连铸坯形状控制方法及结晶器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种连铸坯形状控制方法及结晶器。所述连铸坯形状控制方法包括：使钢水进入结晶器形成铸坯使铸坯在结晶器的第一对侧壁中初期凝固形成负鼓肚的形状，即使得铸坯在所述结晶器的第一对侧壁中向结晶器的中线方向鼓肚。所述结晶器包括：第一对侧壁、第二对侧壁、位于第一对侧壁下游的第一组侧面支撑辊和位于第二对侧壁下游的第二组侧面支撑辊，在结晶器的横截面上，第一对侧壁的内侧表面的形状为圆滑过渡的曲线，所述曲线形状为从中间部位向两端边缘逐渐远离经过所述中线的竖直平面；使得中间部位的第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小于边缘部位的第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离。
【专利说明】连铸坯形状控制方法及结晶器
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金领域，具体涉及一种连铸坯形状控制方法及结晶器。
【背景技术】
[0002]通常连铸生产中:钢水在结晶器(Mold)内形成初期凝固壳，初期凝固壳在出结晶器时需具有一定厚度，可以承受结晶器(Mold)内液态钢水的静压力而不开裂，但是在钢水凝固过程中，结晶器内冷却不均匀性(结晶器保护渣，连铸速度，连铸温度等影响)，引起初期铸坯凝固壳不均匀，并且在液态钢水的静压力下，凝固坯壳会向外变形，形成铸坯鼓肚现象。
[0003]带有鼓肚的板坯在热压延过程中，板坯在厚度方向上压下的过程中，金属除按最小阻力法则延纵向延伸外，同时横向产生变形，横向变形并不均匀，带钢在宽度方向与轧辊接触部位的宽度小于中间宽度，因而在带钢边部形成”鼓型”，”鼓型”的起始位置会在带钢表面留下痕迹，形成板边划伤”Slab edge”。如果划伤程度超过订单要求或者后工程可消除的范围，将会进行切边或者用途转换，影响实收率及成材率。而连铸坯鼓肚量越大，板边划伤(Slab edge)值越大,产品成材率就会减少。
[0004]综上所述，现有技术中存在以下问题:连铸坯鼓肚量大影响产品成材率。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种连铸坯形状控制方法及结晶器，以解决连铸坯鼓肚量大影响产品成材率的问题。
[0006]为此，本发明提出一种连铸坯形状控制方法，所述连铸坯形状控制方法包括:
[0007]使钢水进入结晶器形成铸坯；
[0008]所述结晶器包括:第一对侧壁、第二对侧壁、位于第一对侧壁下游的第一组侧面支撑辊和位于第二对侧壁下游的第二组侧面支撑辊，第一对侧壁和第二对侧壁相互垂直形成容纳钢水或铸坯的腔体，第一对侧壁和第二对侧壁分别包括关于结晶器中线对称的两个侧壁；
[0009]使铸坯在所述结晶器的第一对侧壁中初期凝固形成负鼓肚的形状，即使得铸坯在所述结晶器的第一对侧壁中向所述结晶器的中线方向鼓肚。
[0010]进一步地，所述连铸坯形状控制方法还包括:使从所述结晶器的第一对侧壁中出来的初期凝固的铸坯进一步经过第一组侧面支撑辊的防止铸坯鼓肚措施，所述的第一组侧面支撑辊的防止铸坯鼓肚措施为:使得所有各组所述的第一组侧面支撑辊为鼓肚形状，所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离小于所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离，其中，第一对侧壁的两个侧壁关于经过所述中线的竖直平面对称。
[0011]进一步地，所述第一对侧壁为窄面侧壁，所述第二对侧壁为宽面侧壁，在所述结晶器的横截面上，所述第一对侧壁的内侧表面的形状为圆滑过渡的曲线，所述曲线形状为从中间部位向两端边缘逐渐远离经过所述中线的竖直平面；使得中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小于边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离。
[0012]进一步地，中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离比边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小2mm。
[0013]进一步地，所述第一组侧面支撑辊的数目为四组，所有各组所述第一组侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离比所有各组所述第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离小1_。
[0014]进一步地，连铸速度为:1.25m/min，连铸温度为:1485°C，结晶器宽度调整收缩系数:1.021，结晶器锥度1.15%，所述第二对侧壁为平直的，所述第二组侧面支撑辊为平直的圆柱形。
[0015]本发明还提出一种结晶器，所述结晶器包括:
[0016]第一对侧壁、第二对侧壁、位于第一对侧壁下游的第一组侧面支撑辊和位于第二对侧壁下游的第二组侧面支撑辊，第一对侧壁和第二对侧壁形成容纳钢水或铸坯的矩形腔体；
[0017]在所述结晶器的横截面上，所述第一对侧壁的内侧表面的形状为圆滑过渡的曲线，所述曲线形状为从中间部位向两端边缘逐渐远离经过所述中线的竖直平面；使得中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小于边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离。
[0018]进一步地，所有各组所述的第一组侧面支撑辊为鼓肚形状，所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离小于所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离。
[0019]进一步地，所述第一对侧壁为窄面侧壁，所述第二对侧壁为宽面侧壁，中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离比边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小2mm。
[0020]进一步地，所述第一组侧面支撑辊的数目为四组，所有各组所述侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离比所有各组所述侧面支撑辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离小1_，所述第二对侧壁为平直的，所述第二组侧面支撑辊为平直的圆柱形。
[0021]本发明中，通过结晶器的第一对侧壁使铸坯在所述结晶器的第一对侧壁中初期凝固形成负鼓肚的形状，这样在热轧压延时，板边划伤最小，可以提窄面产品成材率，也减少了因尺寸不足引起的产品保留。
[0022]进而，本发明通过第一组侧面支撑辊在铸坯出结晶器腔体后，支撑和冷却出结晶器的铸坯，通过负鼓肚形的夹持，进一步防止铸坯正鼓肚发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明实施例的结晶器的整体结构示意图，其中示出了第一对侧壁和第一组侧面支撑辊；
[0024]图2为本发明实施例的结晶器的侧壁的横截面图，其中示出了第一对侧壁和第二对侧壁；
[0025]图3为本发明实施例的第一组侧面支撑辊的结构；
[0026]图4为本发明实施例的第一组侧面支撑辊与经过中线的竖直平面的位置关系图。
[0027]附图标号说明:
[0028]I第一对侧壁2第二对侧壁3结晶器中线5第一组侧面支撑辊7铸坯
[0029]100结晶器的侧壁10第一对侧壁的内侧表面11中间部位13两端边缘
[0030]51第一组侧面支撑辊的中间部位52第一组侧面支撑辊的边缘部位30经过中线的
竖直平面
【具体实施方式】
[0031]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】
【附图说明】本发明。
[0032]如图1和图2所示，根据本发明实施例的连铸坯形状控制方法包括:
[0033]使钢水进入结晶器形成铸坯；
[0034]所述结晶器包括:结晶器的侧壁100，结晶器的侧壁100包括:第一对侧壁1、第二对侧壁2 ;所述结晶器还包括:位于第一对侧壁下游的第一组侧面支撑辊5和位于第二对侧壁2下游的第二组侧面支撑辊，第一对侧壁I和第二对侧壁2分别包括关于结晶器中线3对称的两个侧壁，第一对侧壁I和第二对侧壁2相互垂直形成容纳钢水或铸坯的矩形或近似矩形的腔体；
[0035]使铸坯7在所述结晶器的第一对侧壁I中初期凝固形成负鼓肚的形状，即使得铸坯在所述结晶器的第一对侧壁中向所述结晶器的中线3方向鼓肚，或者说，从结晶器的侧壁出来的铸坯在其侧向的四个面上，由两个面是内凹的，这两个面的方向是相面对的，另外两个面可以是平的。这样在热轧压延时，板边划伤最小，可以提窄面产品成材率，也减少了因尺寸不足引起的产品保留。
[0036]进一步地，如图1、图3和图4所示，所述连铸坯形状控制方法还包括:使从所述结晶器的第一对侧壁I中出来的初期凝固的铸坯7进一步经过第一组侧面支撑辊5的防止铸坯鼓肚措施，所述的第一组侧面支撑辊的防止铸坯鼓肚措施为:使得所有各组所述的第一组侧面支撑辊5为鼓肚形状，如图3所示，第一组侧面支撑辊5的外表面为鼓形或鼓肚形状，第一组侧面支撑辊外表面的中间部位51的直径tl大于第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位52的直径t2。
[0037]如图4所示，所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的中间部位51与经过所述中线的竖直平面30距离Si小于所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位52与经过所述中线的竖直平面30的距离s2 (Si小于s2)，其中，第一对侧壁I的两个侧壁关于经过所述中线3的竖直平面30对称。这样，通过第一组侧面支撑辊在铸坯出结晶器腔体后，支撑和冷却出结晶器的铸坯，通过负鼓肚形的夹持，进一步防止铸坯正鼓肚发生。
[0038]进一步地，所述第一对侧壁I为窄面侧壁，所述第二对侧壁2为宽面侧壁，第一对侧壁I的宽度小于第二对侧壁2的宽度，在所述结晶器的横截面或水平截面上，所述第一对侧壁的内侧表面10的形状为圆滑过渡的曲线(窄面侧壁的形状为圆滑过渡的曲线，如图3，所述曲线形状为从中间部位11向两端边缘13逐渐远离经过所述中线的竖直平面；使得中间部位11的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离dl小于边缘部位13的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离d2。这样，便于在后序的轧制工艺中，变形自然圆滑，板边划伤小，抵消轧制过程中出现的正鼓肚。
[0039]进一步地，中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离dl比边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离d2小2mm，这个数值可以保证控制窄面侧壁方向的铸坯的鼓肚。进一步的，窄面侧壁的上端宽度大于窄面侧壁的下端宽度，例如，窄面侧壁的上端宽度:230.8mm，窄面侧壁的下端宽度:228.8mm,以适应钢水凝固收缩。
[0040]进一步地，所述第一组侧面支撑辊的数目为四组，即窄面侧壁下游的侧面支撑辊的数目为四组，如图4，所有各组所述第一组侧面支撑辊外表面的中间部位51与经过所述中线的竖直平面的距离Si比所有各组所述第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位52与经过所述中线的竖直平面的距离s2小1mm，或每个第一组侧面支撑辊中间直径比两边直径增加2mm，呈弧面过度。刚刚出了结晶器的铸坯高温下强度比较低，利用侧面支承辊的支撑力，使铸坯的形状进一步向内凹陷，起到辅助改善效果。
[0041]进一步地，连铸速度为:1.25m/min，连铸温度为:1485°C，结晶器宽度调整收缩系数:1.021，结晶器锥度1.15%，所述第二对侧壁为平直的，所述第二组侧面支撑辊为平直的圆柱形。这些参数，例如适用于304号钢种的连铸，考虑了生产性及连铸稳定性，根据理论凝固温度+35°C过热度，结晶器调宽收缩系数确定是根据铸坯热胀冷缩特性，根据目标冷铸坯，计算结晶器下口相应热铸坯宽度。铸坯在结晶器内凝固时会产生凝固收缩，结晶器调整时要形成一定的锥度，用来调节初期凝固坯壳与结晶器铜板之间的间隙。
[0042]本发明还提出一种结晶器，所述结晶器包括:
[0043]第一对侧壁1、第二对侧壁2、位于第一对侧壁下游的第一组侧面支撑辊5和位于第二对侧壁下游的第二组侧面支撑辊(图中未示出)，第一对侧壁和第二对侧壁形成容纳钢水或铸坯的矩形腔体；
[0044]在所述结晶器的横截面上，所述第一对侧壁的内侧表面的形状为圆滑过渡的曲线，所述曲线形状为从中间部位向两端边缘逐渐远离经过所述中线的竖直平面；使得中间部位11的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离dl小于边缘部位13的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离d2。如图2，第一对侧壁I和第二对侧壁2采用铜板制成，铜板的作用是:通过保护渣传热和冷却水冷却，使得液态钢水在结晶器中冷却凝固，形成初期凝固壳。
[0045]进一步地，所有各组所述的第一组侧面支撑辊为鼓肚形状，所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的中间部位51与经过所述中线的竖直平面的距离Si小于所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位52与经过所述中线的竖直平面的距离s2。侧面支撑辊的改善目的:初期凝固坯壳出了结晶器后，利用侧面支撑辊的支撑，防止铸坯进一步发生鼓肚，同时加强铸坯侧面冷却。
[0046]进一步地，所述第一对侧壁为窄面侧壁，所述第二对侧壁为宽面侧壁，第一对侧壁I的宽度小于第二对侧壁2的宽度。结晶器与钢水接触部位由4块铜板组成，分窄面和宽面两组，即为窄面侧壁和宽面侧壁。宽面侧壁(宽面铜板)的厚度与铸造厚度相符，并且通过移动宽面铜板来调节铸造宽度。[0047]中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离比边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小2_。例如，窄面侧壁和宽面侧壁的材质均采用铜板，宽面侧壁为平直的矩形铜板，窄面侧壁的内侧部分，中间部位的厚度比边缘部位的厚度大2mm，呈弧面过度，使得铸坯在初期凝固时就形成负鼓肚的形状。
[0048]进一步地，所述第一组侧面支撑辊的数目为四组，所有各组所述侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离比所有各组所述侧面支撑辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离小1_，所述第二对侧壁为平直的，所述第二组侧面支撑辊为平直的圆柱形。
[0049]下面为使用本发明的结晶器适用于304号钢种的连铸工艺:连铸速度为:1.25m/min，连铸温度为:1485°C，结晶器宽度调整收缩系数:1.021，结晶器锥度1.15%，所述第二对侧壁为平直的，所述第二组侧面支撑辊为平直的圆柱形。窄面侧壁下游的侧面支撑辊的数目为四组，所有各组所述第一组侧面支撑辊外表面的中间部位51与经过所述中线的竖直平面的距离Si比所有各组所述第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位52与经过所述中线的竖直平面的距离s2小2_。中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离dl比边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离d2小2mm。
[0050]具体实施效果如下见表格I
[0051]
【权利要求】
1.一种连铸坯形状控制方法，其特征在于，所述连铸坯形状控制方法包括: 使钢水进入结晶器形成铸坯； 所述结晶器包括:第一对侧壁、第二对侧壁、位于第一对侧壁下游的第一组侧面支撑辊和位于第二对侧壁下游的第二组侧面支撑辊，第一对侧壁和第二对侧壁相互垂直形成容纳钢水或铸坯的腔体，第一对侧壁和第二对侧壁分别包括关于结晶器中线对称的两个侧壁； 使铸坯在所述结晶器的第一对侧壁中初期凝固形成负鼓肚的形状，即使得铸坯在所述结晶器的第一对侧壁中向所述结晶器的中线方向鼓肚。
2.如权利要求1所述的连铸坯形状控制方法，其特征在于，所述连铸坯形状控制方法还包括:使从所述结晶器的第一对侧壁中出来的初期凝固的铸坯进一步经过第一组侧面支撑辊的防止铸坯鼓肚措施； 所述的第一组侧面支撑辊的防止铸坯鼓肚措施为:使得所有各组所述的第一组侧面支撑辊为鼓肚形状，所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离小于所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离，其中，第一对侧壁的两个侧壁关于经过所述中线的竖直平面对称。
3.如权利要求2所述的连铸坯形状控制方法，其特征在于，所述第一对侧壁为窄面侧壁，所述第二对侧壁为宽面侧壁，在所述结晶器的横截面上，所述第一对侧壁的内侧表面的形状为圆滑过渡的曲线，所述曲线形状为从中间部位向两端边缘逐渐远离经过所述中线的竖直平面；使得中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小于边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离。
4.如权利要求3所述的连铸坯形状控制方法，其特征在于，中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离比边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小2_。`
5.如权利要求3所述的连铸坯形状控制方法，其特征在于，所述第一组侧面支撑辊的数目为四组，所有各组所述第一组侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离比所有各组所述第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离小1mm。
6.如权利要求5所述的连铸坯形状控制方法，其特征在于，连铸速度为:1.25m/min，连铸温度为:1485°C，结晶器宽度调整收缩系数:1.021，结晶器锥度1.15%，所述第二对侧壁为平直的，所述第二组侧面支撑辊为平直的圆柱形。
7.一种结晶器，其特征在于，所述结晶器包括: 第一对侧壁、第二对侧壁、位于第一对侧壁下游的第一组侧面支撑辊和位于第二对侧壁下游的第二组侧面支撑辊，第一对侧壁和第二对侧壁形成容纳钢水或铸坯的矩形腔体，第一对侧壁和第二对侧壁分别包括关于结晶器中线对称的两个侧壁； 在所述结晶器的横截面上，所述第一对侧壁的内侧表面的形状为圆滑过渡的曲线，所述曲线形状为从中间部位向两端边缘逐渐远离经过所述中线的竖直平面；使得中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小于边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离，其中，第一对侧壁的两个侧壁关于经过所述中线的竖直平面对称。
8.如权利要求7所述的结晶器，其特征在于，所有各组所述的第一组侧面支撑辊为鼓肚形状，所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离小于所有各组所述的第一组侧面支撑辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离。
9.如权利要求8所述的结晶器，其特征在于，所述第一对侧壁为窄面侧壁，所述第二对侧壁为宽面侧壁，中间部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离比边缘部位的所述第一对侧壁的内侧表面与经过所述中线的竖直平面的距离小2mm。
10.如权利要求9所述的结晶器，其特征在于，所述第一组侧面支撑辊的数目为四组，所有各组所述侧面支撑辊外表面的中间部位与经过所述中线的竖直平面的距离比所有各组所述侧面支撑 辊外表面的边缘部位与经过所述中线的竖直平面的距离小1_，所述第二对侧壁为平直的，所述第二组侧面支撑辊为平直的圆柱形。
【文档编号】B22D11/16GK103817299SQ201410079411
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】弓金梅, 玄振军, 王功建, 黄华平 申请人:张家港浦项不锈钢有限公司