專利名稱：一種提高連鑄坯質(zhì)量的方法及震動(dòng)支撐輥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬連續(xù)鑄造領(lǐng)域，特別涉及提高連鑄坯質(zhì)量的方法及震動(dòng)支撐輥裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有鋼的連鑄生產(chǎn)技術(shù)中，由于選分結(jié)晶所造成的連鑄坯中心質(zhì)量降低，尤其是高合金鋼、高碳鋼連鑄坯所產(chǎn)生的中心偏析、中心縮孔、中心疏松等問題是影響后部軋材質(zhì)量的核心問題。為了解決上述問題，長期以來在該技術(shù)方面開發(fā)了許多專利和技術(shù)，這些專利和技術(shù)主要分為兩類一是電磁攪拌技術(shù)；二是凝固末端輕壓下或鑄軋技術(shù)。中國專利專利號(hào)ZL99250649.2和ZL 01106053.0都是連鑄結(jié)晶器電磁攪拌器的典型使用方法，它們的特征都是在連鑄結(jié)晶器的外側(cè)放置電磁感應(yīng)線圈或攪拌器，當(dāng)電磁感應(yīng)線圈或攪拌器通入一定頻率的交變電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電磁場，該磁場穿透結(jié)晶器銅板和金屬凝固殼并在液態(tài)金屬中產(chǎn)生感生電流，液態(tài)金屬相當(dāng)于一載流體，該載流體又受磁場作用，便在載流體中產(chǎn)生電磁力，從而使液態(tài)金屬產(chǎn)生強(qiáng)迫對(duì)流，流動(dòng)的液態(tài)金屬將沖刷凝固殼的前沿，并折斷和破碎樹枝晶，這些折斷和破碎樹枝晶將成為以后等軸晶生長的核心，從而達(dá)到了電磁攪拌器提高鑄坯等軸晶率的目的。
電磁攪拌器的應(yīng)用是提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的有效方法。但其在使用中也存在一定的缺點(diǎn)，一是電磁攪拌容易使鑄坯產(chǎn)生“白亮帶”或負(fù)偏析帶，影響了鑄坯性能的均勻性；二是電磁攪拌器穿透金屬殼后的能量損失大，而且隨著連鑄坯坯殼的變厚，電磁場穿透金屬殼所損失的能量也越大，效果降低。
為了有效改善鑄坯中心的偏析、疏松和縮孔等缺陷，中國專利專利號(hào)CN1393308A提供了一種連鑄輕壓下的方法及裝置，其特點(diǎn)是用2個(gè)以上的實(shí)施輕壓下的壓輥在鑄坯凝固末端實(shí)施一個(gè)小的壓下量，以消除凝固過程末期形成的中心疏松和偏析。達(dá)到提高連鑄坯質(zhì)量的目的。該技術(shù)在實(shí)施過程中存在兩個(gè)問題一是在連鑄坯凝固末端需要增加龐大的輕壓下裝置；二是小的輕壓下量對(duì)消除凝固末期形成的中心疏松和偏析作用不大，而較大的輕壓下量對(duì)一些裂紋敏感性較強(qiáng)的鋼種又會(huì)造成鑄坯凝固前沿裂紋的產(chǎn)生，不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供通過結(jié)構(gòu)簡單、易控制的震動(dòng)支撐輥裝置來提高連鑄坯中心等軸晶率以達(dá)到明顯改善連鑄坯中心縮孔和疏松、減少偏析且有效避免了凝固末端輕壓下所造成的軋制裂紋產(chǎn)生，從而提高連鑄坯質(zhì)量的方法。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明的具體解決方案為該方法通過緊貼在連鑄坯外壁的震動(dòng)支撐輥在保持與連鑄坯凝固殼表面同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，在震動(dòng)發(fā)生源的驅(qū)動(dòng)下做垂直于鑄坯厚度方向或平行于拉坯方向的震動(dòng)，并通過接觸將這種震動(dòng)傳輸給帶液芯的凝固殼，其中震動(dòng)支撐輥的振幅為0.01-1.0mm，振頻為10-1000赫茲。
上述方法所用的震動(dòng)支撐輥裝置由緊貼在連鑄坯外壁的震動(dòng)支撐輥、與其相連接的震動(dòng)傳輸管線以及震動(dòng)發(fā)生源組成。
根據(jù)所連鑄的鋼種特性不同，將震動(dòng)支撐輥直接放置在結(jié)晶器末端、連鑄機(jī)二冷區(qū)的中部或放置在接近連鑄坯凝固的末端中的任意一個(gè)部位。還可放置在上述三個(gè)部位中任意兩個(gè)部位或同時(shí)放置。
本發(fā)明另外解決方案為在方坯連鑄過程中在鑄坯外壁放置2組震動(dòng)支撐輥?；蛟诎迮鬟B鑄過程中可以在鑄坯外壁放置1組或2組震動(dòng)支撐輥。
直接利用鑄機(jī)支撐輥列中原有的足輥或扇形段支撐輥代替震動(dòng)支撐輥。即將震動(dòng)直接傳輸給鑄機(jī)原有的一組或多組支撐輥。
采用震動(dòng)支撐格柵板代替震動(dòng)支撐輥。
采用震動(dòng)支撐輥與電磁攪拌器聯(lián)合使用，以增強(qiáng)枝晶破碎能力。
根據(jù)所連鑄的鋼種特性不同和使用位置的不同，震動(dòng)支撐輥的振幅為0.01-1.0mm，振頻為10-1000赫茲。因?yàn)楸狙b置在使用過程中，可根據(jù)鋼種特性的不同以及凝固殼厚度的不同(即連鑄機(jī)的不同位置)，使用的不同參數(shù)。如在結(jié)晶器末端，由于鑄坯初生凝固殼較薄且溫度很高，凝固殼不能承受較高的外力，因此在振動(dòng)參數(shù)的選擇上可選用小振幅、小振頻參數(shù)，振幅可選用0.01-0.5mm、振頻可選用10-200赫茲。當(dāng)本裝置放置在連鑄機(jī)的二冷區(qū)或凝固末端時(shí)，由于凝固殼厚度增加，凝固殼抵抗外力的能力增強(qiáng)，加上震動(dòng)需要穿透凝固殼的能量增加，因此，在振動(dòng)參數(shù)的選擇上可選用大振幅、大振頻參數(shù)，振幅可選用0.1-1.0mm、振頻可選用30-1000赫茲。另外，由于高碳鋼、高合金鋼凝固過程中樹枝晶生長比較發(fā)達(dá)，因此可選用小振頻、大振幅；而低碳鋼、低合金鋼由于凝固過程中樹枝晶生長比較不發(fā)達(dá)，因此可選用大振頻、小振幅。
另外，震動(dòng)支撐輥裝置適用于有色金屬的連續(xù)鑄造。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有通過結(jié)構(gòu)簡單、易控制的震動(dòng)支撐輥裝置來提高連鑄坯中心等軸晶率以達(dá)到明顯改善連鑄坯中心縮孔和疏松、減少偏析且有效避免了凝固末端輕壓下所造成的軋制裂紋產(chǎn)生，從而提高連鑄坯質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。具體為凝固殼凝固前沿生長的樹枝晶在震動(dòng)的作用下將被折斷和破碎，這不僅有效的抑制了凝固殼以樹枝晶方式的生長，而且被折斷和破碎的樹枝晶也將成為連鑄坯中心等軸晶生長的核心。以此達(dá)到提高連鑄坯中心等軸晶率、減少鑄坯偏析的目的。當(dāng)震動(dòng)支撐輥裝置放置在結(jié)晶器末端和二冷區(qū)時(shí)，其依靠折斷和破碎枝晶來提高等軸晶形核的核心來提高等軸晶率。而當(dāng)震動(dòng)支撐輥裝置放置在凝固末端時(shí)，其不僅能夠起到折斷和破碎枝晶的作用，同時(shí)由于震動(dòng)使沒有完全凝固的液相被強(qiáng)制流動(dòng)起來，因此對(duì)末端凝固所形成的縮孔和疏松將起到有效的填充作用。相比較而言，震動(dòng)支撐輥裝置的采用可以克服電磁攪拌使用不當(dāng)所造成的凝固過程負(fù)偏析的產(chǎn)生，以達(dá)到提高等軸晶率的目的；同時(shí)可改善鑄坯中心縮孔和疏松，且有效避免了凝固末端輕壓下所造成的軋制裂紋的產(chǎn)生。


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附圖1是本發(fā)明震動(dòng)支撐輥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是本發(fā)明震動(dòng)破碎和折斷樹枝晶的剖面示意圖。
附圖3是本發(fā)明支撐輥放置在結(jié)晶器末端的剖面示意圖。
附圖4是震動(dòng)支撐輥放置在二冷區(qū)中部的剖面示意圖。
附圖5是本發(fā)明震動(dòng)支撐輥放置在凝固末端的剖面示意圖。
附圖6是本發(fā)明2組震動(dòng)支撐輥放置在結(jié)晶器末端和凝固末端組合使用時(shí)的剖面示意圖。
附圖7是本發(fā)明用足輥或扇形段支撐輥代替震動(dòng)支撐輥時(shí)的剖面示意圖。
附圖8是本發(fā)明用震動(dòng)格柵板代替震動(dòng)支撐輥時(shí)的剖面示意圖。
附圖9是本發(fā)明震動(dòng)支撐輥與電磁攪拌器組合使用時(shí)的剖面示意圖。
上述附圖中，1是震動(dòng)支撐輥，2是震動(dòng)傳輸管線，3是震動(dòng)發(fā)生源，4是鑄坯凝固殼，5是鑄坯液芯，6是凝固前沿生長的樹枝晶，7是水冷結(jié)晶器，8是足輥，9是二冷扇形支撐段，10是震動(dòng)格柵板，11是電磁攪拌器。
具體實(shí)施例方式
圖1中，震動(dòng)支撐輥裝置由緊貼在連鑄坯四壁的震動(dòng)支撐輥1，并與其相連接的震動(dòng)傳輸管線2以及震動(dòng)發(fā)生源3組成。
圖2中，通過緊貼在連鑄坯四壁的震動(dòng)支撐輥1在保持與連鑄坯凝固殼4表面同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，在震動(dòng)發(fā)生源3的驅(qū)動(dòng)下做垂直于鑄坯厚度方向或平行于拉坯方向的高頻小振幅震動(dòng)，并通過接觸將這種震動(dòng)傳輸給帶液芯5的凝固殼4。凝固殼凝固前沿生長的樹枝晶6在這種震動(dòng)的作用下將被折斷和破碎。震動(dòng)支撐輥1的振幅為0.2mm，振頻為50赫茲。震動(dòng)電源3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
圖3是本發(fā)明1組支撐輥1放置在結(jié)晶器末端，鋼種為80號(hào)鋼，震動(dòng)支撐輥1的振幅為0.2mm，振頻為50赫茲。震動(dòng)電源3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
圖4是震動(dòng)1組支撐輥1放置在二冷區(qū)內(nèi)，鋼種為60Si2Mn，震動(dòng)支撐輥1的振幅為0.3mm，振頻為200赫茲。震動(dòng)電源3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是液壓驅(qū)動(dòng)。
圖5是本發(fā)明1組震動(dòng)支撐輥放置1在凝固末端，鋼種為GCr15，震動(dòng)支撐輥1的振幅為0.4mm，振頻為100赫茲。震動(dòng)電源3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
圖6是本發(fā)明2組震動(dòng)支撐輥1放置在結(jié)晶器末端和凝固末端組合使用，鋼種為GCr15，震動(dòng)支撐輥1的振幅為0.2mm，振頻為100赫茲。震動(dòng)電源3的動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
圖7中，直接利用鑄機(jī)支撐輥列中原有的足輥8或扇形段支撐輥9代替震動(dòng)支撐輥1。即將震動(dòng)直接傳輸給鑄機(jī)原有的一組或多組支撐輥。鋼種為45號(hào)鋼，震動(dòng)支撐輥1的振幅為0.2mm，振頻為100赫茲。震動(dòng)電源3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是液壓驅(qū)動(dòng)。
圖8中，采用1組震動(dòng)支撐格柵板10代替1組震動(dòng)支撐輥1。鋼種為16Mn，震動(dòng)支撐輥1的振幅為0.2mm，振頻為50赫茲。震動(dòng)電源3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
圖9中，采用1組震動(dòng)支撐輥1與1組電磁攪拌器11聯(lián)合使用以增強(qiáng)枝晶破碎能力。鋼種為60Si2Mn，震動(dòng)支撐輥1的振幅為0.2mm，振頻為50赫茲。震動(dòng)電源3的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種提高連鑄坯質(zhì)量的方法，其特征在于通過緊貼在連鑄坯外壁的震動(dòng)支撐輥(1)在保持與連鑄坯凝固殼(4)表面同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，在震動(dòng)發(fā)生源(3)的驅(qū)動(dòng)下做垂直于鑄坯厚度方向或平行于拉坯方向的震動(dòng)，并通過接觸將這種震動(dòng)傳輸給帶液芯(5)的凝固殼(4)，其中震動(dòng)支撐輥(1)的振幅為0.01-1.0mm，振頻為10-1000赫茲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高連鑄坯質(zhì)量的方法所用的震動(dòng)支撐輥裝置，其特征在于它由緊貼在連鑄坯外壁的震動(dòng)支撐輥(1)、與其相連接的震動(dòng)傳輸管線(2)以及震動(dòng)發(fā)生源(3)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的震動(dòng)支撐輥裝置，其特征在于將震動(dòng)支撐輥(1)直接放置在結(jié)晶器(7)的末端、連鑄機(jī)二冷區(qū)的中部或接近連鑄坯凝固的末端中的任意一個(gè)部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的震動(dòng)支撐輥裝置，其特征在于將震動(dòng)支撐輥(1)放置在上述三個(gè)部位中任意兩個(gè)部位或同時(shí)放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的震動(dòng)支撐輥裝置，其特征在于在鑄坯外壁放置1組或2組震動(dòng)支撐輥(1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的震動(dòng)支撐輥裝置，其特征在于震動(dòng)支撐輥(1)為足輥(8)或扇形段支撐輥(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4述的震動(dòng)支撐輥裝置，其特征在于震動(dòng)支撐格柵板(10)代替震動(dòng)支撐輥(1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的震動(dòng)支撐輥裝置，其特征在于震動(dòng)支撐輥(1)與電磁攪拌器(11)聯(lián)合使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的震動(dòng)支撐輥裝置，其特征在于適用于有色金屬的連續(xù)鑄造。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬連續(xù)鑄造領(lǐng)域，特別涉及提高連鑄坯質(zhì)量的方法及震動(dòng)支撐輥裝置。該方法通過緊貼在連鑄坯殼外壁的震動(dòng)支撐輥在保持與連鑄坯表面同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，在震動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)下做垂直于鑄坯厚度方向或平行于拉坯方向的震動(dòng)，并通過接觸將這種震動(dòng)傳輸給帶液芯的凝固殼。上述方法所用的震動(dòng)支撐輥裝置由緊貼在連鑄坯外壁的震動(dòng)支撐輥、與其相連接的震動(dòng)傳輸管線以及震動(dòng)發(fā)生源組成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有通過結(jié)構(gòu)簡單、易控制的震動(dòng)支撐輥裝置來提高連鑄坯中心等軸晶率以達(dá)到明顯改善連鑄坯中心縮孔和疏松、減少偏析且有效避免了采用凝固末端輕壓下所造成的軋制裂紋產(chǎn)生，從而改善連鑄坯質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22D11/11GK1586767SQ200410069058
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月19日
發(fā)明者張慧, 干勇, 趙沛, 鄭學(xué)然, 王玫, 仇圣桃, 胡坤太, 陶宏棟 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院