[发明专利]一种防止连铸坯表面开裂的冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及冷却设备技术领域，特别涉及一种防止连铸坯表面开裂的冷却装置。

背景技术

表面裂纹问题一直伴随着连铸技术的发展，铸坯表面一旦开裂，情况轻的需要精整，增加工序和成本，严重的则产生废品，造成严重损失。铸坯表面裂纹的形成与连铸过程密切相关，由于铸坯在结晶器中顺序结晶，在拉坯方向和厚度方向会形成温度梯度，表面率先结晶形成坯壳，心部则还处于液态或熔融态，由于凝固作用，金属向中心收缩，导致表面受到向铸坯中心的拉应力。同时，铸坯在凝固过程中发生相变，当钢中C含量位于相图中包晶反应区时，随着凝固进行会发生液相和σ-Fe向γ-Fe转变，因此在凝固中不但铸坯表面和中心由于温度不均匀导致的热应力，还有相变不同步导致的相变应力。并且由于相变不均匀易在表面形成凹陷，成为表面裂纹源。与此同时，钢中的P，S等杂质元素和一些合金元素在凝固中易在晶界偏析，也会产生化合物夹杂，导致晶界对应力变得更为敏感。此外铸坯在铸机中行进，收到输送辊，压下辊等的机械作用力，由于这些力大小和作用方式不同也容易在铸坯表面形成裂纹。

因此，在现有连铸生产过程中，需要对铸坯进行冷却，防止表面裂纹，光斑，鳞状和纹装缺陷。现有的冷却工艺主要为堆冷、空冷和强制水冷，其中堆冷和空冷较为常见，例如CN 104550803 A专利申请，在堆冷两侧设置可移动耐火墙，保证铸坯在高温状态下缓冷，可以减轻偏析，提高组织均匀度并减少钢种气体含量。强制水冷对于铸坯表面质量有更好的改善作用，但是其对于不同钢种有不同要求，需要对冷却制度进行系统研究，同时需要专门的冷却设备，因此强制水冷的应用较少。但是仍有一些专利技术和设备，如铸钢强冷喷淋系统及强冷工艺方法的专利申请(CN 104525885 A)，其通过计算机系统计算铸坯温度场，调整水压和水量对铸坯进行冷却减少铸坯外部角裂。以及德国，日本，韩国等钢铁企业所采用的浸入式水池或浸水式冷床，其通过起重装置将铸坯整体浸入水池中冷却，整套设备占地面积大，维护成本高，不适于国内企业采用。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种防止连铸坯表面开裂的冷却装置，使通过其冷却后的铸坯表面强度和塑性均得到提高，避免在随后堆冷或热装热送等过程中表面开裂。

本发明一种防止连铸坯表面开裂的冷却装置，包括高速冷却段、空冷返温段、低速冷却段、框架、冷却喷水单元、位置和温度探测单元、控制单元；

所述冷却装置可以布置在连铸坯矫直前(图1，A处)，切割前(图1，B处)或切割后(图1，C处)；

所述冷却喷水单元包括水加压装置、冷却水管线、喷头；所述位置和温度探测单元包括位置探头和温度探头；所述冷却喷水单元、所述位置和温度探测单元分别与所述控制单元连接；

所述框架设置于所述高速冷却段、所述低速冷却段上，沿连铸坯两侧布置，所述框架上设置有所述喷头，所述冷却水管线沿所述框架布置，所述水加压装置通过所述冷却水管线与所述喷头连接；

所述位置探头位于所述高速冷却段入口处，所述温度探头与所述喷头同处设置；所述位置探头、所述温度探头均分别与所述控制单元连接。

进一步的，所述空冷返温段位于所述高速冷却段、所述低速冷却段之间，其上的框架相应区域不设置喷头或通过控制单元使相应区域内喷头关闭实现空冷返温。

进一步的，所述水加压装置可以为独立设置的第一水加压装置和第二水加压装置，所述第一水加压装置与高速冷却段的喷头连接，所述第二水加压装置与低速冷却段的喷头连接；所述第一水加压装置为高速冷却段的喷头提供加压水，所述第二水加压装置为位于低速冷却段的喷头提供加压水。

进一步的，所述水加压装置也可以为具有分压功能的冷却水加压装置，所述具有分压功能的冷却水加压装置分别于高速冷却段和低速冷却段的喷头连接。

进一步的，所述水加压装置为气压装置或液压装置。

进一步的，所述喷头相对于连铸坯为竖向布置或斜向布置。

进一步的，位于所述高速冷却段的喷头数量不少于5组，每组为2个，可在60秒内将连铸坯表面温度冷却至500℃以下，同时保持铸坯内部温度1100℃以上。

进一步的，所述喷头具有通用接口。

进一步的，所述低速冷却段的长度和所需喷头组数根据所需冷却时间确定。

进一步的，所述位置探头和所述温度探头均为红外线探头。