一种控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法
【专利摘要】本发明属于合金钢连铸的【技术领域】，具体为一种控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，将连铸坯拉速的控制方法分为两个阶段。第一阶段，连铸坯脱开引锭头之前（约10—30余分钟），铸坯的拉速控制按传统的方法制定—根据中间包钢水实际过热度而定。第二阶段，铸坯脱开引锭头之后，铸坯的实际拉速应按铸坯在矫直段的铸坯表面实际温度来决定，即根据矫直段处铸坯的表面实际数据来调整铸坯实际拉速数据，使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域723℃-912℃这个危险温度区间，大幅减少铸坯由于自身的组织相变而导致的铸坯表面容易产生裂纹的几率，其次兼顾中间包钢水温度。便于有效改善或基本解决弧形大圆坯连铸机钢坯表面裂纹容易产生现象，在保证铸坯质量的前提下，较大幅度地提高连铸机整体生产效率、进一步提高铸坯成材率，更好的改善大圆连铸坯表面质量。
【专利说明】一种控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法
【技术领域】
[0001]本发明属于合金钢连铸的【技术领域】，具体为一种控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法。
【背景技术】
[0002]目前，国内各种大小不同的钢铁企业里正在运行的各类大小不同的连铸圆坯机，在连铸实际生产过程中采用的基本生产工艺技术指导思想原则是:
实际生产过程中中，一般是技术工艺制定者主观上根据连铸机中间包内钢水的钢水过热度大小，以以往生产过程中积累的技术经验作为确定或调整整个连铸机生产过程中连铸坯拉速快慢的唯一依据，其次，根据连铸机铸坯的拉速大小，通过相关经验公式确定连铸坯在二冷室内的二次冷却喷淋水制度。
[0003]一般弧形连铸机的二次冷却喷淋水制度的控制方法共有以下四种:
(I)人工配水。开浇前根据钢种设定二冷总水量和各冷却段的水量。浇注过程之中水量不变，或用眼睛观察铸坯表面温度后作适当调整。
[0004](2)比例控制。采用比水量的方法，人工按水表配水。即由Q=Ku (U为拉速，K为系数)确定各冷却段的冷却水量，调节阀门使冷却水量与拉速相适应。
[0005](3)参数控制。根据钢种，按Q=A υ 2+Β υ +C 一元二次方程进行配水。当拉速u改变时，适时选用预先储存在智能仪表或控制计算机中的相应控制参数A、B、C，控制各冷却段的水量。
[0006](4)铸坯表面温度动态控制。考虑钢种、拉速及浇注状态，在二冷室内的二冷段距离范围之内由二冷配水控制数学模型每隔一段时间计算一次铸坯的表面温度，并与考虑了二冷配水原则所预先设定的在二冷阶段连铸坯表面温度进行比较，根据比较的差值结果给出各段冷却水量，以使得铸坯的表面温度与目标表面温度相吻合。
[0007]这种计算和比较工作是由计算机完成的。连铸机正常生产时，由于封闭的二冷室内的环境是上千度的高温红热铸坯连续遭遇二冷喷淋水作用，使铸坯表面蒸发产生大量水蒸汽，置身于这种高温而又潮湿封闭环境之中的测温枪由于是电子设备，无法持续正常的连续工作，高温和潮湿严重影响测温枪正常精度和寿命，使其根本无法完成上述职能，故国内目前没有一家企业采用此法进行铸坯表面温度动态控制。
[0008]参数法和铸坯表面温度法是属于动态控制，都考虑了通过二冷各段配水使得铸坯的实际表面温度与目标表面温度相符合，只是后者考虑的影响因素更全一些，除了在线生产的钢种、断面尺寸、拉速以外，还考虑了中间包中钢水温度。目前连铸生产优特品种钢的过程中二次冷却的控制方法大多采用的是第二或第三种控制方法。
[0009]目前各钢厂广泛采用的第二或第三种控制方法的不足之处主要表现在:
1.通过连铸机平台上的中间包内的钢水过热度高低调整铸坯拉速快慢，以保证连铸坯在结晶器出口处不发生漏钢现象及保证连铸坯正常连续生产。
[0010]2.控制连铸坯在二冷阶段的表面回温g IOO0C /m，没有连锁考虑连铸坯在弧形矫直阶段其内部奥氏体组织、晶粒的变化情况，故常常发生连铸坯表面产生各种裂纹现象，使其成材率下降，生产成本增高。虽然理论上常常要求连铸坯矫直温度要3 912°C，以此避开912°C _723°C的理论脆性矫直温度区域，但由于没有具体的连铸相关工艺因素来保证、落实，在实际生产中常常只随着拉速的变化，铸坯在矫直区域的矫直温度也不断变化，当进入912°C _723°C的脆性温度区域时，由于铸坯组织开始发生相变，奥氏体逐渐分解，形成铁素体和珠光体组织，在此温度区域钢坯组织中常常存在双相组织一铁素体和尚未完全分解彻底的残留奥氏体，在强大矫直应力的矫直、拉力的共同作用下，连铸坯表面极易产生各种裂纹缺陷。
[0011]国内外的大量相关研究资料表明:钢坯在凝固成形过程中存在两个凝固脆性区，一是连铸坯表面温度在高温凝固脆化区1350°C以上；二是连铸坯表面温度在低温凝固脆化区723~912°C之间。高温凝固脆性区使连铸坯内容易产生各种形式的内裂纹，低温脆化区使连铸坯容易产生各种形式的表面裂纹。
[0012]产生连铸坯表面裂纹缺陷的原因是:在723-912?温度区间，铸坯断面收缩率较低一铸坯的塑性较差，即在特定的温度区间其延展性曲线显示出一个波谷出现脆化现象——铸坯塑性指标降低，这主要是由于受钢坯中各种元素尤其是合金元素的化学成分影响及钢坯在凝固、成形过程中的偏析、夹杂析出、相变方式以及变形速度冷却过程等因素共同综合作用的结果。
[0013]现行传统连铸生产技术工艺存在的缺点和不足:
只把连铸中间包内的钢水温度或钢水过热度作为确定或调整铸坯拉速的唯一根据，铸坯矫直温度在连铸技术工艺制度制定过程中显得无关紧要，在实际生产过程中，尤其在轴承钢及其它中高合金钢坯的连铸过程中，常常发生严重的表面裂纹现象，导致钢坯大量修磨甚至报废，增加企业生产成本、影响钢材的按期交货、损坏企业产品形象。
【发明内容】
[0014]本发明的目的在于解决连铸坯、尤其是中、高合金钢大圆坯的表面容易开裂、轧制后的成品钢材表面易产生各种形状不同、长短不一的裂纹的缺陷，而提供一种较为合理的控制连铸圆坯机铸坯拉速快慢的新方法，便于有效改善或基本解决弧形连铸机钢坯表面裂纹广生现象，在保证铸还质量的如提下，较大幅度地提闻连铸机整体生广效率、进一步提闻铸坯成材率，更好的改善连铸坯表面质量。
[0015]本发明的技术方案为:
一种控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，将合格条件的钢水通过钢包回转台转入连铸中间包，然后由浸入式水口进入连铸结晶器，再经过冷却后进入拉矫机，其特征在于:
将连铸坯拉速的控制方法分为两个阶段，在第一阶段具体为:在连铸坯脱开引锭头之前，铸坯的实际拉速控制按传统的方法制定，即通过中间包的钢水实际温度或钢水过热度进行控制，所述的中间包钢水温度范围为1500 V— Ieoo0C，
第一阶段铸坯实际运行时间范围为10-30分钟，实际拉速为0.30米/分一0.75米/分；
在第二阶段为:在铸坯脱开引锭头后，以进入第一架矫直机处的铸坯表面温度数据为标准进行调整铸坯拉速，使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域，即723°C _912°C温度区间，同时兼顾中间包钢水温度，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为915°C -1000°C，在第二阶段铸坯的拉速范围为0.40米/分一0.85米/分。
[0016]作为优选，铸坯为GCrl5轴承钢时，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为915。。-9240C ο
[0017]作为优选，铸坯为27SiMn煤矿专用液压支柱时，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为920°C -930°C。
[0018]作为优选，铸坯为油田专用抽油杆20CrMoA时，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为931°C -949°C。
[0019]作为优选，铸坯为GCrl5轴承钢时，在第二阶段铸坯的拉速范围为0.40米/分一
0.45米/分。
[0020]作为优选，铸坯为27SiMn煤矿专用液压支柱时，在第二阶段铸坯的拉速范围为
0.43米/分一0.48米/分。
[0021]作为优选，铸坯为油田专用抽油杆20CrMoA时，在第二阶段铸坯的拉速范围为
0.80米/分一0.85米/分。
[0022]作为优选，铸坯为GCrl5轴承钢时，第一阶段的拉速为0.30米/分一0.35米/分。
[0023]作为优选，铸坯为27SiMn煤矿专用液压支柱用的直径500mm的圆坯时，第一阶段的拉速为0.30米/分一0.35米/分。
[0024]作为优选，铸坯为油田专用抽油杆20CrMoA用直径31Omm的圆坯时，第一阶段的拉速为0.70米/分一0.75米/分。
[0025]所述的结晶器设有自振式振动装置，即该结晶器为振动结晶器。
[0026]本发明的有益效果为:
本发明的原理与传统工艺连铸制定拉速的思维方式正好相反:
传统工艺制定拉速的思维方式是:以中间包钢水的温度高低这一唯一因素来决定铸坯拉速，极少兼顾铸坯矫直温度。
[0027]本发明工艺制定拉速的思维方式是:将连铸坯拉速的控制方法分为两个阶段。在第一阶段，连铸坯脱开引锭头之前(约10—30余分钟)，铸坯的拉速控制按传统的方法制定。第二阶段，铸坯脱开引锭头之后，铸坯的拉速应按铸坯在矫直段的铸坯表面实际温度来决定，逐步调整铸坯拉速，使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域723V _912°C温度区间，其次兼顾中间包钢水温度。
[0028]因此，本发明从原理上进行了改进，克服了本领域中的技术偏见，开辟了一种新的思维方式。
[0029]本发明有效改善或基本解决弧形连铸机钢坯表面裂纹产生机理，在保证铸坯质量的iu提下，较大幅度地提闻连铸机整体生广效率、进一步提闻铸还成材率，更好的改善连铸坯内外实物质量，较以往其它连铸生产技术工艺思想更加高效实用，简洁方便，易于推广。
[0030]按照这种新型思维制定的轴承钢、27SiMn、20CrMoA等多个合金钢连铸工艺，经过实践的反复检验，轴承钢、合金钢等连铸坯的实物质量、尤其是连铸坯的表面质量有明显的提高，得到广大客户的广泛赞扬、企业产品形象得到较大提高。
【具体实施方式】[0031]下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0032]实施例1 GCrl5轴承钢大圆坯连铸技术工艺（？?500mm)
具体步骤为：
将合格的钢水通过钢包回转台转入中间包，然后由浸入式水口进入结晶器，再经过冷 却后进入拉矫机，将拉速的控制方法分为两个阶段；
在第一阶段具体为：在连铸坯脱开引锭头之前时间范围为20分钟，铸坯的拉速控制按 传统的方法制定，即通过中间包的温度进行控制，拉速为0. 30米/分一0. 35米/分。
[0033]在第二阶段具体为：在铸坯脱开引锭头后以进入第一架矫直机处的铸坯表面温度 为标准进行调整铸坯拉速，使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域，所述的第一架矫直机处 的铸坯表面温度为915°C_924°C。同时兼顾中间包钢水温度。所述的中间包钢水温度范围 为1520°C — 1530°C。在第二阶段铸坯的拉速范围为0. 40-0. 45m/min。
[0034]操作注意事项：
开浇前，中包先充氩，仔细检查中包烘烤效果及塞棒与碗口区的对中位置，确保对中位 置准确，中包烘烤温度兰1000°C。
[0035]中包钢水开烧液位为600mm,中包钢水液位超过400mm方可加入中包覆盖剂。
[0036]大包回转台称重系统显示60吨、40吨、25吨、10吨时，大包工必须及时测温并和连
续测温数值相比较，便于及时调整拉速。
[0037]浸入式水口必须垂≤直对中，严禁偏流浇铸。
[0038]每三炉中间包流渣一次。
[0039]开浇坯头切割长度≤1.2米、尾坯≤3米，浇铸过程因短暂中断或因更换水口等原 因产生有显著缺陷的铸坯需单独吊出，与头尾坯一起单独存放，回炉处理。
[0040]本钢种首次生产时首选热送，连铸坯需入坑缓冷时；钢坯出坑温度=150°C，起吊 出坑时严格检查钢坯表面，表面有缺陷者应进行钢坯 全面修磨后再进行轧制。
[0041]其它未尽事宜执行基本操作规程。
[0042]实施例2 27SiMn煤矿专用液压支柱连铸技术工艺（？?500mm)
具体步骤为：
将合格的钢水通过钢包回转台转入中间包，然后由浸入式水口进入振动结晶器，再经 过冷却后进入拉矫机，将拉速的控制方法分为两个阶段；
在第一阶段具体为：在连铸坯脱开引锭头之前时间范围为30分钟，铸坯的拉速控制按 传统的方法制定，即通过中间包的温度进行控制，拉速为0. 30-0. 35m/min。
[0043]在第二阶段具体为：在铸坯脱开引锭头后以进入第一架矫直机处的铸坯表面温度 为标准进行调整铸坯拉速，使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域，所述的第一架矫直机处 的铸坯表面温度为915°C-921°C。同时兼顾中间包钢水温度。所述的中间包钢水温度范围 为1575°C — 1585°C。在第二阶段铸坯的拉速范围为0. 43-0. 48m/min。
[0044]操作注意事项：
开浇前，中包先充氩，仔细检查中包烘烤效果及塞棒与碗口区的对中位置，确保对中位 置准确，中包烘烤温度兰1000°C。
[0045]中包钢水开烧液位为600mm,中包钢水液位超过400mm方可加入中包覆盖剂。
[0046]大包回转台称重系统显示60吨、40吨、25吨、10吨时，大包工必须及时测温并和连续测温数值相比较，便于及时调整拉速。
[0047]浸入式水口必须垂≥直对中，严禁偏流浇铸。
[0048]每三炉中间包流渣一次
开浇坯头切割长度> 1.2米、尾坯> 3米，浇铸过程因短暂中断或因更换水口等原因产生有显著缺陷的铸坯需单独吊出，与头尾坯一起单独存放，回炉处理。
[0049]本钢种首次生产时首选热送，连铸坯需入坑缓冷时；钢坯出坑温度=150°C，起吊出坑时严格检查钢坯表面，表面有缺陷者应进行钢坯全面修磨后再进行轧制。
[0050]其它未尽事宜执行基本操作规程。[0051]实施例3油田专用抽油杆20CrMoA连铸技术工艺(？?310mm)
具体步骤为:
将合格的钢水通过钢包回转台转入中间包，然后由浸入式水口进入振动结晶器，再经过冷却后进入拉矫机，将拉速的控制方法分为两个阶段；
在第一阶段具体为:在连铸坯脱开引锭头之前时间范围为10分钟，铸坯的拉速控制按传统的方法制定，即通过中间包的温度进行控制，拉速为0.70-0.75m/min。
[0052]在第二阶段具体为:在铸坯脱开引锭头后以进入第一架矫直机处的铸坯表面温度为标准进行调整铸坯拉速，使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为931°C_949°C。同时兼顾中间包钢水温度。所述的中间包钢水温度范围为1580°C — 1590°C。在第二阶段铸坯的拉速范围为0.80-0.85m/min。
[0053]操作注意事项:
开浇前，中包先充氩，仔细检查中包烘烤效果及塞棒与碗口区的对中位置，确保对中位置准确，中包烘烤温度兰1000°C。
[0054]中包钢水开烧液位为600mm(15吨),中包钢水液位超过400mm方可加入中包覆盖剂，保持高液位以利夹杂物上浮吸收。
[0055]大包回转台称重系统显示60吨、40吨、25吨、10吨时，大包工必须及时测温。
[0056]浸入式水口必须垂≥直对中，严禁偏流浇铸。
[0057]开浇坯头切割长度≥0.8米、尾坯≥2米，浇铸过程因短暂中断或因更换水口等原因产生有显著缺陷的铸坯需单独吊出，与头尾坯一起单独存放，回炉处理。
[0058]本钢种首次生产时连铸坯需入坑缓冷，以后生产时钢坯首选热送，其它次之；钢坯出坑温度S 2000C，起吊出坑时严格检查钢坯表面，表面有缺陷者应进行钢坯全面修磨后再进行轧制。
[0059]其它未尽事宜执行基本操作规程。
【权利要求】
1.一种控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，将合格条件的钢水通过钢包回转台转入连铸中间包，然后由浸入式水口进入连铸结晶器，再经过冷却后进入拉矫机，其特征在于: 将连铸坯拉速的控制方法分为两个阶段，在第一阶段具体为:在连铸坯脱开引锭头之前，铸坯的实际拉速控制按传统的方法制定，即通过中间包的钢水实际温度或钢水过热度进行控制，所述的中间包钢水温度范围为1500°C — 1600°C， 第一阶段铸坯实际运行时间范围为10-30分钟，实际拉速为0.30米/分一0.75米/分； 在第二阶段为:在铸坯脱开引锭头后，以进入第一架矫直机处的铸坯表面温度数据为标准进行调整铸坯拉速，使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域，即723°C _912°C温度区间，同时兼顾中间包钢水温度，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为915°C -1000°C，在第二阶段铸坯的拉速范围为0.40米/分一0.85米/分。
2.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，铸坯为GCr15轴承钢时，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为913°C _924°C。
3.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，铸坯为27SiMn煤矿专用液压支柱时，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为920°C _930°C。
4.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，铸坯为油田专用抽油杆20CrMoA时，所述的第一架矫直机处的铸坯表面温度为931°C _949°C。
5.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，铸坯为GCr15轴承钢时，在第二阶段铸坯的拉速范围为0.40米/分一0.45米/分。
6.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，铸坯为27SiMn煤矿专用液压支柱时，在第二阶段铸坯的拉速范围为0.43米/分一0.48米/分。
7.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，铸坯为油田专用抽油杆20CrMoA时，在第二阶段铸坯的拉速范围为0.80米/分一0.85米/分。
8.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，铸坯为GCr15轴承钢或者铸坯为27SiMn煤矿专用液压支柱用的直径500mm的圆坯时，第一阶段的拉速为0.30米/分一0.35米/分。
9.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，铸坯为油田专用抽油杆20CrMoA用直径310mm的圆坯时，第一阶段的拉速为0.70米/分一0.75米/分。
10.根据权利要求1所述的控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法，其特征在于，所述的结晶器设有自振式振动装置，即该结晶器为振动结晶器。
【文档编号】B22D11/16GK103537642SQ201310550230
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】赵福生, 王洪钦, 朱林林, 信霖, 颜鹏飞 申请人:山东西王特钢有限公司