CN106552912A - 一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段 - Google Patents

一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，属于连铸生产领域，包括：内框架和外框架上下相对设置，四个夹紧缸分别穿过内框架和外框架的四角，将内框架和外框架之间的间隔保持在设定值，内弧辊列连接于内框架上，外弧辊列连接于外框架上，内弧辊列包括至少五个上支撑辊，外弧辊列包括至少五个下支撑辊，上支撑辊和下支撑辊采用分节辊结构，上支撑辊和下支撑辊中均至少有一个为驱动辊，其余均为从动辊，驱动辊一端连接有驱动电机，压下缸与上支撑辊中的驱动辊连接。该扇形段可显著提升连铸凝固末端压下量，防止铸坯反弹变形，同时保障铸坯内外均温过程中心部与坯壳同步收缩，避免疏松，提高凝固末端压下能力。

Description

一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段
技术领域
本发明属于连铸生产领域，具体涉及一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段。
背景技术
凝固末端轻压下技术是改善铸坯中心偏析与疏松的有效手段，已经成为新建连铸机的普遍配备技术。大方坯凝固末端轻压下主要依靠空冷区拉矫机压下完成，轻压下的单辊压下量一般不超过5mm，压下总量一般不超过15mm。
然而，随着铸坯断面的增加，压下量向铸坯心部的渗透效率明显降低，常规轻压下的压下量已不能完全补偿凝固收缩。与此同时，铸坯凝固末期，铸坯表面与心部形成了天然的温度梯度(高达500℃以上)，若在此时进行大变形量压下，压下量向心部的渗透效率远超过粗轧过程(粗轧过程铸坯为均温坯)，从而可达到焊合凝固缩孔，甚至细化心部奥氏体晶粒的工艺效果。根据这一理念，国际上已有少数国家对大方坯连铸机进行了改进升级，提出了凝固末端重压下技术。连铸坯凝固末端重压下技术可实现压下总量25mm以上的压下，远超过轻压下的压下总量，从而达到焊合凝固缩孔的工艺效果。
目前连铸坯凝固末端重压下技术采用多种技术模式实现，例如日本川崎制铁提出了大方坯凝固末端的Continuous Forging(连续锻压)技术，该技术通过在凝固末端安装一对砧板实现对铸坯的连续锻压，从而改善铸坯中心疏松。日本新日铁提出了NS BloomLarge ReductionTechnology(新日铁大方坯重压下技术)，其通过在铸坯刚刚凝固位置处安装一对类似粗轧机的凸型辊，实现重压下的实施。韩国浦项的POSharp技术采用扇形段形式完成凝固末端重压下的实施，其压下区间在fs＝0.05-0.6范围，压下率5-20mm/m。此外，住友金属的PCCS技术也采用单个辊进行10mm左右的压下，以完成板坯凝固末端重压下过程。
采用单辊实施重压下装备的安装位置多为固定式，其压下位置固定在铸流的某个位置，当凝固终点随着拉速改变时，不能保证在凝固终点位置的准确压下。而扇形段方式是在连续面上进行压下，只要凝固终点落在压下范围内，均可受到压下作用。另一方面，单辊压下无法控制压下之后铸坯的反弹变形，且由于铸坯内外温度梯度的存在，在铸坯逐渐冷却过程中，铸坯心部的热收缩率显著高于铸坯表面，因此铸坯心部将继续产生疏松。而持续压下可充分利用扇形段的的持续压下特点，防止铸坯反弹变形，同时保障铸坯内外均温过程中心部与坯壳同步收缩，避免疏松。
然而，目前常规连铸坯扇形段一般最大压下能力不超过10mm，为了保证重压下的有效实施，应匹配开发相应的扇形段。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，所述扇形段为水平段结构，包括设置在所述扇形段上的内框架、外框架、内弧辊列、外弧辊列、四个夹紧缸及两个压下缸；
所述内框架和所述外框架上下相对设置，四个所述夹紧缸分别穿过所述内框架和所述外框架的四角并与所述内框架和所述外框架固定连接，所述内弧辊列连接于所述内框架上，所述外弧辊列连接于所述外框架上，所述内弧辊列包括至少五个上支撑辊，所述外弧辊列包括至少五个下支撑辊，所述上支撑辊和所述下支撑辊均采用分节辊结构，所述上支撑辊和所述下支撑辊中均至少有一个为驱动辊，其余均为从动辊，所述驱动辊一端连接有驱动电机，压下缸的缸体设置在所述内框架上，所述压下缸的活塞杆与所述上支撑辊中的驱动辊抵接；
每个所述夹紧缸的压坯力≥4500kN，每个所述压下缸的压坯力≥1000kN，所述驱动电机的功率≥22kw。
优选地，所述上支撑辊和所述下支撑辊均采用四分节辊结构，所述下支撑辊包括依次相连的三个第一分节辊和一个第二分节辊，所述第二分节辊的长度大于所述第一分节辊的长度，相邻两个所述上支撑辊中的两个第二分节辊一个位于所述外框架的一端，另一个位于所述外框架的另一端，所述下支撑辊与所述上支撑辊结构相同。
优选地，相邻两个所述上支撑辊之间的间距或相邻两个所述下支撑辊之间的间距均≤25mm。
优选地，相邻两个所述上支撑辊之间和相邻两个所述下支撑辊之间均设置有气雾冷却喷嘴，所述气雾冷却喷嘴的嘴水量≥1.5l/min。
优选地，所述驱动辊的辊径≥380mm，所述从动辊的辊径≥350mm。
优选地，所述上支撑辊和所述下支撑辊均为五个，第一个和第三个所述上支撑辊及第一个和第三个所述下支撑辊为驱动辊，或第三个和第五个所述上支撑辊及第三个和第五个所述下支撑辊为驱动辊，或第一个、第三个和第五个所述上支撑辊及第一个、第三个和第五个所述下支撑辊均为驱动辊，所述压下缸与第三个所述上支撑辊连接。
优选地，所述上支撑辊和所述下支撑辊均为六个或七个，第四个所述上支撑辊和第四个所述下支撑辊均为驱动辊，所述压下缸与第四个所述上支撑辊连接。
本发明提供的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段可显著提升连铸凝固末端压下量，可实现单点压下与连续压下，保障压下过程中铸坯的顺利拉出。而持续压下可充分利用扇形段的的持续压下特点，防止铸坯反弹变形，同时保障铸坯内外均温过程中心部与坯壳同步收缩，避免疏松，提高凝固末端压下能力，确保重压下工艺的稳定有效实施。本发明中的扇形段其特点在于比普通扇形段结构强壮，提供的压力更大，能完成更大的压下作用，从而保证重压下的实施。
附图说明
图1为本发明实施例1的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段的结构示意图；
图2为本发明实施例1的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段的主视图；
图3为实施例2的致密度测定位置；
图4为实施例2的1/4线位置上的致密度检测结果；
图5为实施例2的1/2线位置上的致密度检测结果。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，具体如图1和图2所示，扇形段为水平段结构，即其辊列水平布置，包括设置在扇形段上的内框架1、外框架2、内弧辊列、外弧辊列、四个夹紧缸5及两个压下缸6。其中，夹紧缸5为液压缸，起到调节扇形段锥度，实施重压下的工艺目的。
内框架1和外框架2上下相对设置，四个夹紧缸5分别穿过内框架1和外框架2的四角并与内框架1和外框架2固定连接，扇形段的内框架1和外框架2具有高强度与刚度的特点，保障压下过程中框架变形控制在合理范围内。内弧辊列连接于内框架1上，外弧辊列连接于外框架2上，内弧辊列包括至少五个上支撑辊3，外弧辊列包括至少五个下支撑辊4，上支撑辊3和下支撑辊4均采用分节辊结构，上支撑辊3和下支撑辊4中均至少有一个为驱动辊，其余均为从动辊，驱动辊一端连接有驱动电机，压下缸6的缸体设置在内框架1上，压下缸6的活塞杆与上支撑辊3中的驱动辊抵接。
上支撑辊3和下支撑辊4均采用四分节辊结构，下支撑辊4包括依次相连的三个第一分节辊4-1和一个第二分节辊4-2，第二分节辊4-2的长度大于第一分节辊4-1的长度，相邻两个上支撑辊3中的两个第二分节辊4-2一个位于外框架2的一端，另一个位于外框架2的另一端，下支撑辊4与上支撑辊3结构相同，即相邻两个上支撑辊3或相邻两个下支撑辊4的分节辊均交错布置，分节辊交错布置以保证轴承座部位铸坯的也能被后一个辊压下。
进一步地，本实施例中的具体参数包括：相邻两个上支撑辊3之间的间距和相邻两个下支撑辊4之间的间距均≤25mm，相邻两个上支撑辊3之间和相邻两个下支撑辊4之间均设置有气雾冷却喷嘴，气雾冷却喷嘴的嘴水量≥1.5l/min，以保障辊面温度≤200℃，提高铸辊寿命。驱动辊的辊径≥380mm，本实施例为390mm，从动辊的辊径≥350mm，驱动电机的功率≥22kw，以确保压下过程中的顺利拉坯；每个夹紧缸5压坯力≥4500kN，确保大压下量的实施；每个压下缸6压坯力≥1000kN，实现单独压下功能，且压下缸配备压力、位移传感器与相应的调节阀，以实现压力、位移复合控制的需求。
为实现引锭杆的顺利穿入与拉出，对位于扇形段中间的上支撑辊3中的驱动辊安装独立的压下缸6，通过压下缸6的压下保障引锭过程中驱动辊能压紧引锭杆，实现引锭杆的顺利穿入与拉出.
具体地，上支撑辊3和下支撑辊4均为五个时，第一个和第三个上支撑辊3及第一个和第三个下支撑辊4为驱动辊；
或第三个和第五个上支撑辊3及第三个和第五个下支撑辊4为驱动辊；
或第一个、第三个和第五个上支撑辊3及第一个、第三个和第五个下支撑辊4均为驱动辊，压下缸6与第三个上支撑辊3连接。
上支撑辊3和下支撑辊4均为六个或七个时，第四个上支撑辊3和第四个下支撑辊4均为驱动辊，压下缸6与第四个上支撑辊3连接。
同时，本实施例提供的扇形段夹紧缸5和压下缸6均配备压力传感器、位移传感器与相应的调节机构，以实现压力、位移复合控制需求。
本实施例适用于板坯连铸机，其铸坯宽度为1.0m-3.5m，铸坯厚度为120mm-600mm。
实施例2
某宽厚板连铸机断面尺寸2100mm×280mm，水平段由5个紧凑型增强扇形段组成，即第9#-13#段。扇形段长度2.1m，每个扇形段由5对上下辊组成，第一个上支撑辊3和第一个下支撑辊4为驱动辊，其它辊为从动辊，驱动辊的辊径390mm，内弧辊列和外弧辊列的驱动辊一端均安装有22kW驱动电机，内弧辊列的驱动辊上安装有两个压下缸6，压下缸6为液压缸，单个液压缸最大压力1320kN。扇形段内框架4个角部均安装有四个夹紧缸5，单个夹紧缸4最大压4750kN。夹紧缸5与压下缸6均配备压力、位移传感器，可实现扇形段压力、位移的控制。
具体压下方法包括以下步骤：
自开浇起，随着铸坯沿拉坯方向的不断前行，凝固终点逐渐后移，两相区逐渐延伸。铸坯凝固前沿满足压下条件时，扇形段出口的两个夹紧缸5开始下压。在压下过程中，扇形段的外框架2是固定在基础梁上的，保持不变，而由于出口液压缸的压下，使扇形段内框架1与外框架2在拉坯方向上形成锥度，即扇形段出口辊缝小于扇形段入口辊缝，从而通过辊缝锥度完成对铸坯的挤压作用。进而，随着凝固前沿的继续前行，下一个扇形段的液压缸6也开始随动下压，直到凝固末端位置稳定，多个扇形段均投入压下功能。
在拉速变化过程中，压下位置应随着凝固末端位置的前移或后移，在此过程中，扇形段根据收到辊缝控制指令，通过对液压缸6的压下与抬起调整，完成辊缝的调整。
具体压下量、压下区间等工艺参数由不同浇铸条件与成品要求而具体技术得到。
采用紧凑型增强扇形段后单个扇形段在凝固终点最大压下量≥15mm，保障了凝固末端重压下的有效实施。重压下技术实施后，大幅提升了铸坯致密度，对于50mm的厚热轧板无轧后堆冷条件下探伤合格率由原来的不足20％提升至100％。如图3至图5所示，给出了致密度的改善效果，其中图2为铸坯横断面的取样位置，图4和图5分别为宽向1/2与1/4高度上轻压下与重压下实施后的致密度对比结果。可以看出，无论是1/2位置还是1/4位置，采用重压下后铸坯致密度得到了整体提升。由于铸坯角部真密度一般为最高值，因此各点的致密度计算方法为该点的真密度/角部点真密度。
以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，其特征在于，所述扇形段为水平段结构，包括设置在所述扇形段上的内框架(1)、外框架(2)、内弧辊列、外弧辊列、四个夹紧缸(5)及两个压下缸(6)；
所述内框架(1)和所述外框架(2)上下相对设置，四个所述夹紧缸(5)分别穿过所述内框架(1)和所述外框架(2)的四角并与所述内框架(1)和所述外框架(2)固定连接，所述内弧辊列连接于所述内框架(1)上，所述外弧辊列连接于所述外框架(2)上，所述内弧辊列包括至少五个上支撑辊(3)，所述外弧辊列包括至少五个下支撑辊(4)，所述上支撑辊(3)和所述下支撑辊(4)均采用分节辊结构，所述上支撑辊(3)和所述下支撑辊(4)中均至少有一个为驱动辊，其余均为从动辊，所述驱动辊一端连接有驱动电机，所述压下缸(6)的缸体设置在所述内框架(1)上，所述压下缸(6)的活塞杆与所述上支撑辊(3)中的驱动辊抵接；
每个所述夹紧缸(5)的压坯力≥4500kN，每个所述压下缸(6)的压坯力≥1000kN，所述驱动电机的功率≥22kw。
2.根据权利要求1所述的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，其特征在于，所述上支撑辊(3)和所述下支撑辊(4)均采用四分节辊结构，所述下支撑辊(4)包括依次相连的三个第一分节辊(4-1)和一个第二分节辊(4-2)，所述第二分节辊(4-2)的长度大于所述第一分节辊(4-1)的长度，相邻两个所述上支撑辊(3)中的两个第二分节辊(4-2)一个位于所述外框架(2)的一端，另一个位于所述外框架(2)的另一端，所述下支撑辊(4)与所述上支撑辊(3)结构相同。
3.根据权利要求1所述的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，其特征在于，相邻两个所述上支撑辊(3)之间的间距或相邻两个所述下支撑辊(4)之间的间距均≤25mm。
4.根据权利要求1所述的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，其特征在于，相邻两个所述上支撑辊(3)之间和相邻两个所述下支撑辊(4)之间均设置有气雾冷却喷嘴，所述气雾冷却喷嘴的嘴水量≥1.5l/min。
5.根据权利要求1所述的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，其特征在于，所述驱动辊的辊径≥380mm，所述从动辊的辊径≥350mm。
6.根据权利要求1所述的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，其特征在于，所述上支撑辊(3)和所述下支撑辊(4)均为五个，第一个和第三个所述上支撑辊(3)及第一个和第三个所述下支撑辊(4)为驱动辊，或第三个和第五个所述上支撑辊(3)及第三个和第五个所述下支撑辊(4)为驱动辊，或第一个、第三个和第五个所述上支撑辊(3)及第一个、第三个和第五个所述下支撑辊(4)均为驱动辊，所述压下缸(6)与第三个所述上支撑辊(3)连接。
7.根据权利要求1所述的连铸凝固末端重压下用增强型紧凑扇形段，其特征在于，所述上支撑辊(3)和所述下支撑辊(4)均为六个或七个，第四个所述上支撑辊(3)和第四个所述下支撑辊(4)均为驱动辊，所述压下缸(6)与第四个所述上支撑辊(3)连接。
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