-45mm低变形速率重压下，再用N+2号扇形段实施变形速率为0.1-10mm/m的1-5mm压下量起到保持作用。

实施例3

若则最终产品为厚规格，厚度大于4mm，对铸坯疏松和压下比要求较高，要求压下比大于2且无明显疏松和缩孔，则可在N-1号和N号扇形段进行变形速率为0.1-10mm/m的1-10mm轻压下，然后采用N+1号扇形段入口大辊径单辊进行变形速率为10-3000mm/m的3-30mm重压下，N+1号扇形段剩余辊则进行变形速率为0.1-10mm/m的1-5mm的压下，再用N+2号扇形段进行变形速率为0.1-10mm/m的1-5mm的压下起到保持作用。

本发明方法可对铸坯灵活实施压下工艺。根据钢种和产品要求既可单独实施轻压下技术，也可轻压下技术和单辊高变形速率重压下结合使用，又可轻压下技术和单段或多段低变形速率重压下结合使用，可满足不同铸坯和产品质量要求。其采用的单独大辊径配中辊径的支撑辊，即可满足压下工艺要求，又可避免辊子强度不够导致的设备精度缺陷，还可降低设备重量节省投资。

Claims (3)

1.一种改善铸坯内部质量的灵活压下方法，其包括：

1)采用3-5个同类型的扇形段，该扇形段由至少四对支撑辊和至少一对驱动辊组成，在扇形段入口处设置大辊径支撑辊，并采用大的油缸压力，扇形段其余辊子采用较常规扇形段辊径大的中等辊径支撑辊；大支撑辊辊径为300-1000mm，中等辊径支撑辊和驱动辊辊径为200-500mm；扇形段入口的入口油缸压力为200-1500t，扇形段出口的出口油缸压力为200-1200t，驱动辊的驱动油缸压力为100-500t；

2)在连铸过程中，根据浇铸工艺条件计算出铸坯凝固末端位置，依据铸坯凝固末端固相率选择相应位置的扇形段进行压下：

若钢种最终产品为薄规格，厚度小于10mm，铸坯偏析要求小于曼内斯曼标准2.5，则采用轻压下方式，采用1-3个扇形段在铸坯固相率为0.3-0.9区域进行变形速率为0.1-10mm/m的轻压下工艺，压下量为1-10mm；

若钢种最终产品为薄规格，厚度小于10mm，铸坯偏析小于曼内斯曼标准2.0、且铸坯中心无明显疏松和缩孔，其中1-3个扇形段在固相率0.9-1范围进行变形速率为0.16-25mm/m的低变形速率重压下工艺，压下量为8-45mm，且，在重压下扇形段之前的扇形段在铸坯固相率为0.3-0.9区域进行变形速率为0.1-10mm/m轻压下工艺，压下量为1-10mm；

若钢种最终产品为厚规格，厚度大于4mm，铸坯压下比大于2、且无明显疏松和缩孔，利用1个扇形段入口大辊径支撑辊在铸坯固相率0.9-1区域实施变形速率为10-3000mm/m的高变形速率重压下工艺，压下量为3-30mm，重压下扇形段之前的扇形段在铸坯固相率为0.3-0.9区域进行变形速率为0.1-10mm/m进行轻压下，压下量为1-10mm；

在上述采用重压下工艺的情况下，重压下扇形段之后的扇形段需进行变形速率为0.1-10mm/m、压下量1-5mm的压下。

2.如权利要求1所述的改善铸坯内部质量的灵活压下方法，其特征是，所述扇形段设一对驱动辊，该驱动辊位于扇形段中间位置。

3.如权利要求1所述的改善铸坯内部质量的灵活压下方法，其特征是，所述扇形段设两对驱动辊，其中一对驱动辊位于扇形段入口位置，另一对驱动辊位于中间位置。

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