[发明专利]一种超高速小方坯连铸装置及生产方法

说明书

本发明属于冶金连铸技术领域，提出一种超高速小方坯连铸装置及生产方法，旨在解决现有技术中铸坯鼓肚变形、冷却强度弱，铸坯温度和应力分布不匀及设备在线更换停机时间长的技术问题。本装置包括沿浇铸方向自上而下依次设置的结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置。本生产方法包括：对进入结晶器内的钢水进行第一次冷却，使之凝固收缩形成表层为薄壳且内部充满液态钢水的薄壁铸坯；再通过结晶器振动装置向所述薄壁铸坯与结晶器铜管的间隙中填入保护渣；并利用二次冷却装置对所述薄壁铸坯进行第二次冷却，使之内部钢水凝固并由液态完全转变为固态形成实心铸坯。本发明实现了超高速情况下的铸坯温度和应力分布均匀，且铸坯不会鼓肚变形。

技术领域

本发明属于冶金连铸技术领域，具体涉及一种超高速小方坯连铸装置及生产方法。

背景技术

在冶金领域中，小方坯连铸机是最为传统的常规连铸机，目前小方坯连铸机拉速普遍不高，针对如150mm×150mm常规小方坯连铸拉速绝大多数在2.0～3.5m/min之间，单台流数多，吨钢生产运营成本高，而提高小方坯连铸机拉速，可以减少连铸机流数，同时降低建设投资和生产运营成本，更是实现小方坯无头轧制的重要前提，因此研制超高速小方坯连铸装置对钢铁企业意义重大。

目前常规小方坯铸坯过程中存在的缺陷有：(1)铸坯角部往往由于二维收缩使得新生坯壳在周向上的温度和应力分布不均匀，从而导致角部或偏角部质量缺陷，对提高拉速有限； (2)结晶器铜管与铸坯坯壳间的润滑易因液面波动大导致卷渣；(3)结晶器冷却水的通水面积较大，冷却水与铜管接触的周长较短，铜管传热不够，导致冷却强度不够；(4)高速拉坯过程中，二冷导向段更换所需的时间较长，导致停机时间长。因此，常规小方坯铸坯机不能满足生产超高速小方坯的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高速小方坯连铸装置及生产方法，旨在解决现有技术中铸坯鼓肚变形、冷却强度弱，铸坯温度和应力分布不匀及设备在线更换停机时间长的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种超高速小方坯连铸生产方法，包括如下步骤：S1、对进入结晶器内的钢水进行第一次冷却，使之凝固收缩形成表层为薄壳且内部充满液态钢水的薄壁铸坯；S2、通过结晶器振动装置向所述薄壁铸坯与结晶器铜管的间隙中填入保护渣；S3、利用二次冷却装置对所述薄壁铸坯进行第二次冷却，使之内部钢水凝固并由液态完全转变为固态形成实心铸坯。

优选的，步骤S1中的第一次冷却形式有：采用在结晶器铜管的壁厚内加工纵向水孔冷却的方式，或采用结晶器铜管的背部加工纵向水槽冷却的方式。

优选的，步骤S2中的保护渣的熔点为1050～1200℃，转折点温度为1060～1210℃，且在 1300℃下的保护渣粘度为0.2～0.6Pa.s，碱度为0.8～1.2。

优选的，步骤S3中的二次冷却装置的前段为超强降冷区，并采用水喷嘴冷却的方式，冷却水流密度15～50L/(m²·s)，冷却水压力1.0～3.0Mpa；其后段为逐步回温区，并采用水喷嘴或气水喷嘴冷却的方式，冷却水流密度小于10L/(m²·s)，冷却水压力小于1.2MPa。

本发明还提供一种超高速小方坯连铸装置，包括沿浇铸方向自上而下依次设置的结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置；结晶器包括贯穿于结晶器振动装置中的结晶器铜管和设于结晶器铜管上的水冷结构；结晶器振动装置包括振动本体、设于振动本体内的驱动单元及连接于振动本体上并用于水平滑移振动本体的快换单元；二次冷却装置包括沿浇铸方向依次分成的多个二次冷却区，且靠近结晶器振动装置的至多四个二次冷却区为超强降冷区，后续的二次冷却区为逐步回温区。