[发明专利]一种生产超薄大规格含铝钢异型坯的单点非平衡保护浇铸方法

说明书

本发明公开了一种生产超薄大规格含铝钢异型坯的单点非平衡保护浇铸方法，属于钢铁冶金行业近终形连铸技术领域。该方法涉及单点非平衡保护浇铸装置和使用方法、配套的安全生产操作方法、匹配的拉速、过热度、浸入式水口内径和插入深度最佳工艺参数、非对称的结晶器冷却工艺和保护渣多点布料工艺。本发明依托异型坯单点浇铸特点，采用数值模拟、水模型和现场实验等手段，理论可靠，实现简单，安全可靠，可操作性强，不仅实现了钢水全保护浇铸，可用于批量生产含铝等易氧化元素的高级别钢种，而且减轻了超薄大规格异型坯生产时单点非平衡浇铸对结晶器流场和温度场不对称的影响，避免了漏钢等安全事故，可生产出合格的铸坯，也保证了生产稳定顺行。

技术领域

本发明属于钢铁冶金行业近终形连铸技术领域，更具体地说，涉及一种生产超薄大规格含铝钢异型坯的单点非平衡保护浇铸方法。

背景技术

连铸是一个将钢水连续冷却凝固成形的过程，是目前主要的钢铁铸造方式。在连铸技术的发展历程中，近终形连铸是现代连铸技术发展的一个重要成就和标志，它可以直接生产出所需钢材断面形状或接近成品钢材形状的连铸坯。其中异型坯连铸是近终形连铸的一个重要形式，异型坯通常主要是指H型断面的连铸坯。由于H型钢有断面形状经济合理、抗弯截面模数大、制作方便等优点，为了满足国内需要，20世纪90年代以来，国内多家钢铁公司相继都建成了异型坯连铸机。目前近终形异型坯连铸技术在国内得到了大规模应用，所生产的铸坯已经能够满足各种强度等级的结构钢、耐侯钢、海洋石油平台用钢、细晶粒钢等品种需要。异型坯生产和加工工艺简化，设备减少，生产流程线缩短，显著提高了生产效率、降低了建设投资成本和生产成本，同时异型坯轧制H型材加工工序减少，综合能耗低，也大大降低了生产成本并提高了成材率。

钢水的浇铸工艺是控制铸坯质量的关键技术。H型断面的异型坯与常规铸坯(方坯、板坯和圆坯)相比，浇铸断面形状复杂，异型坯主体分为一个腹板和左右对称分布的翼缘。浇铸工艺将直接影响生产过程的可操作性、难易性和稳定性，以及最终影响到H型断面铸坯质量。目前，H型坯的浇铸工艺主要有以下四种：

第一种工艺是中间包到结晶器的浇铸是在每个铸流采取翼缘三角区两点“定径水口+半浸入式(半敞开式)漏斗形水口”浇铸工艺，中间包内没有塞棒系统控流，中间包出口采用，且定径水口与插在结晶器钢液内的漏斗形水口不连接，是有一定距离的，这种工艺可减小注流的冲击作用，目前在生产普碳钢种以及低合金钢等时被广泛采用，但不能实现钢水全保护浇铸，钢液容易被再氧化污染，一般钢中氧氮含量较高，达到60ppm以上，尤其不能浇铸含铝和有易氧化元素的钢水。

中国专利申请号为：201410284643.3，申请日为2014.06.23的“一种用近终形异型坯连铸机生产连铸坯的方法”，其公开了一种近终形异型坯连铸机生产连铸坯的翼缘三角区两点半敞开式漏斗形水口浇铸工艺方法，提高了中间包的开浇成功率，降低了浇铸过程的溢钢、漏钢问题。

第二种工艺是每个铸流在两个翼缘三角区双浸入式水口全保护浇铸工艺，中间包上水口和浸入式水口密封相连，浸入式水口有采用直筒型和带侧孔的，这种工艺操作简单、便利，生产稳定性好，浸入式水口使用寿命也较长，但是这种两点全保护浇铸时，由于异型坯尺寸的限制，在两点之间中间包内无法设置塞棒控流系统，中间包出口必须使用定径滑块控流，滑块孔径小，生产含铝钢时滑块内壁易粘附Al₂O₃等夹杂物，导致套眼严重，不能满足含铝及采用铝脱氧工艺钢种生产需要，因此无法实现铝脱氧，钢水纯净度不高，同时，该种保护浇铸工艺也无法实现含较高钛含量以及有稀土加入要求钢种的生产。

中国专利申请号为：201410350560.X和201110254150.1，申请日分别为2014.07.22和2011.08.31，专利文献名称为“异型坯浇铸用浸入式水口及其布置方式”和“异型坯结晶器用浸入式水口的布置结构”，其公开了翼缘三角区双浸入式水口全保护浇铸工艺，以及浸入式水口的内部结构和开孔情况。但两点浇铸时，由于异型坯尺寸约束，两水口间距过小，使得水口上方无法放置两组塞棒装置。