CN111394656B - 一种结晶器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体的说是一种结晶器；热轧卷板化学成分，以重量百分比计为：C：0.12～0.20％；Mn：0.25～0.31％；Si：0.23～0.3％；S：0.045％；P：0.045％；Ca：0.010～0.030％；N≤0.09％；Als：0.050～0.080％；且Ca/Als比值为0.15～0.3；冰晶石粉：0.3～0.50％；余量为Fe；该方法包括如下步骤：S1：精炼工序；S2：连铸工序；S3：热轧工序；S4：卷取工序；控制Ca/Als比值为0.15～0.30，可以防止钢水溶液在开浇时出现涨杆的现象，进而导致结晶器内保护渣混合到钢水溶液中，导致生产的热轧卷板产生夹渣的现象，进而容易出现热轧卷板的生产质量问题。

Description

一种结晶器
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体的说是一种结晶器。
背景技术
热轧卷板是以板坯主要为连铸坯为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢，从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷，冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。
中国专利公开了一种热轧卷板和热轧卷板的生产方法，专利申请号为2018109706831；其中，热轧卷板，以质量百分比计，其化学成分为：C 0.16～0.20％，Si0.10～0.50％，Mn 1.20～1.50％，P≤0.030％，S≤0.030％，Nb 0.007～0.070％，Als0.020～0.050，Ca 0.0010～0.0030％，N≤0.009，余量为Fe及原料其它残留元素。
上述虽然采用加入微量合金元素，利用2250mm热轧产线优势，利用控轧控冷工艺，进一步通过细晶强化机理实现强度和塑性的匹配，提升材料的综合机械性能；但现有的热轧卷板在进行原材料配比时，若投放的原材料过大或配比不均，则会导致热轧卷板在生产时容易出现夹渣缺陷的现象，进而导致热轧卷板的质量降低的现象；同时现有的热轧卷板的生产方法也难以控制热轧卷板在形成胚壳时，胚壳中钢水溶液中出现夹渣的现象。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种结晶器，本发明主要用于解决现有的热轧卷板在进行原材料配比时，若投放的原材料过大或配比不均，则会导致热轧卷板在生产时容易出现夹渣缺陷的现象，进而导致热轧卷板的质量降低的现象；同时现有的热轧卷板的生产方法也难以控制热轧卷板在形成胚壳时，胚壳中钢水溶液中出现夹渣的现象。
本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种结晶器，热轧卷板化学成分，以重量百分比计为：
C：0.12～0.20％；Mn：0.25～0.31％；Si：0.23～0.3％；S：0.045％；P：0.045％；Ca：0.010～0.030％；N≤0.09％；Als：0.050～0.080％；且Ca/Als比值为0.15～0.30；冰晶石粉：0.3～0.50％；余量为Fe；
添加的冰晶石粉可以消除硫化镁和氧化镁引起的球墨铸铁铸件的夹渣，或者在包底加入一部分，然后在钢水溶液表面加入；
控制Ca/Als比值为0.15～0.30，可以防止钢水溶液在开浇时出现涨杆的现象，若开浇时出现涨杆的现象，容易导致进入到结晶器内钢水溶液产生波动较大现象，进而导致结晶器内保护渣混合到钢水溶液中，导致生产的热轧卷板产生夹渣的现象，进而容易出现热轧卷板的生产质量问题。
热轧卷板的生产方法，该方法适用于上述所述热轧卷板的生产；该方法包括如下步骤：
S1：精炼工序：LF炉进行造渣、脱氧、脱硫及去除夹杂物过程控制，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、铌铁合金微调钢水成分，且硅的含量比锰的含量高0.5％；然后采用RH真空精炼装置对钢水进行精炼；控制硅的含量比锰的含量高0.5％，为了使钢金属溶液中形成低熔点和易于上浮的熔渣，进而便于结晶器内保护渣对熔渣的进行吸收；
S2：连铸工序：将S1步骤精炼的钢水运转到钢水包内，钢水包内的钢水溶液通过引流管进入到中间罐内，开浇前需要对中间罐进行吹氩排空气；然后通过多个注流管注入到一组水冷铜制的结晶器内，钢水沿结晶器周边逐渐凝固成坯壳，待钢液面上升到一定高度，坯壳凝固到一定厚度后拉矫机将坯拉出，并经二次冷却区喷水冷却使铸坯完全凝固；开浇前需要对中间罐进行吹氩排空气，可以防止钢水溶液进入到中间罐中出现二次氧化的现象；
S3：热轧工序：将S2步骤铸胚采用1580粗轧机为附带立辊的四辊可逆式轧机，轧制5～7道次，将坯料减薄至25～50mm；然后热卷箱对中间坯进行保温，轧线采取七点除鳞，高压水除鳞能力强，且工作压力≥20MPa；然后经过精轧机对除去氧化皮的轧板进行精轧；
S4：卷取工序：采用1580卷取设备对S3步骤冷却后的轧板进行卷取祖作业；
其中，所述结晶器是由每块复合壁板又由用螺柱联结的内壁铜板和外壁钢制冷却水箱组成；所述内壁铜板的外侧面铣有冷却槽；所述冷却水洗的一侧设置有进水管，且另一侧壁设置有出水管；所述注流管的底端伸入到内壁铜板内，且注流管底端外圆周壁上开设有多个导液孔；多个所述导液孔内倾斜向下安装有导液喷嘴，且多个导液喷嘴均位于钢水溶液的液面以下的位置；所述注流管的底端内部设置有分流弧块，且分流弧块位于导液喷嘴的管口位置；所述内壁铜板的内壁的钢水溶液的上方设有保护渣层；工作时，当钢水溶液进入到中间罐内后，会进入到注流管的底端，注流管底端内壁设置的分流弧块会将钢水溶液分流到多个倾斜向下的导液喷嘴内，然后通过导液喷嘴流入到内壁铜板内的钢水溶液中，进而通过设置分流弧块和多个倾斜设置的导液喷嘴的配合，分流弧块可以均匀的将钢水溶液分入到导液喷嘴内，然后导液喷嘴可以将钢水溶液均匀的引入结晶器内部的正在凝固形成胚壳的钢板中，使得钢水溶液能够在钢水流程中稳定流动，有效防止由于现有的结晶器内设置的浸入式的注流管，且注流管的底端为敞口状态，进而导致钢水溶液形成柱状流体冲击到结晶器的钢水流场内，进而导致钢水流场产生向上翻滚的现象，容易导致钢水流场上表面设置的保护渣在钢水翻滚的状态下产生混乱或向下沉淀的现象，不仅导致生产的热轧卷板出现夹杂保护渣的现象，同时导致保护渣层在钢水流场上表面形成保护膜产生断裂的现象，进而影响保护渣层对钢水流场的保护效果。
优选的，所述导液喷嘴与位于导液喷嘴上方的钢水液面所形成的倾斜夹角为21°～25°；所述导液喷嘴截面设置为方形孔结构，且方形结构的导液喷嘴的扩张角度为12°～16°；多个所述导液喷嘴顶端距保护渣底端面的高度为90～105mm；若导液喷嘴的向下倾斜夹角过大时，则会导致导液喷嘴喷出的钢水溶液容易冲击到正在成型胚壳上，进而导致热轧卷板产生凹陷或内部出现孔洞的现象，进而影响热轧卷板的生产质量；若导液喷嘴的倾斜夹角过小时，则会导致导液喷嘴喷出的钢水溶液冲击到上方，使得钢水流场的上方产生翻滚的现象；同时设置的方形结构的导液喷嘴，可以使得导液喷嘴流出的钢水溶液的面积增大，且由于结晶器内钢水溶液的流动性较差，进而可以降低钢水溶液在钢水流场的流出的冲击力度，减小了钢水流场的翻滚现象。
优选的，所述内壁铜板上端开设有限位槽，且限位槽内滑动插接有金属过滤网板；所述金属过滤网板位于保护渣层内；所述保护渣层包括粉渣层、烧结层和熔融层；所述金属过滤网板位于烧结层的中间位置；设置的金属过滤网板可以使得保护渣能够在钢水流场的上表形成稳定的保护膜层，防止由于保护渣较为松散，进而导致保护层形成时间较差，且保护层不稳定的现象，进而影响保护渣层对钢水流场绝热保温的效果；同时金属过滤网板位于烧结层内，可以使得熔融层能够吸附溶解上浮到钢渣界面上的非金属杂质，有效防止钢水溶液上浮的夹渣被卷入到凝固壳中，进而造成热轧卷板的表面或下皮产生缺陷的现象；且控制硅的含量比锰的含量高0.5％，为了使钢金属溶液中形成低熔点和易于上浮的熔渣，使得分层保护渣层能够更好的进行吸收。
优选的，所述金属过滤网板的水平方向上设置有多个导渣管，且导渣管上开设有多个喷孔；多个导致管的端部通过连通管连通，且连通管与外界的保护渣引入管连通；通过连通管可以将保护渣层的保护渣注入到导渣管内，再通过喷孔均匀的散入到保护渣层内，且控制保护渣的投放量为勤、少和均的原则，进而可以降低调渣条的现象；同时防止投放的保护渣过多，由于金属过滤网的影响，导致保护渣在钢水流场的上表面未能完全熔化，进而导致保护渣层向下沉淀的现象，进而影响结晶器对钢水溶液的凝固结壳的现象。
优选的，所述保护渣层的保护渣是由以下重量百分百比的原料制成：SiO 2 ：45～60％；CaO：30～50％；Al 2 O 3 ：5～15％；FeO：≤1％；碳质材料：2～5％；
其中，SiO 2 易于吸收难容浮渣TiO 2 ；CaO易于吸收Al 2 O 3 和Cr 2 O 3 ；控制FeO：≤1％可以降低熔渣的氧化性；碳质材料：2～5％可以控制可以防止钢水溶液在开浇时出现涨杆的现象，若开浇时出现涨杆的现象，进而导致结晶器内保护渣混合到钢水溶液中，导致生产的热轧卷板产生夹渣的现象，进而容易出现热轧卷板的生产质量问题。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过添加的冰晶石粉可以消除硫化镁和氧化镁引起的球墨铸铁铸件的夹渣；控制Ca/Als比值为0.08～0.12，液能够在钢水流程中稳定流动，进而防止了钢水流场产生向上翻滚的现象，高效降低了生产的热轧卷板出现夹杂保护渣的现象。控制硅的含量比锰的含量高0.5％，为了使钢金属溶液中形成低熔点和易于上浮的熔渣，进而便于结晶器内保护渣对熔渣的进行吸收。
2.本发明通过设置分流弧块和多个倾斜设置的导液喷嘴的配合，分流弧块可以均匀的将钢水溶液分入到导液喷嘴内，然后导液喷嘴可以将钢水溶液均匀的引入结晶器内部的正在凝固形成胚壳的钢板中，使得钢水溶熔渣的熔化速度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的热轧卷板的生产方法流程图；
图2是本发明的结晶器的立体图；
图3是本发明的结晶器的剖视图；
图中：结晶器1、内壁铜板2、冷却槽3、冷却水箱4、进水管5、注流管6、导液孔7、导液喷嘴8、分流弧块9、金属过滤网板10、导渣管11、喷孔111、连通管12。
具体实施方式
使用图1-图3对本发明一实施方式的一种结晶器进行如下说明。
实施例一：
根据本发明的实施例的热轧卷板，以质量百分比计，其化学成分为C：0.16％；Mn：0.27％；Si：0.28％；S：0.045％；P：0.045％；Ca：0.015％；N：0.09％；Als：0.058％；冰晶石粉：0.3％；其余为Fe；采用本发明的热轧卷板的生产方法对热轧卷板进行生产。
实施例二：
根据本发明的实施例的热轧卷板，以质量百分比计，其化学成分为C：0.16％；Mn：0.27％；Si：0.28％；S：0.045％；P：0.045％；Ca：0.020％；N：0.09％；Als：0.067％；冰晶石粉：0.38％；其余为Fe；采用本发明的热轧卷板的生产方法对热轧卷板进行生产。
实施例三：
根据本发明的实施例的热轧卷板，以质量百分比计，其化学成分为C：0.16％；Mn：0.27％；Si：0.28％；S：0.045％；P：0.045％；Ca：0.025％；N：0.09％；Als：0.074％；冰晶石粉：0.44％；其余为Fe；采用本发明的热轧卷板的生产方法对热轧卷板进行生产。
实施例四：
根据本发明的实施例的热轧卷板，以质量百分比计，其化学成分为C：0.16％；Mn：0.27％；Si：0.28％；S：0.045％；P：0.045％；Ca：0.030％；N：0.09％；Als：0.080％；冰晶石粉：0.50％；其余为Fe；采用本发明的热轧卷板的生产方法对热轧卷板进行生产。
如图1-图3所示，热轧卷板的生产方法，该方法适用于上述所述热轧卷板的生产；该方法包括如下步骤：
S1：精炼工序：LF炉进行造渣、脱氧、脱硫及去除夹杂物过程控制，根据钢水成分加入锰铁、硅铁、铌铁合金微调钢水成分，且硅的含量比锰的含量高0.5％；然后采用RH真空精炼装置对钢水进行精炼；控制硅的含量比锰的含量高0.5％，为了使钢金属溶液中形成低熔点和易于上浮的熔渣，进而便于结晶器1内保护渣对熔渣的进行吸收；
S2：连铸工序：将S1步骤精炼的钢水运转到钢水包内，钢水包内的钢水溶液通过引流管进入到中间罐内，开浇前需要对中间罐进行吹氩排空气；然后通过多个注流管6注入到一组水冷铜制的结晶器1内，钢水沿结晶器1周边逐渐凝固成坯壳，待钢液面上升到一定高度，坯壳凝固到一定厚度后拉矫机将坯拉出，并经二次冷却区喷水冷却使铸坯完全凝固；开浇前需要对中间罐进行吹氩排空气，可以防止钢水溶液进入到中间罐中出现二次氧化的现象；
S3：热轧工序：将S2步骤铸胚采用1580粗轧机为附带立辊的四辊可逆式轧机，轧制5～7道次，将坯料减薄至25～50mm；然后热卷箱对中间坯进行保温，轧线采取七点除鳞，高压水除鳞能力强，且工作压力≥20MPa；然后经过精轧机对除去氧化皮的轧板进行精轧；
S4：卷取工序：采用1580卷取设备对S3步骤冷却后的轧板进行卷取作业；
其中，所述结晶器1是由每块复合壁板又由用螺柱联结的内壁铜板2和外壁钢制冷却水箱4组成；所述内壁铜板2的外侧面铣有冷却槽3；所述冷却水洗的一侧设置有进水管5，且另一侧壁设置有出水管；所述注流管6的底端伸入到内壁铜板2内，且注流管6底端外圆周壁上开设有多个导液孔7；多个所述导液孔7内倾斜向下安装有导液喷嘴8，且多个导液喷嘴8均位于钢水溶液的液面以下的位置；所述注流管6的底端内部设置有分流弧块9，且分流弧块9位于导液喷嘴8的管口位置；所述内壁铜板2的内壁的钢水溶液的上方设有保护渣层；工作时，当钢水溶液进入到中间罐内后，会进入到注流管6的底端，注流管6底端内壁设置的分流弧块9会将钢水溶液分流到多个倾斜向下的导液喷嘴8内，然后通过导液喷嘴8流入到内壁铜板2内的钢水溶液中，进而通过设置分流弧块9和多个倾斜设置的导液喷嘴8的配合，分流弧块9可以均匀的将钢水溶液分入到导液喷嘴8内，然后导液喷嘴8可以将钢水溶液均匀的引入结晶器1内部的正在凝固形成胚壳的钢板中，使得钢水溶液能够在钢水流程中稳定流动，有效防止由于现有的结晶器1内设置的浸入式的注流管6，且注流管6的底端为敞口状态，进而导致钢水溶液形成柱状流体冲击到结晶器1的钢水流场内，进而导致钢水流场产生向上翻滚的现象，容易导致钢水流场上表面设置的保护渣在钢水翻滚的状态下产生混乱或向下沉淀的现象，不仅导致生产的热轧卷板出现夹杂保护渣的现象，同时导致保护渣层在钢水流场上表面形成保护膜产生断裂的现象，进而影响保护渣层对钢水流场的保护效果。
作为本发明的一种实施方式，所述导液喷嘴8与位于导液喷嘴8上方的钢水液面所形成的倾斜夹角为21°～25°；所述导液喷嘴8截面设置为方形孔结构，且方形结构的导液喷嘴8的扩张角度为12°～16°；多个所述导液喷嘴8顶端距保护渣底端面的高度为90～105mm；若导液喷嘴8的向下倾斜夹角过大时，则会导致导液喷嘴8喷出的钢水溶液容易冲击到正在成型胚壳上，进而导致热轧卷板产生凹陷或内部出现孔洞的现象，进而影响热轧卷板的生产质量；若导液喷嘴8的倾斜夹角过小时，则会导致导液喷嘴8喷出的钢水溶液冲击到上方，使得钢水流场的上方产生翻滚的现象；同时设置的方形结构的导液喷嘴8，可以使得导液喷嘴8流出的钢水溶液的面积增大，且由于结晶器1内钢水溶液的流动性较差，进而可以降低钢水溶液在钢水流场的流出的冲击力度，减小了钢水流场的翻滚现象。
作为本发明的一种实施方式，所述内壁铜板2上端开设有限位槽，且限位槽内滑动插接有金属过滤网板10；所述金属过滤网板10位于保护渣层内；所述保护渣层包括粉渣层、烧结层和熔融层；所述金属过滤网板10位于烧结层的中间位置；设置的金属过滤网板10可以使得保护渣能够在钢水流场的上表形成稳定的保护膜层，防止由于保护渣较为松散，进而导致保护层形成时间较差，且保护层不稳定的现象，进而影响保护渣层对钢水流场绝热保温的效果；同时金属过滤网板10位于烧结层内，可以使得熔融层能够吸附溶解上浮到钢渣界面上的非金属杂质，有效防止钢水溶液上浮的夹渣被卷入到凝固壳中，进而造成热轧卷板的表面或下皮产生缺陷的现象；且控制硅的含量比锰的含量高0.5％，为了使钢金属溶液中形成低熔点和易于上浮的熔渣，使得分层保护渣层能够更好的进行吸收。
作为本发明的一种实施方式，所述金属过滤网板10的水平方向上设置有多个导渣管11，且导渣管11上开设有多个喷孔111；多个导致管的端部通过连通管12连通，且连通管12与外界的保护渣引入管连通；通过连通管12可以将保护渣层的保护渣注入到导渣管11内，再通过喷孔111均匀的散入到保护渣层内，且控制保护渣的投放量为勤、少和均的原则，进而可以降低调渣条的现象；同时防止投放的保护渣过多，由于金属过滤网的影响，导致保护渣在钢水流场的上表面未能完全熔化，进而导致保护渣层向下沉淀的现象，进而影响结晶器1对钢水溶液的凝固结壳的现象。
作为本发明的一种实施方式，所述保护渣层的保护渣是由以下重量百分百比的原料制成：SiO 2 ：45～60％；CaO：30～50％；Al 2 O 3 ：5～15％；FeO：≤1％；碳质材料：2～5％；
其中，SiO 2 易于吸收难容浮渣TiO 2 ；CaO易于吸收Al 2 O 3 和Cr 2 O 3 ；控制FeO：≤1％可以降低熔渣的氧化性；碳质材料：2～5％可以控制熔渣的熔化速度。
具体工作流程如下：
工作时，当钢水溶液进入到中间罐内后，会进入到注流管6的底端，注流管6底端内壁设置的分流弧块9会将钢水溶液分流到多个倾斜向下的导液喷嘴8内，然后通过导液喷嘴8流入到内壁铜板2内的钢水溶液中，进而通过设置分流弧块9和多个倾斜设置的导液喷嘴8的配合，分流弧块9可以均匀的将钢水溶液分入到导液喷嘴8内，然后导液喷嘴8可以将钢水溶液均匀的引入结晶器1内部的正在凝固形成胚壳的钢板中，坯壳凝固到一定厚度后拉矫机将坯拉出，并经二次冷却区喷水冷却使铸坯完全凝固。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (5)

1.一种结晶器，其特征在于：所述结晶器(1)是由每块复合壁板又由用螺柱联结的内壁铜板(2)和外壁钢制冷却水箱(4)组成；所述内壁铜板(2)的外侧面铣有冷却槽(3)；所述冷却水箱(4)的一侧设置有进水管，且另一侧壁设置有出水管；注流管(6)的底端伸入到内壁铜板(2)内，且注流管(6)底端外圆周壁上开设有多个导液孔(7)；多个所述导液孔(7)内倾斜向下安装有导液喷嘴(8)，且多个导液喷嘴(8)均位于钢水溶液的液面以下的位置；所述注流管(6)的底端内部设置有分流弧块(9)，且分流弧块(9)位于导液喷嘴(8)的管口位置；所述内壁铜板(2)的内壁的钢水溶液的上方设有保护渣层。
2.根据权利要求1所述的一种结晶器，其特征在于：所述导液喷嘴(8)与位于导液喷嘴(8)上方的钢水液面所形成的倾斜夹角为21°～25°；所述导液喷嘴(8)截面设置为方形孔结构，且方形结构的导液喷嘴(8)的扩张角度为12°～16°；多个所述导液喷嘴(8)顶端距保护渣底端面的高度为90～105mm。
3.根据权利要求2所述的一种结晶器，其特征在于：所述内壁铜板(2)上端开设有限位槽，且限位槽内滑动插接有金属过滤网板(10)；所述金属过滤网板(10)位于保护渣层内；所述保护渣层包括粉渣层、烧结层和熔融层；所述金属过滤网板(10)位于烧结层的中间位置。
4.根据权利要求3所述的一种结晶器，其特征在于：所述金属过滤网板(10)的水平方向上设置有多个导渣管(11)，且导渣管(11)上开设有多个喷孔(111)；多个导致管的端部通过连通管(12)连通，且连通管(12)与外界的保护渣引入管连通。
5.根据权利要求4所述的一种结晶器，其特征在于：所述保护渣层的保护渣是由以下重量百分比的原料制成：SiO 2 ：45～60％；CaO：30～50％；Al 2 O 3 ：5～15％；FeO：≤1％；碳质材料：2～5％。
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