CN107774942B - 板坯连铸用凸足辊及改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于板坯生产技术领域，具体公开了一种板坯连铸用凸足辊及改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法，旨在解决如何减弱连铸板坯中心偏析，并减轻其中心疏松的问题。该板坯连铸用凸足辊，包括辊本体和设置在辊本体上的凸起结构，所述凸起结构包括设置在辊本体中部的中间凸起以及两个对称设置在辊本体上的侧部凸起。所述改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法采用具有上述凸足辊的拉矫机对进入二冷区的连铸板坯进行压下处理。上述的板坯连铸用凸足辊能够对连铸板坯在凝固末期的凝固区域形式进行针对性压下，有效阻碍连铸板坯内含富集偏析元素的钢液流动从而减弱中心偏析，同时补偿连铸板坯的凝固收缩量以减轻其中心疏松。
Description
技术领域
本发明属于板坯生产技术领域，具体涉及一种板坯连铸用凸足辊及改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法。
背景技术
二冷区连铸坯压下是改善连铸坯中心偏析与疏松的有效技术，其原理是：通过在连铸坯凝固末期附近施加压力对铸坯产生一定的压下量，阻碍含富集偏析元素的钢液流动从而减弱中心偏析，同时补偿连铸坯的凝固收缩量以减轻中心疏松。施加的压力主要是机械应力，其中压下量是决定压下实施多少的重要参数。
随着铸坯断面尺寸的增大，一方面，补偿凝固收缩的体积显著增大，液芯挤压变形量增加；另一方面，加厚的凝固坯壳导致压下过程变形抗力增大。因此，传统的轻压下技术已不能满足大断面连铸坯的生产需求。鉴于此，国内外研究者提出了通过增加连铸坯凝固末端压下量，以挤压排出溶质偏析钢液，同时焊合中心缩孔的凝固末端大压下/重压下技术。由于很多连铸机设备能力限制，重压下技术难以实现，因此研究者提出了凸型辊压下技术，不增加压下力的前提下，减小压下面积，增大铸坯中部压下压力。
期刊文献((ISIJ International,Vol.52(2012),No.7,pp.1266–1272)中，韩国浦项的学者进行过实验研究。他们提出的凸型辊主要特点是：直径450mm的辊，中间300mm区域为凸起面，其中凸起面与平面之间为半径40mm的双1/4圆形过渡弧。这种辊结构可以显著提高液芯受挤压能力，改造后14mm的压下量可达到改造前30mm压下量的工艺效果。然而，这一设计结构将不可避免的导致双1/4圆形过渡弧位置处的应力集中，从而造成铸坯边角裂纹。
专利申请号为201410666353.5的发明专利申请，公开了一种用于大方坯连铸的拉矫机渐变曲率凸型辊及使用方法，该发明的拉矫机渐变曲率凸型辊由辊轴和辊身组成，其中辊身由边缘区、渐变曲率区和平辊区组成，所述的曲率渐变区由起弧区和变弧区组成，起弧区的起弧点到变弧点之间弧线曲率逐渐增加，变弧区的变弧点到终弧点之间弧线曲率逐渐减小，平辊区相对于边缘区呈凸出状。采用至少4架具有渐变曲率凸型辊的拉矫机对大方坯连铸坯进行压下，最终得到中心偏析与疏松得到改善的连铸坯。该发明的渐变曲率凸型辊实现了平辊区与凸辊区的平滑过渡，有效避免了因过渡区应力集中导致的裂纹缺陷。然而，上述专利都采用从铸坯上部用凸型辊压下，并且仅用于方坯和矩形坯，并不适用连铸板坯。
连铸板坯由于宽度和厚度比值较大，凝固行为和方坯有明显差异。方坯最终凝固区域一般在铸坯中心，而板坯的凝固终点有以下三种形式：一是，集中在板坯宽度的中间部位；二是，板坯宽度的中间部位多，两侧部位少；三是，板坯宽度的中间部位少，两侧部位多。因此，采用常规平足辊或凸足辊对板坯进行大压下，其最终效果受铸坯角部以及其他先凝固区域的影响很大。首先，受设备压下能力的影响，不能保证足辊的压下量；其次，设备能力足够时，过大的压下力，可能导致角部低温区出现裂纹缺陷。
发明内容
本发明提供了一种板坯连铸用凸足辊，旨在解决如何减弱连铸板坯中心偏析，并减轻其中心疏松的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：板坯连铸用凸足辊，包括辊本体和设置在辊本体上的凸起结构，所述凸起结构包括设置在辊本体中部的中间凸起以及两个对称设置在辊本体上的侧部凸起。
进一步的是，所述中间凸起的两端及侧部凸起的两端均为锥形结构或圆弧形过渡结构。
进一步的是，所述中间凸起的半径和侧部凸起的半径相同，并且均比辊本体的半径大10～35mm。
进一步的是，所述中间凸起的长度为80～300mm；所述侧部凸起的长度与中间凸起的长度相差0～50mm。
进一步的是，所述中间凸起的长度为50～200mm。
进一步的是，所述侧部凸起的中部与其所靠近的连铸板坯的侧端部之间的距离为连铸板坯宽度的八分之一。
本发明还提供了一种改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法，采用拉矫机对进入二冷区的连铸板坯进行压下处理；所述拉矫机包括上足辊和下足辊，所述上足辊为任意一种上述的板坯连铸用凸足辊，所述下足辊为平足辊或任意一种上述的板坯连铸用凸足辊。
进一步的是，所述下足辊上的凸起结构的上缘与二冷区前端的平辊的上缘保持水平；所述下足辊的中间凸起比上足辊的中间凸起长30～100mm，所述下足辊的侧部凸起比上足辊的侧部凸起长30～100mm。
进一步的是，所述拉矫机为五台以上；
在拉坯方向，各拉矫机的上足辊的中间凸起的长度及侧部凸起的长度均依次减小，相邻的两根上足辊的中间凸起的长度及相邻的两根上足辊的侧部凸起的长度均相差20～50mm；
在拉坯方向，各拉矫机的下足辊的中间凸起的长度及侧部凸起的长度均依次减小，相邻的两根下足辊的中间凸起的长度及相邻的两根下足辊的侧部凸起的长度均相差20～50mm。
进一步的是，在拉坯方向，各拉矫机的上足辊的压下量依次增大，首根上足辊的压下量为2～3.5mm，相邻的两根上足辊的压下量相差0.5～2mm。
本发明的有益效果是：通过在辊本体上设置包括中间凸起和两个侧部凸起的凸起结构，使其能够对连铸板坯在凝固末期的凝固区域形式进行针对性压下，充分利用液压缸的下压力，增大连铸板坯合理压下区间的压下量，有效阻碍连铸板坯内含富集偏析元素的钢液流动从而减弱中心偏析，同时补偿连铸板坯的凝固收缩量以减轻中心疏松，并减小连铸板坯角部受力。本发明方法采用具有本发明凸足辊的拉矫机对连铸板坯进行压下处理，并对各拉矫机的上、下足辊进行合理设计，同时对拉矫机的压下量进行合理控制，能够大大提高对连铸板坯压下效果，有效减弱连铸板坯中心偏析，并减轻其中心疏松。
附图说明
图1是本发明中板坯连铸用凸足辊的实施结构示意图；
图2是采用一种拉矫机对连铸板坯压下的工作状态示意图；
图3是采用另一种拉矫机对连铸板坯压下的工作状态示意图；
图中标记为：辊本体100、中间凸起110、侧部凸起120、连铸板坯200。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，板坯连铸用凸足辊，包括辊本体100和设置在辊本体100上的凸起结构，所述凸起结构包括设置在辊本体100中部的中间凸起110以及两个对称设置在辊本体100上的侧部凸起120。通过在辊本体100上设置包括中间凸起110和两个侧部凸起120的凸起结构，使得该板坯连铸用凸足辊能够对连铸板坯200在凝固末期的凝固区域形式进行针对性压下，充分利用液压缸的下压力，增大连铸板坯200合理压下区间的压下量，有效阻碍连铸板坯200内含富集偏析元素的钢液流动从而减弱中心偏析，同时补偿连铸板坯200的凝固收缩量以减轻中心疏松，并减小连铸板坯200角部受力。
其中，中间凸起110的两端通常为锥形结构或圆弧形过渡结构，侧部凸起120的两端通常也为锥形结构或圆弧形过渡结构。中间凸起110的半径和侧部凸起120的半径相同，并且均比辊本体100的半径大10～35mm，即凸起结构凸出辊本体100的高度为10～35mm。
优选的，中间凸起110的长度为80～300mm，所述侧部凸起120的长度与中间凸起110的长度相差0～50mm。板坯连铸用凸足辊主要包括用在连铸板坯200上侧的上足辊和用在连铸板坯200下侧的下足辊，通常用作上足辊的辊本体100上中间凸起110的长度为50～200mm，用作下足辊的辊本体100上中间凸起110的长度比用作上足辊的辊本体100上中间凸起110的长度长30～100mm。
为了使该凸足辊能够对连铸板坯200起到理想的中心偏析与疏松控制效果，如图2或图3所示，使侧部凸起120的中部与其所靠近的连铸板坯200的侧端部之间的距离为连铸板坯200宽度的八分之一。连铸板坯200的宽度在图2和图3中以L表示。这样能够使得两个侧部凸起120正好对应连铸板坯200宽度方向两侧的凝固区域，使压下力完全作用其上，以实现上述目的。
改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法，该方法采用拉矫机对进入二冷区的连铸板坯200进行压下处理；所述拉矫机包括上足辊和下足辊，所述上足辊为任意一种上述的板坯连铸用凸足辊；所述下足辊为平足辊，如图2所示；或者，下足辊为任意一种上述的板坯连铸用凸足辊，如图3所示。
作为本发明方法的一种优选方案，所述下足辊上的凸起结构的上缘与二冷区前端的平辊的上缘保持水平；所述下足辊的中间凸起110比上足辊的中间凸起110长30～100mm，所述下足辊的侧部凸起120比上足辊的侧部凸起120长30～100mm。
作为本发明方法的再一种优选方案，所述拉矫机为五台以上；
在拉坯方向，各拉矫机的上足辊的中间凸起110的长度及侧部凸起120的长度均依次减小，相邻的两根上足辊的中间凸起110的长度及相邻的两根上足辊的侧部凸起120的长度均相差20～50mm；
在拉坯方向，各拉矫机的下足辊的中间凸起110的长度及侧部凸起120的长度均依次减小，相邻的两根下足辊的中间凸起110的长度及相邻的两根下足辊的侧部凸起120的长度均相差20～50mm。
在上述基础上，为了达到更好的改善效果，在拉坯方向，各拉矫机的上足辊的压下量依次增大，首根上足辊的压下量为2～3.5mm，相邻的两根上足辊的压下量相差0.5～2mm。
实施例1
将上述的改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法应用于某钢厂230mm×1850mm板坯连铸机。
如图2所示，采用拉矫机对进入二冷区的连铸板坯200进行压下处理；所述拉矫机包括上足辊和下足辊，所述上足辊为任意一种上述的板坯连铸用凸足辊，所述下足辊为平足辊；
其中，进行压下的拉矫机为5台；
在拉坯方向，各拉矫机的上足辊的中间凸起110的长度及侧部凸起120的长度均依次减小，首根上足辊的中间凸起110的长度为220mm，相邻的两根上足辊的中间凸起110的长度相差30mm；首根上足辊的侧部凸起120的长度为220mm，相邻的两根上足辊的侧部凸起120的长度相差30mm；
在拉坯方向，拉速为0.9m/min条件下，各拉矫机压下量依次为：3.0mm、3.6mm、5.0mm、7.4mm、9.0mm，总压下量为28.0mm。
经检测，最终生产出的连铸板坯中心偏析与疏松评级从1.0～.5级降低至0.5～1.0级别，成品轧材中心疏松≤1.5级，比例从30％提高至90％以上。
实施例2
将上述的改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法应用于某钢厂230mm×1850mm板坯连铸机。
如图3所示，采用拉矫机对进入二冷区的连铸板坯200进行压下处理；所述拉矫机包括上足辊和下足辊，所述上足辊和下足辊均为任意一种上述的板坯连铸用凸足辊；
其中，进行压下的拉矫机为5台，下足辊上的凸起结构的上缘与二冷区前端的平辊的上缘保持水平；
在拉坯方向，各拉矫机的上、下足辊的中间凸起110的长度及侧部凸起120的长度均依次减小；首根上足辊的中间凸起110的长度为220mm，相邻的两根上足辊的中间凸起110的长度相差30mm；首根上足辊的侧部凸起120的长度为250mm，相邻的两根上足辊的侧部凸起120的长度相差30mm；首根下足辊的中间凸起110的长度为280mm，相邻的两根下足辊的中间凸起110的长度相差30mm；首根下足辊的侧部凸起120的长度为280mm，相邻的两根下足辊的侧部凸起120的长度相差30mm；
在拉坯方向，拉速为0.9m/min条件下，各拉矫机压下量依次为：3.0mm、3.6mm、5.0mm、7.4mm、9.0mm，总压下量28.0mm。
经检测，最终生产出的连铸板坯200中心偏析与疏松评级从1.0～1.5级降低至0.5～1.0级别，成品轧材中心疏松≤1.5级，比例从30％提高至93％以上。
Claims (9)
1.板坯连铸用凸足辊，包括辊本体(100)和设置在辊本体(100)上的凸起结构，其特征在于：所述凸起结构包括设置在辊本体(100)中部的中间凸起(110)以及两个对称设置在辊本体(100)上的侧部凸起(120)；所述侧部凸起(120)的中部与其所靠近的连铸板坯(200)的侧端部之间的距离为连铸板坯(200)宽度的八分之一。
2.如权利要求1所述的板坯连铸用凸足辊，其特征在于：所述中间凸起(110)的两端及侧部凸起(120)的两端均为锥形结构或圆弧形过渡结构。
3.如权利要求1所述的板坯连铸用凸足辊，其特征在于：所述中间凸起(110)的半径和侧部凸起(120)的半径相同，并且均比辊本体(100)的半径大10～35mm。
4.如权利要求3所述的板坯连铸用凸足辊，其特征在于：所述中间凸起(110)的长度为80～300mm；所述侧部凸起(120)的长度与中间凸起(110)的长度相差0～50mm。
5.如权利要求3所述的板坯连铸用凸足辊，其特征在于：所述中间凸起(110)的长度为50～200mm。
6.改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法，其特征在于：采用拉矫机对进入二冷区的连铸板坯(200)进行压下处理；所述拉矫机包括上足辊和下足辊，所述上足辊为权利要求1至5中任意一项所述的板坯连铸用凸足辊，所述下足辊为平足辊或权利要求1至5中任意一项所述的板坯连铸用凸足辊。
7.如权利要求6所述的改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法，其特征在于：所述下足辊上的凸起结构的上缘与二冷区前端的平辊的上缘保持水平；所述下足辊的中间凸起(110)比上足辊的中间凸起(110)长30～100mm，所述下足辊的侧部凸起(120)比上足辊的侧部凸起(120)长30～100mm。
8.如权利要求6或7所述的改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法，其特征在于：所述拉矫机为五台以上；
在拉坯方向，各拉矫机的上足辊的中间凸起(110)的长度及侧部凸起(120)的长度均依次减小，相邻的两根上足辊的中间凸起(110)的长度及相邻的两根上足辊的侧部凸起(120)的长度均相差20～50mm；
在拉坯方向，各拉矫机的下足辊的中间凸起(110)的长度及侧部凸起(120)的长度均依次减小，相邻的两根下足辊的中间凸起(110)的长度及相邻的两根下足辊的侧部凸起(120)的长度均相差20～50mm。
9.如权利要求8所述的改善连铸板坯中心偏析与疏松的方法，其特征在于：在拉坯方向，各拉矫机的上足辊的压下量依次增大，首根上足辊的压下量为2～3.5mm，相邻的两根上足辊的压下量相差0.5～2mm。
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