CN111745137B - 一种与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法，属于铸坯生产技术领域。该方法将连铸机切割后厚度范围200～350mm的铸坯，输送到去毛刺机去毛刺后，进入铸坯冷却区将温度780～900℃冷却至表面温度350～550℃后回复至400～650℃，经输送辊道输送至板坯库或加热炉。去毛刺机与铸坯冷却装置采用紧凑布置形式。铸坯冷却采用双冷却单元，前单元辊道与去毛刺机同步分组，后单元辊道单独分组，可同时冷却两块铸坯。铸坯去毛刺后优先进入后单元冷却，后单元冷却完成后前单元顺位输送至后单元继续冷却，同步释放前单元和毛刺机及其辊道。该方法解决了现场位置紧张及铸坯两倍尺节奏快等问题，冷却温度控制精度±5℃，减少铸坯裂纹20～35％。

Description

一种与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法

技术领域

本发明涉及铸坯生产技术领域，特别是指一种与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法。

背景技术

表面裂纹问题一直伴随着连铸技术的发展，铸坯表面一旦开裂，精整增加工序和成本，严重的则产生废品。铸坯表面裂纹的形成与连铸过程密切相关，由于铸坯在结晶器中顺序结晶，表面率先结晶形成坯壳，心部则还处于液态或熔融态，金属向中心收缩，导致表面受到向铸坯中心的拉应力。同时，铸坯在凝固过程中发生相变，当钢中C含量位于相图中包晶反应区时，随着凝固进行会发生液相和σ-Fe向γ-Fe转变，因此除了热应力还有相变不同步导致的相变应力。并且由于相变不均匀易在表面形成凹陷，成为表面裂纹源。另外，钢中的P、S等杂质元素和一些合金元素在凝固中易在晶界偏析，也会产生化合物夹杂导致晶界对应力变得更为敏感。此外铸坯受输送辊和压下辊等不同大小及不同方式的机械作用力，容易形成裂纹。

因此，为了避免铸坯裂纹的产生，严格控制钢中P、S等合金元素，控制结晶器中的液面波动，选择合适的二次冷却工艺参数和拉坯速度等综合着手。同时也需要创新工艺制度和方法减少热应力，消除偏析以及铸坯表层强化等方面进一步避免表面裂纹的产生。切割后铸坯快速冷却方法可以使铸坯表面发生铁素体、珠光体转变，随着相变进行奥氏体晶界迁移C、N化物被保留在铁素体晶内，强化了晶界，随后立刻热装热送，避免轧后裂纹。

发明专利《一种连铸坯冷却处理方法》(申请号/专利号：201610057001.9)中提到铸坯冷却速度及冷却强度，同时提到铸坯冷却温度与化学成分有关。发明专利《一种防止连铸坯表面开裂的冷却装》(申请号/专利号：201610057028.8)中提到一种防止连铸坯表面开裂的冷却装置，包括高速冷却段、空冷返温段、低速冷却段、框架、冷却喷水单元、位置和温度探测单元及控制单元等。

上述专利只考虑冷却强度及冷却装置组成，针对现场布置空间紧张及如何解决铸坯尤其是多倍尺铸坯连铸与冷却节奏匹配方法未涉及。针对连铸产线现有工艺布置紧张及前后工序节奏匹配等问题，急需开发一种铸坯冷却方法，适应现场位置不足并能同时满足连铸切割、去毛刺及冷却等工序的节奏及匹配。

发明内容

本发明为解决连铸生产线后布置位置不足等问题，提供一种与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法，同时解决了连铸切割、去毛刺及冷却等工序的节奏及匹配问题。采用此方法后可以实现两块铸坯同时冷却且单独冷却；可以实现前A冷却单元与去毛刺机辊道同步控制；可以实现后B冷却单元铸坯冷却完后前A冷却单元铸坯同步顺位至后B冷却单元继续冷却，释放A冷却单元及去毛刺机。

国内连铸机通常连铸拉速在0.9～1.3m/min，铸坯厚度范围200～350mm，分单倍尺、双倍尺有时候还有三倍尺切割，多倍尺铸坯长度2000～3900mm不等，单倍尺5800～7800mm不等，最长可达11600mm长。连铸机出口有个切割机，通常后面还设置二切，二切后进入去毛刺，去毛刺后输送至板坯库或加热炉。因原来工艺布置未考虑铸坯冷却空间，因此铸坯冷却装置布置在哪怎么布置成为了一大难题，布置在二切后及去毛刺机前对于冷却后的铸坯去头尾毛刺是个新的难题，因此只能将铸坯冷却装置布置在去毛刺机后。而去毛刺机后空间极其有限，加上去毛刺机通常采用头2道次尾3道次工艺，因此，一种新的适应此工艺布置的冷却方法尤其重要。同时，为了匹配连铸机产线的节奏，尤其是二切后双倍尺的铸坯冷却节奏难题摆在面前，因此开发了一种双冷却单元且先进先出的冷却方式满足了节奏匹配的问题。以去毛刺约90～105s、铸坯冷却时间180s～210s算，去毛刺时间约为铸坯冷却时间一半左右，去毛刺完成进入前A冷却单元冷却约100s，此时铸坯两个单元均同时进行冷却，100s后后B冷却单元完成冷却前A单元铸坯顺位至后B单元，释放前A单元及去毛刺机辊道用于下一块的去毛刺。

该方法涉及主要步骤如下：

S1：连铸机切割后厚度范围为200～350mm的铸坯，由传输辊道输送到去毛刺机去毛刺；

S2：去毛刺后由传输辊道输送进铸坯冷却区将温度由780～900℃冷却至表面温度350～550℃后回复至400～650℃；

S3：冷却完后经输送辊道输送至板坯库堆垛或加热炉热装；

重点在于，在S2中去毛刺机出口处布置铸坯冷却装置，采用连续紧凑布置，即L_{毛刺机与铸坯冷却距离}≤l_最短铸坯，其中L_{毛刺机与铸坯冷却距离}为去毛刺机出口与铸坯冷却装置入口的距离，l_最短铸坯为最短一块铸坯长度。

其中，铸坯冷却装置设置前A、后B双冷却单元，每个冷却单元能够单独冷却一块铸坯，铸坯冷却装置能够同时冷却两块铸坯。

铸坯冷却装置区域辊道以前A、后B两个冷却单元分界线为边界进行物理分组，前A冷却单元辊道同去毛刺机辊道分组同步驱动同步控制，后B冷却单元单独分组。

S2中去毛刺机完成去毛刺后，首先判断后B冷却单元是否有铸坯在进行冷却，如后B冷却单元空位，则将铸坯直接输送到后B冷却单元进行冷却，否则进入前A冷却单元进行冷却。

后B冷却单元中的铸坯冷却结束后铸坯离开冷却区，同时前A冷却单元铸坯顺位输送到后B冷却单元冷却，同步释放前A冷却单元和去毛刺机及其辊道，并进行下块铸坯的去毛刺及铸坯冷却。

具体的，以多倍尺铸坯长度2000～3900mm为例，去毛刺机出口距离铸坯冷却装置入口长度≤2000mm，以输送辊道间距1000mm为例，去毛刺机与铸坯冷却入口距离为2组辊距内。

为适应多倍尺铸坯长度2000～3900mm，布置冷却前A区域和后B区域各4000mm长，A区域和B区域可以单独且同时进行两块铸坯冷却。

去毛刺机后首先布置前A冷却单元后布置后B冷却单元，其中前A冷却单元控制4根辊子与去毛刺机下5根辊子同步控制包括正反转及辊道速度，后B冷却单元单独控制5根辊道。这种布置方式是为了满足前A区域和后B区域分别进行冷却控制，前A区域与去毛刺机同步。

开始生产后，第一块去毛刺后，铸坯直接通过前A单元进入后B单元进行冷却，同时开始进行第二块铸坯去毛刺，去毛刺时间100s后，铸坯输送至前A单元冷却90s，此时后B冷却单元铸坯刚好冷却时间为190s冷却完成离开，A单元铸坯输送至B单元继续冷却，A单元和去毛刺机释放开始进行下一块去毛刺。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案广泛适用于铸坯生产技术领域，适用范围广，能满足不受连铸生产线后位置限制布置铸坯冷却装置的要求；能实现两块铸坯同时冷却且单独冷却要求；能实现前A冷却单元与去毛刺机辊道同步控制要求；能实现与连铸切割及去毛刺等工序节奏匹配要求。具体优点如下：

(1)解决了受连铸产线布置位置不足限制无法布置铸坯冷却装置的问题；

(2)设置双冷却单元，能实现两块铸坯同时进行冷却；

(3)实现两冷却单元同步顺位递补，及时释放前冷却单元和去毛刺机；

(4)解决了铸坯冷却与连铸-切割-去毛刺等工序的节奏匹配问题；

(5)铸坯冷却后温度控制精度±5℃，为表层相变控制提供了温度保证；

(6)通过铸坯冷却后，减少铸坯裂纹20～35％。

附图说明

图1为本发明的与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法设备布置示意图；

图2为本发明的去毛刺机与铸坯冷却辊道分组示意图；

图3为本发明的双单元冷却的示意图。

其中：1-去毛刺机；2-铸坯冷却区；3-铸坯冷却后输送辊道；4-加热炉；5-板坯库堆垛；6-去毛刺机辊道；7-前A冷却区辊道；8-后B冷却区辊道；9-No.3铸坯；10-前A冷却区；11-后B冷却区；12-No.2铸坯；13-No.1铸坯。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法。

如图1所示，该方法涉及主要步骤如下：

S1：连铸机切割后厚度范围为200～350mm的铸坯，由传输辊道输送到去毛刺机1去毛刺；

S2：去毛刺后由传输辊道输送进铸坯冷却区2将温度由780～900℃冷却至表面温度350～550℃后回复至400～650℃；

S3：冷却完后经铸坯冷却后输送辊道3输送至板坯库堆垛5或加热炉4热装；

重点在于，在S2中去毛刺机出口处布置铸坯冷却装置，采用连续紧凑布置，即L_{毛刺机与铸坯冷却距离}≤l_最短铸坯，其中L_{毛刺机与铸坯冷却距离}为去毛刺机出口与铸坯冷却装置入口的距离，l_最短铸坯为最短一块铸坯长度。

下面结合具体实施例予以说明。

实施例1

以生产250mm厚的Q345B铸坯为例，铸坯长度3.7米，去毛刺机出口距离铸坯冷却入口第一根集管为1.5米，采用图1布置的与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却的应用技术为例来进一步描述其工艺方法。去毛刺机1进行铸坯头两道次、尾三道次去毛刺，去毛刺的同时去毛刺机辊道6与前A冷却区辊道7(如图2)同步进行控制，去毛刺完成后将温度为825℃的No.1铸坯13(如图3)，由传输辊道将铸坯全部送入铸坯冷却区2进行冷却，同时判断后B冷却区11没有铸坯冷却，铸坯通过前A冷却区10进入后B冷却区11进行冷却，后B冷却区辊道8单独控制进行冷却。同时，去毛刺机1进行下一块铸坯No.2铸坯12进行头两道次、尾三道次去毛刺，No.2铸坯12钢种、厚度及长度同No.1铸坯13。No.1铸坯13经冷却至表面温度460℃，经铸坯冷却后输送辊道3输送至加热炉4或板坯库堆垛5，后均温至表面温度582℃。采用本方法铸坯温度满足比目标温度差2℃的控制精度，裂纹比不采用铸坯冷却减少了26％。采用此方法，解决了连铸生产线后布置位置不足等问题，提高了铸坯冷却温度控制精度，减少了铸坯裂纹。

实施例2

在实施例1基础上，去毛刺机1完成铸坯No.2铸坯12进行头两道次、尾三道次去毛刺，去毛刺的同时去毛刺机辊道6与前A冷却区辊道7同步进行控制，去毛刺完成后将温度为811℃的No.2铸坯12，由传输辊道将铸坯全部送入铸坯冷却区2进行冷却，同时判断后B冷却区11有铸坯正在进行冷却，No.2铸坯12进入前A冷却区10进行冷却，此时去毛刺机辊道6与前A冷却区辊道7同步进行控制，去毛刺机1暂时不工作。No.2铸坯12进入前A冷却区10冷却90s后，No.1铸坯13冷却完成，No.2铸坯12由前A冷却区10输送至后B冷却区11再冷却100s。去毛刺机1开始进行下一块铸坯No.3铸坯9进行头两道次、尾三道次去毛刺，No.3铸坯9钢种为Q345B，厚度300mm，铸坯长度3.0米。No.2铸坯12铸坯冷却至表面温度472℃，经铸坯冷却后输送辊道3输送至加热炉4或板坯库堆垛5，后均温至表面温度576℃。采用本方法铸坯温度满足比目标温度差1℃的控制精度，裂纹比不采用铸坯冷却减少了29％。采用此方法，解决了连铸切割、去毛刺及冷却等工序的节奏及匹配问题，提高了铸坯冷却温度控制精度，减少了铸坯裂纹。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法，主要步骤为：

S1：连铸机切割后厚度范围为200～350mm的铸坯，由传输辊道输送到去毛刺机去毛刺；

S2：去毛刺后由传输辊道输送进铸坯冷却区将温度由780～900℃冷却至表面温度350～550℃后回复至400～650℃；

S3：冷却完后经输送辊道输送至板坯库堆垛或加热炉热装；

其特征在于：在S2中去毛刺机出口处布置铸坯冷却装置，采用连续紧凑布置，即L_{毛刺机与铸坯冷却距离}≤l_最短铸坯，其中L_{毛刺机与铸坯冷却距离}为去毛刺机出口与铸坯冷却装置入口的距离，l_最短铸坯为最短一块铸坯长度；

所述铸坯冷却装置设置前A冷却单元和后B冷却单元，每个冷却单元能够单独冷却一块铸坯，铸坯冷却装置能够同时冷却两块铸坯；

所述铸坯冷却装置区域辊道以前A冷却单元和后B冷却单元分界线为边界进行物理分组，前A冷却单元辊道同去毛刺机辊道分组同步驱动同步控制，后B冷却单元单独分组。

2.根据权利要求1所述的与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法，其特征在于：所述S2中去毛刺机完成去毛刺后，首先判断后B冷却单元是否有铸坯在进行冷却，如后B冷却单元空位，则将铸坯直接输送到后B冷却单元进行冷却，否则进入前A冷却单元进行冷却。

3.根据权利要求1所述的与去毛刺机紧凑布置的铸坯冷却方法，其特征在于：所述后B冷却单元中的铸坯冷却结束后铸坯离开冷却区，同时前A冷却单元铸坯顺位输送到后B冷却单元冷却，同步释放前A冷却单元和去毛刺机及其辊道，并进行下块铸坯的去毛刺及铸坯冷却。

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