[发明专利]一种双向挤压式厚板坯定向凝固方法及其装置

权利要求书

1.一种双向挤压式厚板坯定向凝固方法，其特征是该方法包括以下步骤：

a.以定向铸模两端为挤压头，挤压头内通入冷却水冷却；

b.计算水冷装置的凝固系数β

钢液在挤压头的一侧，β值通过式(2)来进行确定：

式中：T_f为液态钢液的温度，T₀为水冷压头的温度，C_pm为单位质量定向铸模所能吸收的热容量，L_f为铁的结晶潜热；

c.确定水冷装置中的冷却水流量和流速

1)冷却水流量Q与凝固系数β通过经验公式(3)得到：

式中：m为板坯的吨位；

2)冷却水流量Q与流速V的关系由式(4)得到：

Q＝3600πD²V/4式(4)

式中：D为管路的直径；

d.确定压下开始时间

压下开始时间由不同钢种，不同吨位的板坯确定，当钢液在水冷压头处开始凝固，柱状晶开始搭接时，开始挤压；

e.计算压下量

钢液在定向铸模内，定向铸模的长为A₁,宽为A₂，中心的液态金属随着挤压头的挤压，沿着浇道回流，挤压过程中，锭高H₁发生变化，H₂为挤压后的锭高，W1为钢锭的上表面面积，定义V₁、V₂为挤压前后钢锭的体积，被挤出的液体体积为V₃，在挤压过程中，坯壳发生变形，由体积不变定律可得压下量ΔH为：

V₁＝V₂+V₃

ΔH＝V₃/W1式(5)

f.计算压下速率

最大压下速率首先是钢种本身所要求的，最大压下速率与钢种能承受的最大形变速率有关，最大压下速率引起的形变不能超过钢的某一临界值,否则会产生裂纹，其次与冷却条件、断面及铸机设备本身条件有关，估算压下速率半经验公式:

式中:V_R—压下速率/mm·min^-1，D—厚度/mm，W—板坯宽度/mm，T_L—液相线温度/℃，T_S—固相线温度/℃；

g.生产运行

完成以上步骤，进入生产流程，钢液从浇道流入定向铸模内前，开启冷却水，等钢液注满铸模，在两侧挤压头上顺利结壳并冷却后，通过电脑控制液压系统，液压系统通过链接杆驱动水冷挤压头，开始挤压操作，此时，碳质发热体对浇道内的钢液进行加热，待挤压操作完成后，保留足够的液态金属，对钢锭进行补缩，挡渣板在钢液注入时撇渣，防止渣进入钢液中。

2.权利要求1所述的一种双向挤压式厚板坯定向凝固方法采用的装置，其特征是该装置包括：定向铸模(1)、浇道(2)、碳质发热体(3)、挡渣板(4)、浇口(5)、排渣排钢口(6)、链接杆(7)、液压系统(8)、计算机(9)、水冷挤压头(10)、进水口(11)和出水口(12)，所述的碳质发热体(3)在浇道(2)的外部，浇道(2)连接在定向铸模(1)的一侧，两个水冷挤压头(10)安装在定向铸模(1)两侧开口处，并连接链接杆(7)和液压系统(8)，通过计算机(9)控制进行挤压，冷却水经进水口(11)流入水冷挤压头(10)，从出水口(12)流出，挡渣板(4)安装在浇口(5)的后侧；所述的浇道(2)和定向铸模(1)加热电路分别独立控制，定向铸模(1)为对开式，定向铸模(1)侧面的开孔与浇道(2)螺纹连接；所述的水冷挤压头(10)安放位置能够调节，上部水冷装置通过连接链接杆(7)连接液压系统(8)。