大弧型半径圆板坯兼容连铸机及其工艺

摘要

本发明公开一种大弧型半径圆坯板坯兼容连铸机及其工艺，目的是能够生产低倍组织、密度达到质量标准的连铸板坯。设备方面在现有半径为16.5m大断面φ600/700/800圆坯断面增加弧型半径为16.485m，断面为200mm×(550～850)mm板坯连铸机；由圆坯连铸机的中间包、结晶器、扇形段、二冷排汽、拉矫机、自动化程序人机界面改造后组成；工艺方面设计中间包浸入式水口位置、结晶器尺寸以及锥度值、板坯扇形段开口度，调整铸坯允许拉速、二次冷却参数及方式、二冷水嘴分区排布，改变拉矫机压力。本发明实现多断面转换浇注，经测量板坯连铸坯密度高达7.924t/m3，远高于常规板坯的7.850t/m3；低倍组织中心疏松不大于1.5级，中间裂纹不大于1.5级。

说明书

技术领域

本发明属于钢铁生产连铸设备领域，涉及一种大弧型半径圆坯板坯兼容连铸机及其工艺。

背景技术

正常板坯连铸机机型以立弯式，弧形半径为6m～10m为主。现有连铸机生产断面为φ600/700/800圆坯连铸机，其生产类型为圆坯，设计产能50Wt/年。

根据市场需求，现需要大弧型具备200mm×(550～850)mm板坯生产能力、设计产能达到50Wt/年的连铸机。国内、外尚无大弧型圆板坯兼容连铸机的关相报道。

发明内容

本发明公开一种大弧型半径圆坯板坯兼容连铸机及工艺，目的是采用本兼容连铸机及配套工艺能够生产低倍组织、密度达到质量标准的连铸板坯。

技术方案，设备方面在现有半径为16.5m大断面φ600/700/800圆坯断面增加弧型半径为16.485m，断面为200mm×(550～850)mm板坯连铸机，通过变换不同结晶器孔型及附属设施实现圆坯与板坯兼容生产；

所述兼容连铸机由圆坯连铸机的中间包、结晶器、扇形段、二冷排蒸汽、拉矫机、火切机、出坯辊道、引锭杆、离线设备、自动化程序人机界面改造后组成；

所述兼容连铸机中间包⑴为了保证侵入式水口处于矩形结晶器中心位置，矩形坯内外弧间距中心与圆坯中心偏差180mm，因此将原圆坯水口位置⑸前移180mm至改造后板坯水口位置⑷，原圆坯水口中心线⑶移至改造后板坯水口中心线⑵，改变了中间包浸入式水口位置，出水口横断面(见图1)；

所述兼容连铸机板坯结晶器的设计和制造以保留大圆坯连铸机结晶器为基础，将板坯结晶器⑺的结晶器框架⑹通过连接螺栓⑻固定在原来大圆坯连铸机结晶器振动台架⑼上(见图2)，保证结晶器的快速简便更换；板坯结晶器，断面为200mm×(550～850)mm，宽度离线可调，离线调宽动作；板坯结晶器与原振动接口一致，板坯结晶器宽面通过螺栓固定在结晶器框架上，宽面足辊固定在结晶器框架上；窄面铜板通过螺栓固定在“插件式”支撑板上，窄面足辊和喷嘴固定在窄面支撑板上；

所述兼容连铸机扇形段在圆坯扇形一段、二段位置安装一套整体板坯1&2扇形导向段；扇形3～5段类似扇形1&2段设计形式与圆坯段序一一对应，整体收缩辊列(见图3)；

所述兼容连铸机拉矫机使用多点矫直，即利用圆坯连铸机的3、4、5、7、9、15架拉矫机参与板坯的拉坯与矫直工作，其中15架为送引锭架次，增加辊套，不改动其他部件；板坯与圆坯厚度尺寸偏差较大，对所使用的拉矫机架次进行液压缸更换；改造后的拉矫机鉴于减速电机安装位置较低且上辊行程增加，导致万向联轴器弯曲补偿角度不够，对拉矫电机安装高度调整，实现兼容生产；对板坯生产所需压下力及使用架次进行重新编程控制(见图4)，实现模式切换自动调节；

所述兼容连铸机火切机将仿弧切割程序改进优化，增加板坯操作界面，火切机参数设定界面(见图5)，实现不同断面、不同的切割曲线均能操作，单枪和双枪都能切割板坯；

所述兼容连铸机出坯辊道主要进行输送辊道导向改造，由于板坯、圆坯坯型不同，需要一种兼容两种生产模式的导向装置，利用原有导向设计了活动可调间距导向；

所述兼容连铸机引锭杆使用链式引锭杆，检测方式使用光栅检测，外形使用板坯孔型结构；

所述兼容连铸机离线设备新增板坯离线对中及检验装置；

所述兼容连铸机自动化程序人机界面改造后新增断面相关的控制程序和人机画面：主要包括板坯连铸机的的模式转换，板坯连铸机的连锁控制，拉矫机的辊缝调节，HMI画面增加断面选择,如图6所示，自动送引锭、拉坯、引锭杆存储自动化控制程序及HMI画面修改；增加二冷喷淋设备电控及仪表设施以及修改相应的HMI画面及控制曲线。

通常按照经验确定铸机半径R与厚度H关系为：R＝(40～50)H。对于200mm厚的板坯断面而言，国内常规板坯连铸机弧形半径是厚度的40～50倍，因此弧形半径在8m～10m之间，能够满足质量特性要求。而东北特钢集团大连特殊钢炼钢厂改造的连铸机半径R是厚度H的82.425倍，远远超出常规板坯的设计理念。板坯连铸机弧形半径越大，铸机高度增加，投资建设成本越高，由于钢水的静压力变大，易造成鼓肚变形、矫直变形问题，但铸机半径增大，钢水较大静压力，铸坯的致密度会增加，有利于产品质量的控制。

技术方案，工艺方面设计中间包浸入式水口位置、结晶器尺寸以及锥度值、板坯扇形段开口度，调整铸坯允许拉速、二次冷却参数及方式、二冷水嘴分区排布参数，改变拉矫机压力值。

将中包罐的圆坯中间包水口位置向大包回转台方向移动180mm，改变中间包浸入式水口位置；

离线调整结晶器宽度、锥度值，结晶器下口宽度、锥度取决于钢种及冷却收缩所需的板坯宽度，按结晶器下口宽度(A)＝冷态板坯宽度×1.013进行计算；结晶器窄面锥度取决于板坯宽度和结晶器操作条件，对于新结晶器，在结晶器底边可调节1％的板坯宽度，即锥度为1％；

板坯扇形段与圆坯段序一一对应，共分5个扇形段，每个段进出口尺寸控制如表1

表1

测量辊200(mm)厚扇形段1&2(第1对辊)206.6±0.15扇形段1&2(第13对辊)205.5±0.15

表1(续)

测量辊200(mm)厚扇形段3(第1对辊)205.5±0.15扇形段3(第10对辊)204.8±0.15扇形段4(第1对辊)204.8±0.15扇形段4(第10对辊)204.3±0.15扇形段5(第1对辊)204.3±0.15扇形段5(第10对辊)204.0±0.15

铸坯规格允许拉速范围如表2。

表2

二次冷却参数，二冷水量根据浇注钢种中合金元素的不同而设定，比水量调节应控制在0.4l/kg～0.8l/kg内；连铸机二冷区喷水区按5段分区控制，即：足辊宽面区(二冷1区W)、足辊窄面区(二冷1区N，利用原大圆坯一区喷淋水)、扇形段1和2上部(二冷2区)、扇形段1和2下部(二冷3区)、扇形段3(二冷4区)、扇形段4和扇形段5(二冷5区)；各区水量根据浇注钢种和拉速的不同，分配强度也不同，在浇铸钢种确定之后，各区水量根据拉速变化，按一定比水量自动调节。

二次冷却采用喷淋水或气雾冷却方式，通过控制模型使在浇注过程中铸坯冷却均匀，温度回升小，温度场分布如图7所示；二冷水嘴分区排布如表3。

表3

分区位置冷却形式1区N结晶器窄面足辊喷淋水1区W结晶器宽面足辊喷淋水2区扇形段1&2上部气雾冷却

表3(续)

分区位置冷却形式3区扇形段1&2下部气雾冷却4区扇形段3气雾冷却5区扇形段4～5气雾冷却

拉矫机使用多点矫直，其中第3、4、5架拉矫机引锭杆夹紧压力为350kN；7、9、15架拉矫机引锭杆夹紧压力为750kN；正常工作压力全部为150kN。

本发明实现多断面转换浇注，经测量板坯连铸坯密度高达7.924t/m³，远高于常规板坯的7.850t/m³；低倍组织中心疏松不大于1.5级，中间裂纹不大于1.5级。

附图说明

图1是出水口横断面示意图；

图2是结晶器及振动台整装；

图3是扇形导向段收缩辊列；

图4是拉矫机设备压力控制设置面板；

图5是火切机切割参数表面板；

图6圆板模式切换界面按钮；

图7是铸坯的温度场分布(拉速0.8m/min)；

图8是横向低倍组织图片；

图9是横向低倍组织图片；

图10是横向低倍组织图片。

图标说明：中间包1，改造后板坯水口中心线2，原圆坯水口中心线3，改造后板坯水口位置4，原圆坯水口位置5，结晶器框架6，结晶器7，连接螺栓8，振动台架9。

具体实施方式

实施例1

使用大弧型连铸机生产的铸坯密度测量，连铸坯规格200mm×550mm：

牌号：Q345，数量：32支。

浇注工艺：拉速：0.85m/min,比水量：0.40L/kg；

连铸坯使用台车称进行称重(最小量称20kg)，共计32支连铸坯，计算得出铸坯密度为7.924t/m³。铸坯的长度对应密度如表4。

表4

序号长度(m)重量(t)密度t/m³序号长度(m)重量(t)密度t/m³16.055.267.904175.995.227.92226.375.547.906185.885.147.94736.075.37.938196.035.247.946.045.267.917206.665.827.94456.225.427.922215.895.147.93366.055.287.934227.356.427.94176.055.267.904236.926.027.90986.135.347.919245.654.927.91696.065.287.921256.085.37.925106.075.287.908266.075.37.938115.624.97.926275.845.087.908126.375.547.906286.125.347.932136.375.547.906296.585.767.958145.815.067.917305.955.27.945156.075.37.938316.045.267.917166.095.37.912326.045.287.947

实施例2

使用大弧形连铸机生产连铸坯，连铸坯规格：200mm×550mm。

牌号：Q345-1，试样：17112052838-101,

浇注工艺：拉速：0.85m/min,比水量：0.40L/kg；

连铸坯横向低倍组织级别:如图8所示：中松：1.5级。

实施例3

使用大弧形连铸机生产连铸坯，连铸坯规格：200mm×850mm。

牌号：Q345-1，试样：17112052971-101,

浇注工艺：拉速：0.80m/min,比水量：0.40L/kg；

连铸坯横向低倍组织级别:如图9所示：中松：1.5级。

实施例4

使用大弧形连铸机生产连铸坯，连铸坯规格：200mm×840mm。

牌号：Q345+Cr+V，试样：17112052966-208

浇注工艺：拉速：0.85m/min,比水量：0.40L/kg；

连铸坯横向低倍组织级别:如图10所示：中松：1.0级，中间裂纹1.0级。