一种基于板坯连铸机窄面足辊的铸坯角部喷淋冷却结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于板坯连铸机窄面足辊的铸坯角部喷淋冷却结构，喷淋冷却结构设置在出结晶器后窄面足辊框架上，包括供水独立于中间边部喷嘴组件的针对铸坯内弧与外弧窄面角部的边部喷淋组件，边部喷淋组件通过外部供水管路与二冷水阀站内的二冷主供水管道相连；本发明专利技术满足工业化大生产过程，不同微合金钢种及其不同断面尺寸连铸板坯角部在连铸机窄面足辊区内的喷淋冷却，达到弥散铸坯角部微合金碳氮化物析出并快速铁素体化转变其组织以细化晶粒，提高铸坯角部抗裂纹能力的目的，同时克服已有连铸坯角部强冷技术对后续连铸工艺改动量大、实际工业化实施困难等缺点。实际工业化实施困难等缺点。实际工业化实施困难等缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于板坯连铸机窄面足辊的铸坯角部喷淋冷却结构


[0001]本专利技术涉及炼钢连铸领域，具体涉及一种基于板坯连铸机窄面足辊的铸坯角部喷淋冷却结构。

技术介绍

[0002]微合金钢具有高强、高韧、易焊接等优异性能，其板材广泛应用于能源石化、交通运输、海洋工程的领域，是当前国内外钢铁企业生产的主力产品之一。然而，在实际微合金钢板坯连铸生产过程，其铸坯角部频发横裂纹缺陷，致使其后续轧材产生严重表面质量缺陷，给企业带来了巨大的经济损失，是制约微合金钢高质和高效化生产亟待解决的共性技术难题。
[0003]研究表明，造成微合金钢连铸板坯角横裂纹高发的主要原因是：在现有板坯连铸工艺下，铸坯在凝固过程中极易形成粗大的奥氏体晶粒，并在随后的冷却过程中，钢中的Nb、Al、V等微合金元素与C，N等元素结合形成碳化物、氮化物或碳氮化物，于组织晶界呈链状形式集中析出。与此同时，当铸坯角部温度进一步降低降至铁素体转变温度时，粗大的奥氏体晶界将生成网状先共析铁素体膜。由于铁素体相对奥氏体较软，受“软/硬”相综合作用，当铸坯进入矫直区时，在矫直应力等作用下，极易在铸坯角部组织晶界因应力集中而引发横裂纹缺陷。为此，抑制板坯连铸过程角部组织晶界呈链状集中析出微合金碳氮化物、并细化其奥氏体晶粒，是从控制微合金钢板坯角横裂纹发生的关键。
[0004]理论与实践研究均表明，在微合金碳氮化物析出“鼻子点”温度下以≥5℃/s的冷却速度快速冷却钢组织，可弥散其微合金碳氮化物于组织基体中析出，从而解决微合金钢凝固过程碳氮化物于晶界集中析出脆化晶界的难题。当前，国内外含Nb、B、Al等主流微合金钢板坯连铸生产，其微合金碳氮化物的析出“鼻子点”主要位于900～970℃(含V碳氮化物的析出“鼻子点”温度约为750～820℃)。对照微合金钢板坯连铸过程角部温度沿铸流方向的演变可知，其最佳快冷却的铸流位置在出结晶器后的连铸机窄面足辊区内。
[0005]同样研究表明，细化钢奥氏体组织晶粒的有效方法是在其奥氏体化温度以上，以超过5℃/s的冷速超快冷却其组织至完全铁素体化温度，而后以＞3℃/s的回温速度使其再次回温至完全奥氏体化温度，使组织完成γ
→
α
→
γ循环相变。同样，对照微合金钢板坯连铸过程角部温度沿铸流方向的演变可知，满足铸坯角部发生γ
→
α
→
γ循环相变的最佳控冷区域为连铸机立弯段之前，即铸坯角部最佳快速冷却的铸流位置亦为出结晶器的连铸机窄面足辊区。
[0006]然而，在实际板坯连铸生产中，连铸机窄面足辊段内的喷淋仅为中间单列喷嘴结构，受喷嘴喷射角度及水量分布特性的限制，喷射出的扇面冷却水无法高效冷却铸坯角部。基于现有板坯连铸机窄面足辊结构，在其已有中间单列喷嘴冷却结构基础上，在其对应的各排喷嘴两侧新增2个拥有独立供水回路并可水量自动控制、集中针对铸坯窄面内弧和外弧角部区域进行强制喷淋冷却的喷嘴，可实现微合金钢板坯连铸过程高温铸坯角部强冷控制。
[0007]当前，针对连铸板坯角部强冷却控制主要通过整体增加铸坯整个宽面或窄面的水量。例如，专利号为201010259985.1的专利技术专利，公开了一种在连铸机垂直段内整体增大铸坯宽面与窄面水量2～5倍的方法，使铸坯表面以3～10℃/s的冷却速冷却。然而，整体大幅增加连铸坯宽面与窄面冷却水量，实践表明，该方法极易造成铸坯宽面纵裂纹缺陷，且对铸坯角部局部的强冷却作用效果有限。同时，强化铸坯在垂直段内的宽面与窄面冷却，将加速铸坯凝固，使铸坯凝固终点位置提前，从而改变铸坯凝固末端压下等工艺。专利号为201210348907.8的专利技术专利，公开了一种降低微合金钢板坯角部横裂纹的二次冷却控制方法，通过整体增加出结晶器后铸坯的冷却强度，使铸坯表面以3～8℃/s的冷却速度冷却。同样，专利号为201810964557.5的专利技术专利，公开了一种消除冷轧基料铸坯角部横裂纹的方法，通过整体强冷足辊段内的铸坯，使铸坯表层析出物固溶于基体中。申请号为201210348907.8和201810964557.5的专利技术专利与申请号201010259985.1的专利思想类似，同样采用整体增大二冷高温区内连铸坯的冷却水量实现其角部强冷。实际实施过程，同样存在引发铸坯表面纵裂纹、改变铸坯凝固末端位置、以及角部局部强冷却效果不佳的缺点。
[0008]专利号为201510005720.1的专利技术专利，公开了一种在连铸机窄面足辊区下方的立弯段两侧，安装适应铸坯宽度变化且水量独立调控的针对铸坯角部强喷淋冷却系统，强冷细化铸坯角部组织晶粒。针对铸坯角部强冷却的喷淋架是通过一水平驱动装置，实现其喷嘴对准不同宽度的铸坯角部强喷淋冷却。然而，实际板坯连铸立弯段内的空间狭小，难以在其内增加伸缩控制驱动装置实现对喷淋架的整体水平移动。同时，立弯段为高温蒸汽环境，驱动结构难以长时间服役。
[0009]鉴于专利号为201510005720.1专利喷淋架难以驱动的不足，专利号为201510534316.3的专利技术专利，公开了一种通过在连铸机窄面足辊区的末端加装3～7组针对铸坯内弧与外弧角部强喷淋冷却的喷嘴，以强冷却铸坯角部的连铸坯角部组织晶粒细化的控制系统及方法。在该专利中，强冷却喷淋架以固定连接方式安装在窄面足辊的下方。但在实际生产中，结晶器及其窄面足辊延长喷淋架需由天车吊装入连铸机狭小的铸流内，在装入时，极易因天车晃动而撞坏该延长强冷却喷淋架。同时，带有延长强冷却喷淋架的结晶器停放需新建专用的结晶器存放台。
[0010]而专利号为201810329636.9的专利技术专利，公开了一种微合金钢薄板坯角部裂纹控制装备与工艺，该控制装备包括新增结晶器窄面下口强喷淋系统，使薄板坯角部以20℃/s～35℃/s的平均冷却速度强冷却铸坯边角部，从而弥散薄板坯角部微合金碳氮化物析出，并细化薄板坯角部组织晶粒。但薄板坯连铸机与常规板坯、宽厚板坯、以及特厚板坯连铸机的结构相差较大，薄板坯连铸机结晶器窄面下方无足辊结构，该专利仅需在薄板坯结晶器窄面下方增加一组针对铸坯内弧与外弧角部强冷喷淋的交错式布局喷淋架即可。而常规板坯、宽厚板坯、以及特厚板坯连铸机的窄面下方是带有侧导辊、窄面喷嘴等复杂结构的窄面足辊。专利号为201820702023.0的专利技术专利，同样公开了一种与专利号为201810329636.9相似、在薄板坯结晶器窄面下方增加一组针对薄板坯内弧与外弧角部交错式布局的强冷喷淋结构，其亦仅适用于薄板坯连铸机。
[0011]专利号为201911192737.7的专利技术专利，公开了一种控制连铸板坯角部奥氏体晶粒尺寸的方法和装置。该装置通过缩短结晶器窄面铜板，并在其下方足辊区安装多排强喷淋喷嘴。其中，上部喷嘴向下倾斜与铸坯表面成30～80
°
夹角，下部喷嘴垂直铸坯表面喷淋，提
高铸坯出结晶器后窄面的冷却强度，细化连铸坯角部奥氏体晶粒。但该足辊强喷淋装置亦是强冷却整个铸坯窄面。同时，其延长的喷淋结构，亦与专利号为201510534316.3的专利技术专利类似，不利于结晶器上线安装。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于板坯连铸机窄面足辊的铸坯角部喷淋冷却结构，喷淋冷却结构设置在出结晶器后窄面足辊框架上，其特征在于：包括供水独立于原有中间边部喷嘴组件、针对铸坯内弧与外弧窄面角部的边部喷淋组件，所述边部喷淋组件通过外部供水管路与二冷水阀站内的二冷主供水管道相连，所述外部供水管路由主供水管道依次安装有截止阀、调节阀、流量计；所述边部喷淋组件包括设置在窄面足辊框架内的边部喷淋供水通道；边部喷淋供水通道平行于原有中间边部喷嘴组件的供水通道；所述边部喷淋供水通道竖直通至原有中间边部喷嘴组件的供水通道的最上面的或者倒数第二个边部喷嘴高度平齐；在原有中间边部喷嘴组件的同侧足辊面的同一高度两侧安装边部喷淋组件的边部喷淋管，各边部喷淋管与所述边部喷淋供水通道相连通，每个边部喷淋管的末端均安装有边部喷嘴。2.根据权利要求1所述的基于板坯连铸机窄面足辊的铸坯角部喷淋冷却结构，其特征在于：在窄面足辊框架背面对应边部喷淋供水通道的位置设有接水点，上述外部供水管路铺设至结晶器振动框架附近再分成两路，分别与结晶器两侧窄面足辊的边部喷淋供水通道接水点连接。3.根据权利要求1所述的基于板坯连铸机窄面足辊的铸坯角部喷淋冷却结构，其特征在于：所述窄面足辊框架的下部密封焊接有窄面足辊延长框架，所述窄面足辊延长框架内横向设有横向供水连通水道，所述窄面足辊延长框架在竖直方向设有与2条边部喷淋供水通道相连通的边部喷淋供水通道；所述接水点与外部供水管路相连接。4.根据权利要求2或3所述的基于板坯连铸机窄面足辊的铸坯角...

【专利技术属性】
技术研发人员：李召岭，蔡兆镇，李兴才，邓志勇，刘佳，王晓晶，史辰庭，孙福来，
申请(专利权)人：天津钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：