连铸用拉矫辊及包括该拉矫辊的拉矫机的制作方法

本实用新型涉及连铸机械技术领域，更为具体地，涉及一种连铸用拉矫辊及包括该拉矫辊的拉矫机。

背景技术：

在连铸领域中，如图1所示，钢水从钢包1和中间包2通过结晶器3一次冷却结晶后形成外壳凝固中心为钢液的铸坯10并从结晶器3下口拉出，进行二次冷却后，经过拉矫机20矫直后，通过切前辊道到达火切机4进行铸坯切割，上述过程为浇注过程，每一台拉矫机20至少包含一对拉矫辊(上辊21和下辊22)和一个液压缸23，下辊22为固定辊，上辊21与液压缸23的活塞杆24固定连接，通过液压缸23能够带动上辊21压紧铸坯10。

在上述浇注过程中，铸坯在外界冷却作用下，从外向内不断凝固，产生的凝固收缩量由中心可以流动的自由钢液补充进来，但是在凝固末期，由于钢液在类似多空介质的两相区中流动阻力的增加，凝固收缩量无法得到及时补偿，形成的压降将导致铸坯中心附近枝晶间的富集偏析元素钢液向中心流动、汇集并最终凝固，从而形成中心宏观偏析，同时得不到补偿的凝固收缩量将最终形成中心疏松。

为了改善连铸坯中心偏析、疏松和缩孔等内部质量问题，尤其是大方坯的内部质量，目前常用的技术手段有：

(1)中包加热技术，有中包感应加热和等离子加热，一定程度上能稳定中包温度，实现恒温恒速浇注，能稳定大方坯质量和改善内部质量；

(2)电磁搅拌，有结晶器电磁搅拌(M-EMS)和末端电磁搅拌(F-EMS)，通过搅拌引起内部钢水的流动，通过均匀化而改善内部质量，改善中心缩孔和偏析；

(3)轻压下，通过采用多辊小压下量对铸坯进行压下而补缩凝固收缩的方式来改善内部质量，改善中心缩孔、疏松和偏析。

(4)重压下，采用单辊大压下量对铸坯进行压下而补缩凝固收缩的方式来改善内部质量，改善中心缩孔、疏松和偏析。

现有各技术只能在一定程度上改善大方坯的内部质量，自身改善效果都有限，所以现在主流采用组合技术，例如中包加热技术+电磁搅拌+轻压下等。

但是即使采用了组合技术，也存在以下缺点：

(1)现有技术通过搅拌均匀或者补偿收缩来提高内部质量，并未提高铸坯的致密度，从低倍结果看，中心缩孔和疏松大大改善甚至消失，但是通过探伤还是无法满足条件。

(2)现有技术虽然在一定程度上改善了铸坯的内部质量，可是对后续的轧制工艺的影响很小，并不能显著降低轧制比。

(3)对于大方坯而言，重压下技术实施成本较高，因为随着压下量的增大，需要的压下力急剧增大，需要更大的设备来满足，设备布置变得困难，成本急剧上升。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种提高铸坯内部致密度且降低轧制比的连铸用拉矫辊。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种连铸用拉矫辊，包括：所述拉矫辊外表面上设有至少一个凸台，每一个所述凸台外包围所述拉矫辊，至少除最内侧凸台外的其他凸台的总壁厚不大于轻压下或重压下的总压下量，每一个所述凸台的长度均不小于影响铸坯成材芯部质量的铸坯区域的截面长度。

所述的连铸用拉矫辊，其中，所述凸台的总壁厚在9～25mm范围内，每一个所述凸台的长度在30～150mm范围内。

所述的连铸用拉矫辊，其中，所述拉矫辊外表面从内到外依次设有2～5个长度逐渐变小的所述凸台。

所述的连铸用拉矫辊，其中，所述拉矫辊的外表面从内到外依次包围有两个凸台，即第一凸台和第二凸台，所述第一凸台的壁厚不大于第二凸台的壁厚。

所述的连铸用拉矫辊，其中，所述第一凸台的壁厚在2mm以内。

所述的连铸用拉矫辊，其中，所述凸台到拉矫辊的过渡以及相邻所述凸台之间的过渡采用连续曲线、光滑曲线、反连续曲线、反光滑曲线和圆弧曲线中的一种或多种，其中，所述连续曲线的基本形式为：z＝z₀-α(y-y₀)³

其中，α为多项式的系数，定位点为基本圆弧的圆心(y₀,z₀)；

所述光滑曲线的基本形式为：z＝z₀+α(y-y₀)⁴·(β+y-y₀)

其中，α、β为多项式的系数，定位点为基本圆弧的圆心(y₀,z₀)。

所述的连铸用拉矫辊，其中，所述连铸用拉矫辊安装在位于铸坯凝固末端及凝固末端以后的一台拉矫机上。

所述的连铸用拉矫辊，其中，所述连铸用拉矫辊安装在连铸机上铸坯中心固相率为0.3～1.0区间内的一台或多台拉矫机上。

所述的连铸用拉矫辊，其中，所述凸台的长度大于所述拉矫辊下铸坯的零塑性温度ZDT等值线的长径。

一种拉矫机，其中，所述拉矫机的至少一个上辊为上述连铸用拉矫辊。

本实用新型所述连铸用拉矫辊设置有凸台，在执行压下时，在较小压下力作用下即可消除中心缩孔，降低偏析，大大提高了铸坯中心区域的致密度，同时避免中间裂纹，从而降低后续的轧制工艺要求。

附图说明

通过参考以下具体实施方式及权利要求书的内容并且结合附图，本实用新型的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：

图1是现有技术连铸机的示意图；

图2是本实用新型连铸用拉矫辊一个实施例的示意图；

图3是本实用新型连铸用拉矫辊的另一个实施例的示意图；

图4是本实用新型连铸用拉矫辊对生产铸坯进行压下的所述铸坯密度的示意图。

在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节 的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本实用新型的各个实施例进行详细描述。

图2是根据本实用新型一个实施例的连铸用拉矫辊的示意图，如图2所述连铸用拉矫辊100，在拉矫辊100的外表面上设有一个凸台110，所述凸台110外包围所述拉矫辊110,所述凸台110的壁厚H不大于轻压下或重压下的总压下量，所述凸台110的长度L不小于影响铸坯成材芯部质量的铸坯区域的截面长度,优选地，所述凸台110的长度L在30～150mm范围内，所述凸台110的壁厚H在9～25mm范围内。

在本实用新型的一个优选实施例中，上述连铸用拉矫辊100可以安装在位于铸坯凝固末端及凝固末端以后(火切机之前)的一台拉矫机上，例如，采用单辊对铸坯进行重压下，具体地，将拉矫辊100安装在执行重压下的拉矫机上，重压下的压下量为11mm,则拉矫辊100的凸台110的壁厚不大于11mm。

在本实用新型的一个优选实施例中，上述连铸用拉矫辊100可以安装在连铸机上铸坯中心固相率f_s为0.3～1.0区间内的一台或多台拉矫机上，当所述多台拉矫机执行轻压下时，各拉矫机具有的拉矫辊100的凸台110的壁厚H不大于轻压下总压下量，凸台110的长度L大于位于各拉矫辊100下铸坯的零塑性温度ZDT等值线的长径(通常铸坯的ZDT等值线为椭圆形)，且在30～150mm范围内，例如，位于固相率0.4、0.8和1.0的拉矫机分别执行2mm、3mm和5mm的轻压下，轻压下的总压下量为10mm,则上述三台拉矫机上分别安装凸台110的上分别安装具有凸台110的凸辊100，且所述凸台110的壁厚H壁厚不大于10mm，又如，所述凸台110的壁厚H为9mm；当所述一台或多台拉矫机执行重压下时，各拉矫机具有的拉矫辊100的凸台110的壁厚H不大于重压下总压下量，凸台110的长度L在30～150mm范围内。

优选地，所述凸台110为圆环形凸台，另外，优选地，所述凸台110呈壁厚渐变的圆环形，例如，中间壁厚大，两侧壁厚逐渐变小的圆环形凸台。

此外，优选地，所述凸台110到拉矫辊100的过渡采用连续曲线、光滑曲线、反连续曲线、反光滑曲线和圆弧曲线(例如，四分之一圆弧曲线)中的一种或多种，尤其是在拉矫辊100在执行大压下量下时避免在交界的地方 会导致裂纹，例如，所述凸台110到拉矫辊100外表面一边的过渡为连续曲线，另一边的过渡为反连续曲线，又如，所述凸台110到拉矫辊100外表面一边的过渡为光滑曲线。

上述连续曲线的基本形式为：

z＝z₀-α(y-y₀)³

其中，α为多项式的系数，定位点为基本圆弧的圆心(y₀,z₀)。

上述光滑曲线的基本形式为：

z＝z₀+α(y-y₀)⁴·(β+y-y₀)

其中，α、β为多项式的系数，定位点为基本圆弧的圆心(y₀,z₀)。

另外，优选地，所述凸台110的中心与所述拉矫辊的中心重合，即，凸台110在拉矫辊100的外表面居中设置。

图3是根据本实用新型另一实施例的连铸用拉矫辊的示意图，如图3所示，所述连铸用拉矫辊200在拉矫辊200的外表面从内到外依次外包围有两个凸台，即第一凸台210和第二凸台220，第一凸台210和第二凸台220的总壁厚可以不大于轻压下或重压下的总压下量也可以大于所述总压下量，但是第二凸台220的壁厚不大于轻压下或重压下的总压下量，第一凸台210和第二凸台220的长度均不小于影响铸坯成材芯部质量的铸坯区域的截面长度，第一凸台210用于避免第二凸台220和拉矫辊200结合处产生褶皱，例如，当安装有拉矫辊200的拉矫机执行轻压下或重压下时，第二凸台220压下铸坯，压下部位的周围的铸坯在应力的影响下会会翘起甚至产生鼓包，第一凸台210限制了压下部位周围的翘起，避免了第二凸台220和拉矫辊200结合处产生褶皱带来的表面裂纹。

如图3所示，第一凸台210的壁厚小于第二凸台220的壁厚，优选地，第一凸台210的壁厚比第二凸台220的壁厚小7～23mm。

另外，优选地，第一凸台210的壁厚在2mm以内。

如图3所示，第一凸台210的长度大于第二凸台220的长度，优选地，第一凸台210的长度比第二凸台220的长度长10～80mm。

优选地，第一凸台210与拉矫辊200之间或/和第二凸台220和第一凸台210之间的过渡采用连续曲线、光滑曲线、反连续曲线、反光滑曲线和圆弧曲线中的一种或多种。

图3示出了连铸用拉矫辊外表面包围有两个凸台的实施例，但是本实用新型并不限于此，连铸用拉矫辊外表面可以包含多个凸台，多个凸台可以一体形成，例如阶梯轴，多个凸台也可以与所述拉矫辊一体形成，另外，多个凸台也可以单独形成，可拆卸的安装在所述拉矫辊上，根据安装该拉矫辊的拉矫机的压下量，调整凸台的数量，从而调整凸台的总壁厚，优选地，至少除最内侧凸台外的其他凸台的总壁厚不大于轻压下或重压下的总压下量，进一步，优选地，所述多个凸台的总壁厚在9～25mm内，位于拉矫辊外表面的凸台的长度最大。

优选地，所述拉矫辊外表面从内到外依次设有2～5个所述凸台，另外，优选地，所述2～5个凸台的长度沿拉矫辊外表面从内到外逐渐变小。

下面，以生产断面为280×380mm大方坯为例，采用多个相同的铸坯试样分别进行无压下和采用本实用新型所述具有凸台的拉矫辊进行压下，如图4所示，得到不同方案的铸坯中心密度和1/4处密度，无压下的铸坯中心密度远小于1/4处密度，采用本实用新型所述的具有凸台的拉矫辊，铸坯中心密度与1/4处密度差距减小，提高了铸坯内部的致密度，从而在相同轧制工艺调价下降低轧制比。

本实用新型所述连铸用拉矫辊能显著提高大方坯内部质量，消除中心缩孔，降低偏析，尤其大大提高中心区域的致密度，同时避免中间裂纹。通过提高铸坯内部的致密度，可以降低后续的轧制工艺要求，比如适当降低加热和保温时间、降低轧制道次等，从而降低产品成本。

由于采用具有凸台的拉矫辊，可以大大降低了压下力，从而设备制造成本和维护成本都降低。

尽管前面公开的内容示出了本实用新型的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本实用新型的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。