超大断面重轨钢连铸生产方法技术

本发明专利技术公开了一种超大断面重轨钢连铸生产方法，特别是一种涉及钢铁冶金领域的超大断面重轨钢连铸生产方法。本发明专利技术的超大断面重轨钢连铸生产方法，结晶器采用抛物线型锥度曲线的管式结晶器，冷却水管路设置有两个冷却水进口和两个冷却水出口，超大断面重轨钢结晶器采用浸入式水口，浸入式水口采用双侧孔，搅拌电流强度为300A至400A，电流频率为2.4Hz，在结晶器后续凝固区间进行二次冷却水比水量与拉速匹配，凝固末端压下；搅拌电流强度200～350A，搅拌电流频率7.0Hz。采用本申请的通过有效控制结晶器钢液流场及凝固冷却，在此基础上合理控制二冷制度，对铸坯外施力场，优化铸坯凝固组织、改善溶质元素偏析、提高铸坯中心致密性。

Continuous casting of heavy rail heavy rail steel

The invention discloses a continuous casting production method for super heavy section heavy rail steel, in particular to a continuous casting production method for super heavy section heavy rail steel, which is related to iron and steel metallurgy. The invention of the super large section of heavy rail steel continuous casting production method, tube mould mould with parabolic taper curve, the cooling water pipe is provided with two cooling water inlet and a cooling water outlet two, large section steel mould with submerged nozzle, immersion nozzle with double holes, stirring current intensity is 300A to 400A, the current frequency is 2.4Hz, two times than the water cooling water in the mold and casting speed, the subsequent solidification interval, solidification pressure; stirring current intensity of 200 ~ 350A, current frequency mixing 7.0Hz. The application of this application is effective in controlling the flow field and solidification cooling of mould steel. On this basis, the two cooling system is reasonably controlled, and the external force field is applied to optimize the slab solidification structure, improve the segregation of solute elements and increase the center compactness of the billet.

【技术实现步骤摘要】
超大断面重轨钢连铸生产方法
本专利技术涉及一种超大断面重轨钢连铸生产方法，特别是一种涉及钢铁冶金领域的超大断面重轨钢连铸生产方法。
技术介绍
钢轨是铁路轨道的主要组成部件，在铁路运输过程中，对机车提供有效支撑及引导，需承受来自车轮的巨大垂向压力。基于我国基础建设发展需求，铁路运输正以迅猛的速度发展，并不断趋于高速化、重载化。钢轨规格尺寸也逐渐增大，为减少焊接接头，保证铁路钢轨更高的整体性，大规格钢轨的定尺也在增加。通过以前较小断面铸坯轧制大规格长定尺的钢轨无疑要求铸坯长度定尺更长，这造成后续热处理设备需要进行较大改造；此外，如若铸坯断面尺寸不变，而钢轨规格尺寸变大，这对轧制过程的压缩比无疑造成影响，最终影响钢轨致密度等物性指标。连铸生产过程中，铸坯出结晶器以后，钢液的所有热量基本通过坯壳释放，坯壳的质量极大程度地影响铸坯内部钢液的凝固演变，包括凝固组织整体均匀性及周向一致性等等，而且对于超大断面重轨钢连铸生产方法而言，由于其钢种成分以及钢液凝固传热原理的影响，铸坯凝固过程横截面温度梯度较大，液芯更长，铸坯内部钢液凝固持续时间更长，坯壳质量的有效控制将为铸坯内部凝固组织的均匀生长奠定重要基础。结晶器在连铸生产中是最关键的部件，它被业界称为连铸机的“心脏”，其对坯壳质量控制的重要作用体现在：保证出结晶器时铸坯形状合格，并有足够的厚度抵抗钢液静压而避免拉漏；保证坯壳在沿结晶器周向均匀生长，上述作用决定了连铸生产率及铸坯质量控制。有很多学者对连铸坯坯壳质量控制进行了大量研究，研究方向主要集中在凝固坯壳厚度的预测、坯壳安全厚度的获得以及连铸过程拉漏的机理及检测控制研究，对于具体的连铸坯壳质量控制的研究相对较少，尤其对于超大断面(320mm*410mm)连铸生产重轨钢过程中坯壳凝固控制的研究基本未见。例如：CN104384469A公开了一种钢连铸结晶器内初凝坯壳厚度的预测系统及方法。此专利技术包括：信息采集模块：用来采集浇铸钢种成分、结晶器几何尺寸、浸入式水口几何尺寸、连铸工艺条件以及沿结晶器不同位置处的初凝坯壳厚度实测值及枝晶间距实测值；所述结晶器几何尺寸,包括板坯宽度、板坯厚度、结晶器高度、铜板厚度、水槽深度、水槽厚度和镍层厚度；所述连铸工艺条件,包括弯月面位置、拉坯速度、进口水温、宽面出口水温、窄面出口水温、宽面冷却水流量和窄面冷却水流量；所述浸入式水口几何尺寸,包括浸入式水口浸入深度和浸入式水口侧孔倾角；钢种热物性参数计算模块：根据信息采集模块采集到的浇铸钢种成分和枝晶间距实测值,计算钢液凝固过程中枝晶间溶质偏析和凝固路径,进而获得钢种热物性参数并将其传至结晶器初凝坯壳生长预测模块；所述钢种热物性参数,包括固液相线温度、导热系数、密度、比热和凝固潜热；结晶器初凝坯壳生长预测模块：将结晶器内热量传输、动量传输和质量传输在内的宏观传输过程与结晶器铜板表面形核、钢液内部形核和晶粒生长在内的微观凝固组织演变行为进行耦合,并根据信息采集模块采集到的结晶器几何尺寸、浸入式水口几何尺寸和连铸工艺条件以及从钢种热物性参数计算模块接收的钢种热物性参数,预测连铸过程结晶器内部高温钢液凝固过程坯壳生长行为并将其传至结果输出模块；结果输出模块：图像化地显示预测的结晶器内部凝固组织形貌,即初凝坯壳生长过程,以及定量化地显示结晶器初凝坯壳厚度预测值,将该初凝坯壳厚度预测值与信息采集模块采集的结晶器的初凝坯壳实测值进行比较,并输出显示该比较结果。但是，对于超大断面(320mm*410mm)重轨钢坯壳质量控制装备工艺的一些关键的具体内容并未涉及。CN103386472A公开了一种连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法。本专利技术包括以下步骤：测量钢材坯壳表面温度Tf、铸坯的宽度B、辊间距L、钢水静压力P；通过公式计算平板的弹性模量E；通过公式计算平板的弯曲刚度D；通过公式计算结晶器出口与足辊间的最大鼓肚形变wmax；以结晶器出口与足辊间的最大鼓肚形变wmax小于等于坯壳的临界鼓肚形变量wc为判据,确定连铸结晶器出口坯壳安全厚度S的范围；其中,α为数值因子,v为泊松比,Ts为钢材的固相线温度。而对于超大断面(320mm*410mm)重轨钢坯壳质量控制装备工艺的一些关键的具体内容并未涉及。CN101138785公开了一种大方坯的连铸方法，该专利技术的技术方案是：大方坯的连铸方法,包括对坯壳的二次冷却,其中坯壳依次通过五个喷淋冷却区进行二次冷却,五个喷淋冷却区沿坯壳冷却方向冷却强度分别为151～194l/(min×m2),34～50l/(min×m2),23～35l/(min×m2),12～19l/(min×m2),8～11l/(min×m2)。本专利技术通过在坯壳变厚的过程中逐渐降低对坯壳的冷却强度,从而有效减少坯壳的内外温差,降低方坯的热应力,减少大方坯连铸缺陷。本专利技术尤其适合横断面尺寸为450mm×360mm,材质为35Mn2、37Mn2等中碳锰钢大方坯的连铸生产。但是，对于超大断面(320mm*410mm)重轨钢坯壳质量控制装备工艺的一些关键的具体内容并未涉及。
技术实现思路
本专利技术提供了一种生产的超大断面重轨钢铸坯内部质量较好，可以将铸坯中心疏松、中心偏析、中心缩孔等铸坯质量缺陷控制在较低级别的超大断面重轨钢连铸生产方法。本专利技术为解决上述问题所采用的超大断面重轨钢连铸生产方法，超大断面重轨钢坯壳凝固控制装备的结晶器采用内壁形状为抛物线型锥度曲线的管式结晶器，且管式结晶器冷却水管路设置有两个冷却水进口和两个冷却水出口，超大断面重轨钢结晶器采用浸入式水口，所述浸入式水口采用双侧孔，且侧孔向下倾谢15°，所述浸入式水口外径为φ95mm，内径为φ45mm，所述浸入式水口插入水中的深度控制在100mm至120mm，超大断面重轨钢结晶器的电磁搅拌装置安装于其高度中间线距离结晶器上口下方620mm位置处，结晶器电磁搅拌电流强度控制范围为300A至400A，搅拌电流频率为2.4Hz，在结晶器后续凝固区间进行二次冷却水比水量与拉速匹配，二冷比水量0.22～0.30l/kg，匹配拉速0.65～0.75m/min；凝固末端压下，总压下量16～20mm；末端电磁搅拌安装于结晶器钢液面下13.5m位置处，凝固末端电磁搅拌搅拌电流强度200～350A，搅拌电流频率7.0Hz。进一步的是，采用DN250调节阀调节结晶器冷却水的流量。进一步的是，在结晶过程中冷却水量控制在3550L/min～3700L/min范围内，水压控制在0.80MP～0.90MP范围内。进一步的是，浇注钢液过热度控制在15℃～30℃范围内，对于中包第一炉次，过热度控制在25℃～40℃。本专利技术的有益效果是：采用本申请的通过有效控制结晶器钢液流场及凝固冷却，保障铸坯在结晶器段获得高质量坯壳，在此基础上合理控制二冷制度，对铸坯外施力场，优化铸坯凝固组织、改善溶质元素偏析、提高铸坯中心致密性，最终实现超大断面重轨钢铸坯内部质量高水平控制。具体实施方式本申请所采用的超大断面重轨钢连铸生产方法的结晶器采用内壁形状为抛物线型锥度曲线的管式结晶器，且管式结晶器冷却水管路设置有两个冷却水进口和两个冷却水出口，超大断面重轨钢结晶器采用浸入式水口，所述浸入式水口采用双侧孔，且侧孔向下倾谢15°，所述浸入式水口外径为φ95mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
超大断面重轨钢连铸生产方法，其特征在于：超大断面重轨钢坯壳凝固控制装备的结晶器采用内壁形状为抛物线型锥度曲线的管式结晶器，且管式结晶器冷却水管路设置有两个冷却水进口和两个冷却水出口，超大断面重轨钢结晶器采用浸入式水口，所述浸入式水口采用双侧孔，且侧孔向下倾谢15°，所述浸入式水口外径为φ95mm，内径为φ45mm，所述浸入式水口插入水中的深度控制在100mm至120mm，超大断面重轨钢结晶器的电磁搅拌装置安装于其高度中间线距离结晶器上口下方620mm位置处，结晶器电磁搅拌电流强度控制范围为300A至400A，搅拌电流频率为2.4Hz，在结晶器后续凝固区间进行二次冷却水比水量与拉速匹配，二冷比水量0.22～0.30l/kg，匹配拉速0.65～0.75m/min；凝固末端压下，总压下量16～20mm；末端电磁搅拌安装于结晶器钢液面下13.5m位置处，凝固末端电磁搅拌的搅拌电流强度200～350A，搅拌电流频率7.0Hz。

【技术特征摘要】
1.超大断面重轨钢连铸生产方法，其特征在于：超大断面重轨钢坯壳凝固控制装备的结晶器采用内壁形状为抛物线型锥度曲线的管式结晶器，且管式结晶器冷却水管路设置有两个冷却水进口和两个冷却水出口，超大断面重轨钢结晶器采用浸入式水口，所述浸入式水口采用双侧孔，且侧孔向下倾谢15°，所述浸入式水口外径为φ95mm，内径为φ45mm，所述浸入式水口插入水中的深度控制在100mm至120mm，超大断面重轨钢结晶器的电磁搅拌装置安装于其高度中间线距离结晶器上口下方620mm位置处，结晶器电磁搅拌电流强度控制范围为300A至400A，搅拌电流频率为2.4Hz，在结晶器后续凝固区间进行二次冷却水比水量与拉速匹配，二冷比水量0.22～0.30l/kg...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红光，陈天明，郭华，李扬洲，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51