專利名稱：一種連鑄方法
技術領域：
本發明涉及一種連鑄方法，更具體地，涉及一種能夠防止結晶器內鋼水液面波動
的連鑄方法。
背景技術：
在使用連鑄機鑄造鋼材時，經常會發生結晶器內鋼水液面波動的情況，液面波動 不但容易產生夾渣、裂紋和降速接痕等缺陷，直接影響連鑄坯質量，而且還可能導致澆鑄過 程中的溢鋼及漏鋼事故。尤其是對于直弧型連鑄機，在扇形區域，鑄坯內弧側和外弧側分別 受到壓應力和張應力，而在矯直區域，鑄坯內弧側和外弧側則分別受到張應力和壓應力，鑄 坯在張應力作用下，由于振痕的缺口效應容易產生應力集中，加速裂紋的形成和擴展。采 用直弧型連鑄機生產時，若結晶器鋼水液面波動大，保護渣的液渣則不能均勻、穩定地流入 坯殼和結晶器壁間的間隙，造成彎月面處傳熱不均勻，初生坯殼厚薄不均勻，在鋼液的靜壓 力、摩擦力等應力作用下坯殼薄弱處易生成裂紋；同時，結晶器鋼水液面波動大，還會造成 鑄坯表面振痕不規則，在深振痕波谷處，坯殼的傳熱效果差，易產生裂紋。此外，因結晶器內 鋼水液面波動大而改變拉出速度時，二次冷卻區水量及其分配也隨拉出速度變化而變化， 但是由于二次冷卻區鑄坯表面溫度變化滯后于拉出速度和水量的變化，導致鑄坯表面溫度 波動大，從而使熱應力增加，加快了裂紋的形成和擴展。由于在鑄坯振痕處產生的橫裂紋或 角橫裂紋在生產中無法清理，帶缺陷的鑄坯軋制后，熱軋板巻表面將產生裂紋或線狀裂紋 缺陷。 CN 101081428A中公開了一種防止連鑄包晶鋼結晶器液面波動的方法，該方法通 過控制結晶器冷卻水量，矯直段的最后一段驅動輥的壓力及一種新配方的包晶鋼保護渣， 消除了包晶鋼的液面波動現象，包晶鋼的鑄坯裂紋發生率由原來的30%降低至10%以下。 但是，使用該方法生產的鑄坯的裂紋發生率仍然較高，并且，對于裂紋敏感性強的含鈮或釩 的合金鋼的連鑄過程來說，該方法并不適用。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中防止結晶器內液面波動的連鑄方法生產的鑄 坯裂紋發生率高，而且不適用于生產裂紋敏感性強的含鈮或釩的合金鋼的缺點，提供一種 能夠防止結晶器內鋼水液面波動的連鑄方法，使用該方法能夠進一步降低鑄坯裂紋發生 率，并且該方法適用于連鑄裂紋敏感性強的含鈮或釩的合金鋼。 本發明提供了一種連鑄方法，該方法包括將鋼水連續地加入到結晶器中，用流動 的冷卻水將鋼水冷卻，使鋼水表面凝成硬殼，將該具有硬殼的鋼水從結晶器的出口連續拉 出，使其在二次冷卻區和拉矯區用流動的冷卻水冷卻而全部凝固，在拉矯區的出口得到連 鑄坯，在所述二次冷卻區具有用于傳送具有硬殼的鋼水的輥子，該輥子包括驅動輥和自由 輥，其中，按照如下方式1和/或方式2控制鋼水冷卻 方式1 :控制結晶器的冷卻水量，使結晶器出口處形成的硬殼厚度與連鑄坯厚度的比為l : 8-15;控制二次冷卻區的冷卻水量，使靠近結晶器處的冷卻強度高于靠近 拉矯區處的冷卻強度；以及控制拉矯區的冷卻水量，使拉矯區連鑄坯表面的降溫速率為 30-50°C /m ; 方式2 :使二次冷卻區的自由輥與相鄰的驅動輥之間的距離和相鄰的自由輥之間 的距離不相等。 本發明通過降低結晶器的冷卻強度，優化結晶器寬窄面水量分配使初生的坯殼均 勻、緩慢、穩定地生長，防止因坯殼生長不均勻尤其是在坯殼薄弱處因鋼液靜壓力、摩擦力 等應力集中造成的表面微細裂紋；在二次冷卻區強化靠近結晶器處的鑄坯冷卻，促進從結 晶器出來的較薄初生凝固坯殼在無銅板支撐的條件下快速增厚，增強抵抗鋼液靜壓力、扇 形段對弧誤差造成的機械應力等的變形能力；弱化拉矯區域的鑄坯冷卻，提高鑄坯表面溫 度，使其在高溫下具有良好的延塑性能，可增強連鑄拉矯過程的變形能力，進而防止表面橫 裂紋和角部橫裂紋的產生及擴展。此外，扇形段輥對為非等間距排列，扇形段各對輥子之間 的間距較小且間距不等可以防止帶液芯的坯殼受到周期性鼓肚變形使液芯容積發生較大 變化而產生的結晶器鋼水液面波動。使用本發明的方法進行連鑄不僅能有效地防止低合金 鋼連鑄結晶器液面波動，同時還能避免產生連鑄坯表面縱裂紋和橫裂紋等表面缺陷。


圖1為常規連鑄方法使用的連鑄設備示意圖； 圖2為本發明的連鑄方法的二次冷卻區的輥子排布示意圖。
具體實施例方式
本發明提供的連鑄方法包括將鋼水連續地加入到結晶器中，用流動的冷卻水將鋼
水冷卻，使鋼水表面凝成硬殼，將該具有硬殼的鋼水從結晶器的出口連續拉出，使其在二次 冷卻區和拉矯區用流動的冷卻水冷卻而全部凝固，在拉矯區的出口得到連鑄坯，在所述二
次冷卻區具有用于傳送具有硬殼的鋼水的輥子，該輥子包括驅動輥和自由輥，其中，按照如
下方式1和/或方式2控制鋼水冷卻 方式1 :控制結晶器的冷卻水量，使結晶器出口處形成的硬殼厚度與連鑄坯厚 度的比為l : 8-15;控制二次冷卻區的冷卻水量，使靠近結晶器處的冷卻強度高于靠近 拉矯區處的冷卻強度；以及控制拉矯區的冷卻水量，使拉矯區連鑄坯表面的降溫速率為 30-50°C /m ; 方式2 :使二次冷卻區的自由輥與相鄰的驅動輥之間的距離和相鄰的自由輥之間 的距離不相等。 圖1為常規連鑄方法使用的連鑄設備示意圖，其中，1為結晶器，2為二次冷卻區，3 為拉矯區。
根據本發明提供的方法，所述控制結晶器的冷卻水量的方法可以為使結晶器的 寬面冷卻水量為28d-32d升/分鐘，窄面冷卻水量為3d-4d升/分鐘，其中，d為連鑄坯厚 度，單位為毫米。所述連鑄坯厚度就是在拉矯區出口得到的坯料的厚度，與結晶器的窄面與 寬面之間的距離近似相等。所述連鑄坯厚度可以為150-250毫米，優選為180-220毫米。
根據本發明提供的方法，在所述連鑄坯厚度為180-220毫米的情況下，所述結晶器的寬面冷卻水量可以為5800-6000升/分鐘，所述結晶器的窄面冷卻水量可以為700-750 升/分鐘。 根據本發明提供的方法，其中，所述控制二次冷卻區的冷卻水量的方法可以 有多種，只要使得在二次冷卻區靠近結晶器處的冷卻強度高于靠近拉矯區處的冷卻強 度即可實現本發明，例如，可以根據拉出速度來確定二次冷卻區的不同段的冷卻水的 量，這種方法的一個優選的例子為在二次冷卻區的扇形區由7個相同的段構成的情 況下，從結晶器的出口開始，二次冷卻區依次包括足輥段、零號段、扇形第l段、扇形 第2段、扇形第3段、……和扇形第7段，使二次冷卻區的足輥段、零號段、扇形第1-2 段、扇形第3-4段、扇形第5-6段和扇形第7段的冷卻水量與拉出速度的關系依次為
^F足輔段=97.5rc2 — 18KC + 229 ± 5 ， PT零號段=119.7F/ + 91.3KC +127.8 ± 5 ， )^_2段=40.9Fc2+27.8Fc+63±5，『3—4段=39.3KC2 — 2.2FC+73.7±5 ， WK5—6段二31.7K/—13.2Kc+62.2土5， ^7段=38.1FC2 — 35.1^+72.8±5 。
其中，W足輥段、W零號段、Wp2段、W3—4段、W5—6段和W7段分別為二次冷卻區的足輥段、零號段、扇形第
1-2段、扇形第3-4段、扇形第5-6段和扇形第7段的冷卻水量，單位升/分鐘；V。為拉出
速度，單位米/分鐘。 所述控制拉矯區的冷卻水量的方法可以有多種，只要使得拉矯區的降溫速率 為30-50°C /m即可實現本發明，例如，可以根據拉出速度來確定拉矯區的不同段的冷 卻水量，該方法的優選的例子為在拉矯區由6個相同的段構成的情況下，從二次冷卻 區的出口開始，使拉矯區的第1-2段和3-6段的冷卻水量與拉出速度的關系依次為
『w段=38.1FC2 -35.1FC + 72.8 ±5 ， PT3—6段=43.7KC2 — 24.9FC + 70.9 ± 5 ;
其中，WY^和WVeg分別為拉矯區的第卜2段和3-6段的冷卻水量，單位升/分鐘；V。為 拉出速度，單位米/分鐘。 所述拉出速度為在拉矯區的出口處將連鑄坯拉出的速度。根據本發明提供的方 法，其中，該拉出速度可以為常規的連鑄方法的拉出速度，例如，可以為O. 5-2米/分鐘，優 選為l-1.5米/分鐘。 根據本發明提供的方法，所述二次冷卻區用于傳送所述具有硬殼的鋼水的輥子可 以包括驅動輥和自由輥，每兩對驅動輥之間可以具有l-5對自由輥。其中，所述驅動輥與自 由輥的直徑之比可以為1. 1-1.35 : 1。在一些實施方式中，驅動輥的直徑可以為220-240 毫米，優選為225-235毫米，自由輥的直徑可以為180-200毫米，優選為185-195毫米。其 中，所述二次冷卻區的自由輥與相鄰的驅動輥之間的距離和相鄰的自由輥之間的距離的比 可以為1.05-1.1 : 1。在一些實施方式中，位于二次冷卻區的窄面的相鄰的自由輥之間的 距離可以為220-240毫米，優選為225-235毫米，更優選為228-232毫米；位于二次冷卻區 的窄面的自由輥與相鄰的驅動輥之間的距離可以為240-260毫米，優選為245-255毫米，更 優選為248-252毫米。 圖2為本發明的連鑄方法的輥子排布示意圖。其中，4為驅動輥，5為自由輥。
需要說明的是，本發明的連鑄方法可以用于鑄造各種鋼材，由于含釩或鈮的合金 鋼的裂紋敏感性強，使用常規的連鑄方法無法降低其裂紋發生率，因而尤其適用本發明的方法。 下面，將通過實施例對本發明進行更詳細的描述。
實施例1 本實施例用于說明本發明提供的連鑄方法。 本實施例使用X52管線用鋼進行連鑄。在開澆前將結晶器寬面冷卻水量設定為 6000L/min，窄面水量設定為730L/min，開澆后將鑄機拉速穩定至1. 4m/min，結晶器的振動 頻率為200Hz。 二次冷卻區的驅動輥和自由輥的輥徑為200毫米；窄面相鄰的自由輥之間 距離為235毫米，窄面自由輥與相鄰的驅動輥之間距離為235毫米。將二次冷卻區的足輥 段、零號段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矯區的第1-2段和第3_6段 的冷卻水量分別設定為395L/min、490L/min、 182L/min、 148L/min、 106L/min、98L/min、98L/ min和122L/min。結晶器出口處鑄坯表面中心溫度為IIO(TC，凝固坯殼厚度為17mm ;拉矯 區的降溫速率為30°C /m。澆鑄過程中結晶器鋼水液面穩定，用SH型液位檢測裝置測得液 面波動幅度《士6mm。澆鑄完畢后，將生產的鑄坯(厚度為200mm)隨機抽取10塊，人工檢 查鑄坯表面質量情況，同時沿鑄坯長度方向截取長500mm的試樣，并將其表面刨掉3mm后 檢查皮下質量，結果表明鑄坯振痕深度《0. 6mm，鑄坯表面無縱裂紋、橫裂紋、角部橫裂紋， 皮下無網狀裂紋，用生產的鑄坯軋制成品，對成品的檢驗未見表面裂紋缺陷，成品合格率為 100%。 實施例2 本實施例用于說明本發明提供的連鑄方法。 本實施例使用P590L含釩汽車梁用鋼進行連鑄。在開澆前將結晶器寬面冷卻水量 設定為5900L/min，窄面水量設定為720L/min，開澆后將鑄機拉速穩定至lm/min，結晶器的 振動頻率為160Hz。 二次冷卻區的驅動輥的輥徑為230毫米，自由輥的輥徑為190毫米；窄 面相鄰的自由輥之間距離為229毫米，窄面自由輥與相鄰的驅動輥之間距離為249. 5毫米。 將二次冷卻區的足輥段、零號段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矯區 的第1-2段和第3-6段的冷卻水量分別設定為309L/min、339L/min、132L/min、lllL/min、 81L/min、76L/min、76L/min和90L/min。結晶器出口處鑄坯表面溫度為106(TC，凝固坯殼厚 度為20. lmm ;拉矯區的降溫速率為40°C /m。澆鑄過程中結晶器鋼水液面穩定，用SH型液位 檢測裝置測得液面波動幅度《士4mm。澆鑄完畢后，將生產的鑄坯(厚度為200mm)隨機抽 取10塊，人工檢查鑄坯表面質量情況，同時沿鑄坯長度方向截取長500mm的試樣，并將其表 面刨掉3mm后檢查皮下質量，結果表明鑄坯振痕深度《0. 7mm，鑄坯表面無縱裂紋、橫裂紋、 角部橫裂紋，皮下無網狀裂紋，用生產的鑄坯軋制成品，對成品的檢驗未見表面裂紋缺陷， 成品合格率為100%。
實施例3 本實施例用于說明本發明提供的連鑄方法。 本實施例使用SAPH440汽車車輪用鋼進行連鑄。在開澆前將結晶器寬面冷卻水量 設定為5800L/min，窄面水量設定為710L/min，開澆后將鑄機拉速穩定至0. 6m/min，結晶器 的振動頻率為120Hz。 二次冷卻區的驅動輥的輥徑為232毫米，自由輥的輥徑為195毫米； 窄面相鄰的自由輥之間距離為232毫米，窄面自由輥與相鄰的驅動輥之間距離為252毫米。 將二次冷卻區的足輥段、零號段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矯區的第l-2段和第3-6段的冷卻水量分別設定為253L/min、226L/min、94L/min、87L/min、66L/ min、65L/min、65L/min和72L/min。結晶器出口處鑄坯表面溫度為IOO(TC ，凝固坯殼厚度 為25mm ;拉矯區的降溫速率為50°C /m。澆鑄過程中結晶器鋼水液面穩定，用SH型液位檢 測裝置測得液面波動幅度《士3mm，澆鑄完畢后，將生產的鑄坯(厚度為200mm)隨機抽取 10塊，人工檢查鑄坯表面質量情況，同時沿鑄坯長度方向截取長500mm的試樣，并將其表面 刨掉3mm后檢查皮下質量，結果表明鑄坯振痕深度《0. 8mm，鑄坯表面無縱裂紋、橫裂紋、角 部橫裂紋，皮下無網狀裂紋，用生產的鑄坯軋制成品，對成品的檢驗未見表面裂紋缺陷，成 品合格率為100%。
實施例4 本實施例用于說明本發明提供的連鑄方法。 本實施例使用X52管線用鋼進行連鑄。在開澆前將結晶器寬面冷卻水量設定為 6980L/min，窄面水量設定為870L/min，開澆后將鑄機拉速穩定至1. 4m/min，結晶器的振動 頻率為200Hz。 二次冷卻區的驅動輥的輥徑為230毫米，自由輥的輥徑為190毫米；窄面相 鄰的自由輥之間距離為229毫米，窄面自由輥與相鄰的驅動輥之間距離為249. 5毫米。將二 次冷卻區的足輥段、零號段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矯區的第 1-2段和第3-6段的冷卻水量分別設定為510L/min、727L/min、317L/min、235L/min、181L/ min、161L/min、161L/min和210L/min。結晶器出口處鑄坯表面溫度為1050。C，凝固坯殼厚 度為30mm ;拉矯區的降溫速率為55°C /m。澆鑄過程中用SH型液位檢測裝置測得液面波動 幅度《士5mm。澆鑄完畢后，將生產的鑄坯(厚度為200mm)隨機抽取IO塊，人工檢查鑄坯 表面質量情況，同時沿鑄坯長度方向截取長500mm的試樣，并將其表面刨掉3mm后檢查皮 下質量，結果表明鑄坯振痕深度《0. 8mm，鑄坯表面有輕微、細小的縱裂紋缺陷，無表面橫裂 紋、角部橫裂紋及皮下網狀裂紋缺陷，用生產的鑄坯軋制成品，對成品的檢驗未見表面裂紋 缺陷，成品合格率為100%。
對比例1 本對比例用于說明現有技術的連鑄方法。 本對比例使用X52管線用鋼進行連鑄。在開澆前將結晶器寬面冷卻水量設定為 6980L/min，窄面水量設定為870L/min，開澆后將鑄機拉速穩定至1. 4m/min，結晶器的振動 頻率為200Hz。 二次冷卻區的驅動輥和自由輥的輥徑均為200毫米；窄面相鄰的自由輥之 間距離為235毫米，窄面自由輥與相鄰的驅動輥之間距離為235毫米。將二次冷卻區的足 輥段、零號段、扇形第1-2段、第3-4段、第5-6段和第7段，以及拉矯區的第1-2段和第3_6 段的冷卻水量分別設定為510L/min、727L/min、317L/min、235L/min、181L/min、161L/min、 161L/min和210L/min。結晶器出口處鑄坯表面溫度為1050°C ，凝固坯殼厚度為19mm ;拉矯 區的降溫速率為49°C /m。澆鑄過程中用SH型液位檢測裝置測得液面波動幅度《士12mm。 澆鑄完畢后，將生產的鑄坯(厚度為200mm)隨機抽取10塊，人工檢查鑄坯表面質量情況， 同時沿鑄坯長度方向截取長500mm的試樣，并將其表面刨掉3mm后檢查皮下質量，結果表明 鑄坯振痕深度《lmm，鑄坯表面存在縱裂紋、橫裂紋、角橫裂紋和皮下網狀裂紋缺陷，成品合 格率為36%。 從以上實施例1-4和對比例1的結果可以看出，使用本發明提供的連鑄方法進行 連鑄能夠降低結晶器內鋼水液面的波動，特別是同時使用本發明的方式1和方式2時(實施例2和3)，不僅能有效地防止低合金鋼連鑄結晶器液面波動，同時還能避免產生連鑄坯 表面縱裂紋和橫裂紋等表面缺陷。
權利要求
一種連鑄方法，該方法包括將鋼水連續地加入到結晶器中，用流動的冷卻水將鋼水冷卻，使鋼水表面凝成硬殼，將該具有硬殼的鋼水從結晶器的出口連續拉出，使其在二次冷卻區和拉矯區用流動的冷卻水冷卻而全部凝固，在拉矯區的出口得到連鑄坯，在所述二次冷卻區具有用于傳送具有硬殼的鋼水的輥子，該輥子包括驅動輥和自由輥，其特征在于，按照如下方式1和/或方式2控制鋼水冷卻方式1控制結晶器的冷卻水量，使結晶器出口處形成的硬殼厚度與連鑄坯厚度的比為1∶8-15；控制二次冷卻區的冷卻水量，使靠近結晶器處的冷卻強度高于靠近拉矯區處的冷卻強度；以及控制拉矯區的冷卻水量，使拉矯區連鑄坯表面的降溫速率為30-50℃/m；方式2使二次冷卻區的自由輥與相鄰的驅動輥之間的距離和相鄰的自由輥之間的距離不相等。
2. 根據權利要求l所述的方法，其中，所述控制結晶器的冷卻水量的方法為使結晶器的寬面冷卻水量為28d-32d升/分鐘，窄面冷卻水量為3d-4d升/分鐘，其中，d為連鑄坯 厚度，單位是毫米。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述連鑄坯厚度為150-250毫米。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述結晶器的寬面冷卻水量為5800-6000升/分 鐘，所述結晶器的窄面冷卻水量為700-750升/分鐘。
5. 根據權利要求l所述的方法，其中，所述控制二次冷卻區的冷卻水量的方法為使二 次冷卻區的足輥段、零號段、扇形第1-2段、扇形第3-4段、扇形第5-6段和扇形第7段的冷 卻水量與拉出速度的關系依次為^T零號段=119.7KC2 + 91.3FC +127.8 ± 5 ，『12段=40.9rc2 + 27.8FC + 63 ± 5 ， 『3_4段=39.3KC2 - 2.2KC + 73.7 ±5 ，『5_6段=31.7KC2 -13.2rc + 62.2 ± 5 ， 『艱=38.irc2-35.irc+72.8±5;所述控制拉矯區的冷卻水量的方法為使拉矯區的第l-2段和第3-6段的冷卻水量與拉出速度的關系依次為『、—2段=38.1FC2 —35.irc + 72.8±5 ， 『'3—6段=— 24.9FC + 70.9 ± 5 ;其中，w足職、w零號段、w丄—2段、w3—4段、w5—6段和w 段以及W—卜2&和3—eg分別為二次冷卻區的足輥段、零號段、扇形第l-2段、扇形第3-4段、扇 形第5-6段和扇形第7段以及拉矯區的第1-2段和3-6段的冷卻水量，單位升/分鐘；V。為拉出速度，單位米/分鐘。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述拉出速度為0. 5-2米/分鐘。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述二次冷卻區的自由輥與相鄰的驅動輥之間 的距離和相鄰的自由輥之間的距離的比為1.05-1. 15 : 1。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中，所述自由輥與相鄰的驅動輥之間的距離為245-255毫米；所述相鄰的自由輥之間的距離為225-235毫米。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述驅動輥與自由輥的直徑之比為 1. 1-1. 35 ! 1。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中，所述驅動輥的直徑為220-240毫米，所述自由輥 的直徑為180-200毫米。
全文摘要
本發明提供了一種連鑄方法，該方法按照如下方式1和/或方式2控制鋼水冷卻方式1控制結晶器的冷卻水量，使結晶器出口處形成的硬殼厚度與連鑄坯厚度的比為1∶8-15；控制二次冷卻區的冷卻水量，使靠近結晶器處的冷卻強度高于靠近拉矯區處的冷卻強度；以及控制拉矯區的冷卻水量，使拉矯區連鑄坯表面的降溫速率為30-50℃/m；方式2使二次冷卻區的自由輥與相鄰的驅動輥之間的距離和相鄰的自由輥之間的距離不相等。使用本發明的方法進行連鑄不僅能有效地防止低合金鋼連鑄結晶器液面波動，同時還能避免產生連鑄坯表面縱裂紋和橫裂紋等表面缺陷。
文檔編號B22D11/22GK101733382SQ20081017702
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月12日 優先權日2008年11月12日
發明者馮遠超, 吳國榮, 張先勝, 張均祥, 曾建華, 楊素波, 陳永 申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀枝花鋼鐵(集團)公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司