在直形连铸机上生产直径≥φ800mm圆坯的连铸方法

摘要

本发明涉及一种在直形连铸机上生产直径≥φ800mm圆坯的连铸方法，包括以下工艺过程：从炼钢炉出来的钢水注入钢包内，通过钢包回转台转到中间包的上方，钢水流入结晶器内，结晶器表面保护渣的主要成分重量百分比为：SiO2 26～32％、Al2O3 14～18％、CaO 24～28％、C 16～20％和Li2O 2～4％，结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，同时启动拉矫机和结晶器振动装置，使带有液心的圆坯缓慢往下拉出，由火焰切割机切成4～8m的定尺圆坯，将切断的圆坯放平拉出，将表面温度600℃以上的定尺圆坯吊到缓冷坑进行24小时以上的缓冷，缓冷结束后的圆坯吊到抛丸机进行表面抛丸检查。本发明方法能补足在浇注凝固时产生的大收缩量，解决冷却过程中产生应力问题。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种特大规格圆坯的连铸方法。所涉及的圆坯的直径是≥φ800mm。属炼钢技术领域。

(二)背景技术

特大规格圆坯主要供给无缝钢管厂制作无缝钢管和锻件厂制作各种设备毛坯。以往特大规格圆坯的生产工艺是用模注工艺生产。由于模注工艺生产率低下，能耗高，成材率比连铸工艺低10％以上，导致生产成本很高，并且质量也不稳定，难以满足市场的需求。连铸圆坯由于克服了模注圆坯的缺点，目前正大量取代模注圆坯。但对于直径≥φ800mm的圆坯，目前世界尚未有用连铸成功生产的先例。现有生产大规格圆坯由于缺乏有效的控制手段，特大规格圆坯在浇注凝固时产生的大收缩量将无法补足，势必引起坯料中心产生严重的偏析和疏松，同时由于冷却过程中产生应力，坯料中心还会产生严重的裂纹；另外，由于常规结晶器保护渣的保温效果满足不了大规格圆坯生产的要求(大规格圆坯散热面积大)，浇注过程中会不同程度的出现结晶器表面钢水出现结壳凝固的问题，给正常生产带来了很多困难，如果生产≥φ800mm大规格的圆坯，必须开发专用保护渣。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能补足在浇注凝固时产生的大收缩量、解决冷却过程中产生应力问题、结晶器保护渣的保温效果能满足大规格圆坯生产要求的能在直形连铸机上生产直径≥φ800mm特大规格圆坯的连铸方法。

本发明的目的是这样实现的：一种在直形连铸机上生产直径≥φ800mm圆坯的连铸方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤：

从炼钢炉出来的钢水注入钢包内，经过钢包炉精炼和真空脱气炉真空脱气处理后用行车吊到连铸机的钢包回转台上，通过钢包回转台转到中间包的上方，钢水通过钢包底部的水口再注入到中间包的冲击区内，中间包的冲击区和浇注区用流钢通道相连，该流钢通道长1.2～1.6米，外径φ500mm±50mm，内径φ200mm±20mm，主要成分重量百分比：MgO80～90％、C 10～20％。中间包壁使用了纳米保温材料，中间包内设置有感应加热装置和连续测温装置，通过对中间包内的钢水实施实施纳米保温材料保温、感应加热和使用连续测温装置测温，可以有效控制中间包内钢水过热度稳定在10～25℃。(这段还是再添加上去比较好)中间包浇注区水口的位置被预先调好以对准下面的结晶器，打开中间包塞棒后，钢水通过水口流入下口由引锭杆头封堵的结晶器内，在结晶器内，钢水沿结晶器周边逐渐冷凝成钢壳，结晶器采用水冷结晶器，结晶器冷却水量控制在350～450m³/h，在结晶器外，使用电磁搅拌装置对结晶器内的钢水进行搅拌，搅拌电流50～150A，搅拌频率0.5～1.0Hz。为了防止结晶器表面因圆坯断面大和拉速慢而结冷钢，重新设计了保护渣的成份。结晶器表面保护渣的主要成分重量百分比为：SiO₂ 26～32％、Al₂O₃ 14～18％、CaO 24～28％、C16～20％、Li₂O 2～4％。为了减小拉矫机的拉坯阻力，在结晶器底部设置结晶器振动装置，使凝固的坯壳不沾在结晶器壁上，当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，同时启动拉矫机和结晶器振动装置，浇注速度控制在0.2～0.3m/min，使带有液心的圆坯缓慢往下拉出，在这里圆坯一边下行，一边经受外围二次冷却区中许多喷嘴喷出的水的强制冷却继续凝固，为了解决圆坯中心容易产生裂纹的问题，采用每隔3～5米用喷嘴进行冷却、再每隔5～7米不用喷嘴进行冷却的间隔冷却方式。当圆坯拉出一定长度时，引锭杆头与圆坯脱开。待圆坯完全凝固后，由火焰切割机切成4～8m的定尺圆坯，使用倾覆装置将切断的圆坯放平拉出，最后由行车使用专用夹具将表面温度600℃以上的定尺圆坯吊到缓冷坑进行24小时以上的缓冷，缓冷结束后的圆坯用行车吊到抛丸机进行表面抛丸检查。

浇注快结束时，由于得不到钢水的及时补给，φ800连铸大圆坯中间出现明显的缩孔，影响的圆坯长度在1000mm以上，成材率影响较大，为解决这一问题，主要采取以下措施：在浇注结束前20～30分钟，

1)放慢引锭杆头拉速到0.10～0.15m/min(正常拉速是0.20～0.30m/min)。

2)采用塞棒点动脉冲冲击钢流，提高钢水冲击深度，达到钢水补充缩孔的效果。

3)在不卷渣的情况下，加大结晶器电磁搅拌强度，搅拌电流200～300A，搅拌频率0.5～1.0Hz。

4)为了延迟圆坯尾部钢水的凝固时间，保证对圆坯良好的补缩通道和足够的补缩钢液，减小圆坯尾部缩孔，往结晶器内加入发热剂，发热剂的主要成份重量百分比为：MgO 2～5％、Al 20～28％、Al₂O₃ 25～40％、NaNO₃8～12％、SiO₂ 20～30％、鳞片状石墨2～4％。本发热剂另外添加2～4％的发热剂，可以使发热剂膨胀，起到良好的保温效果。

5)为了进一步增加保温效果，在结晶器内的钢水上面加绝热盖板，保证补缩。

本发明具有如下特点：

1、采用了专用结晶器保护渣，可以补足在浇注凝固时产生的大收缩量。解决了φ800mm以上特大规格圆坯低速浇注时结晶器表面钢水易凝固的技术难题，使坯料中心偏析和疏松产生。保证了钢水的顺利浇注。

2、采用每隔3～5米用喷嘴进行冷却、再每隔5～7米不用喷嘴进行冷却的间隔冷却制度，冷却过程中无应力产生，坯料中心不会产生裂纹。解决了圆坯中心容易产生裂纹的问题。

3、浇注结束时，为了进一步保温，在结晶器内的钢水上面加绝热盖板，保证补缩。满足了大规格圆坯生产的要求，浇注过程中不会出现结晶器表面钢水出现结壳凝固。

4、浇注结束时，为防止铸坯尾部收缩影响圆坯质量，采用了专用发热剂来补缩。

5、普通结晶器电磁搅拌的使用频率在2～10Hz，但由于大规格圆坯大，常规结晶器搅拌的穿透力不够，本发明设计的结晶器电磁搅拌可以使用低频的电流，频率0.5～1.0Hz，从而保证了整个圆坯截面上的钢水都能得到搅拌，大大改善了大规格圆坯生产时结晶器内钢水传热的过程。

6、在中间包的冲击区和浇注区之间使用了1.2～1.6米长的流钢通道，提高了钢水的纯净度。

7、由于φ800mm特大规格圆坯的浇铸速度很低，只有0.1～0.3m/min，常规的直形连铸机采用链条传动，无法稳定控制，本发明设计采用丝杠传动系统控制拉矫机，使圆坯拉矫状态得到稳定控制，保证了特大规格圆坯的顺利浇注。

综上所述，本发明采用的φ800mm特大规格圆坯连铸工艺，保证了生产过程的顺利实施，并保证了圆坯的内外质量，能生产较长定尺的圆坯，可代替模注锻坯供无缝钢管厂制作无缝钢管和锻件厂制作各种设备毛坯。

(四)附图说明

图1为本发明在直形连铸机上生产直径≥φ800mm特大规格圆坯的连铸方法的工艺流程图。

图中：钢包 1

钢包回转台 2

连续测温装置 3

中间包 4

中间包壁纳米保温材料 5

保护渣 6

冷却水喷嘴 7

液相穴 8(圆坯未凝固区域)

圆坯 9

流钢通道 10

电磁搅拌装置 11

结晶器 12

结晶器振动装置 13

导向辊 14

火焰切割机 15

倾覆装置 16

平台 17

抛丸机 18

缓冷坑 19。

(五)具体实施方式

参见图1，本发明涉及的在直形连铸机上生产直径≥φ800mm圆坯的连铸方法的具体工艺步骤如下：

实施是在一台单流的直形连铸机上进行的，具体生产圆坯的规格为φ800mm，品种为42CrMo、15CrMoG、12CrlMoVG等合金钢种。

从炼钢炉出来的100～120t钢水注入钢包内，经过钢包炉精炼和真空脱气炉真空脱气处理后用行车吊到连铸机的钢包回转台上，通过钢包回转台转到中间包的上方，钢水通过钢包底部的水口再注入到中间包的冲击区内，中间包的冲击区和浇注区用流钢通道相连，该流钢通道长1.4米，外径φ500mm，内径φ200mm，主要成分重量百分比：MgO 80～90％、C 10～20％。中间包壁使用了纳米保温材料，中间包内设置有感应加热装置和连续测温装置，通过对中间包内的钢水实施实施纳米保温材料保温、感应加热和使用连续测温装置测温，可以有效控制中间包内钢水过热度稳定在10～25℃。中间包浇注区水口的位置被预先调好以对准下面的结晶器，打开中间包塞棒后，钢水通过水口流入下口由引锭杆头封堵的结晶器内，在结晶器内，钢水沿结晶器周边逐渐冷凝成钢壳，结晶器采用水冷结晶器，结晶器冷却水量控制在350～450m³/h，在结晶器外，使用电磁搅拌装置对结晶器内的钢水进行搅拌，搅拌电流50～150A，搅拌频率0.5～1.0Hz。结晶器表面保护渣的主要成分重量百分比为：SiO2 26～32％、Al2O3 14～18％、CaO 24～28％、C 16～20％、Li₂O 2～4％。在结晶器底部设置结晶器振动装置，当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，同时启动拉矫机和结晶器振动装置，浇注速度控制在0.2～0.3m/min，使带有液心的圆坯缓慢往下拉出，在这里圆坯一边下行，一边经受外围二次冷却区中许多喷嘴喷出的水的强制冷却继续凝固，采用每隔3～5米用喷嘴进行冷却、再每隔5～7米不用喷嘴进行冷却的间隔冷却方式。当圆坯拉出一定长度时，引锭杆头与圆坯脱开。待圆坯完全凝固后，由火焰切割机切成4～8m的定尺圆坯，使用倾覆装置将切断的圆坯放平拉出，最后由行车使用专用夹具将表面温度600℃以上的定尺圆坯吊到缓冷坑进行24小时以上的缓冷，缓冷结束后的圆坯用行车吊到抛丸机进行表面抛丸检查。

在浇注结束前20～30分钟，

1)放慢引锭杆头拉速到0.10～0.15m/min，

2)采用塞棒点动脉冲冲击钢流；

3)在不卷渣的情况下，加大结晶器电磁搅拌强度，搅拌电流200～300A，搅拌频率0.5～1.0Hz；

4)往结晶器内加入发热剂，发热剂的主要成份重量百分比为：MgO2～5％、Al 20～28％、Al₂O₃ 25～40％、NaNO₃ 8～12％、SiO₂ 20～30％、鳞片状石墨2～4％。

5)在结晶器内的钢水上面加绝热盖板。

经检验，圆坯的表面质量良好，横断面的低倍质量达到了国家(行业)标准的一级，经过用户试用，完全满足了用户要求。由于连铸圆坯从钢水到圆坯的成材率可达90％以上，比模注高5％以上，且流程短，成本下降明显；另外，由于连铸圆坯质量稳定，满足了市场的需求。