專利名稱：圓坯連鑄方法和圓坯連鑄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圓坯連鑄方法和圓坯連鑄系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圓管坯的質(zhì)量在無縫鋼管生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用，通常使用圓坯連鑄的方式生產(chǎn)圓管坯。連鑄圓管坯的內(nèi)部質(zhì)量直接影響著鋼管質(zhì)量及軋管的成材率。尤其是當(dāng)連鑄圓管坯存在中心裂紋等內(nèi)部缺陷時，極易造成圓管坯在穿管時產(chǎn)生內(nèi)折疊(即鋼管內(nèi)表面存在著重疊層)缺陷。如果能夠消除連鑄坯的中心裂紋，則將顯著減少甚至消除軋管內(nèi)折疊缺陷， 可以大幅度提高軋管成材率。連鑄過程中，如圖1所示，來自鋼包1的鋼水從中間包2中澆注至管式圓坯結(jié)晶器 3，形成未完全凝固的鑄坯，然后將該未完全凝固的鑄坯以一定的拉速從管式圓坯結(jié)晶器3 中拉出并依次經(jīng)過二次冷卻區(qū)和空冷區(qū)9，最后得到完全凝固的鑄坯。繼續(xù)拉動鑄坯并在拉矯段10和水平段11進(jìn)行拉矯和整型，從而得到圓管坯。其中，在二次冷卻區(qū)中依次設(shè)置有多個噴淋冷卻段，每個噴淋冷卻段設(shè)置有多個噴霧冷卻裝置，以對鑄坯進(jìn)行噴水冷卻(即二次冷卻)。各噴淋冷卻段的冷卻強(qiáng)度(例如單位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度或者比水量)的控制非常關(guān)鍵。如果控制不好，由于圓管坯的比表面積較小，散熱較其它形狀斷面的鑄坯慢，連鑄鋼水經(jīng)結(jié)晶器凝固后形成的帶液芯凝固坯殼通過二次冷卻區(qū)時，坯殼外表面溫度低，中心液體溫度高，在凝固前沿固液界面處的強(qiáng)度和塑性均較低，連鑄圓管坯受到的因鑄坯冷卻不均造成熱應(yīng)力的影響較敏感。因此，連鑄圓管坯產(chǎn)生中心裂紋、中間裂紋等內(nèi)部缺陷的趨向性均高于其它斷面形狀的鑄坯。又由于用于連鑄圓管坯的34CrMo4、30CrMo等氣瓶鋼屬于中碳鉻鉬合金鋼，導(dǎo)熱性差。若連鑄時冷卻強(qiáng)度太大，則會增大鑄坯斷面上從內(nèi)向外的溫差，因而會產(chǎn)生的較大熱應(yīng)力。這將增加鑄坯產(chǎn)生中心裂紋、中間裂紋等內(nèi)部缺陷的趨勢。特別地，鑄坯斷面尺寸越大，越易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋缺陷。但如果連鑄冷卻強(qiáng)度不足，將造成凝固坯殼薄，導(dǎo)致鑄坯在高溫下的強(qiáng)度低，使得坯殼發(fā)生蠕變而產(chǎn)生鼓肚。這將導(dǎo)致枝晶間雜質(zhì)富集的鋼液向液相穴的芯部移動，進(jìn)而產(chǎn)生疏松、偏析、縮孔等內(nèi)部缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是消除或減少圓管坯中心裂紋、疏松、偏析等內(nèi)部缺陷。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明 提供一種圓坯連鑄方法，該方法包括將鋼水從中間包澆注至管式圓坯結(jié)晶器，形成未完全凝固的鑄坯，然后將該未完全凝固的鑄坯以拉速V。 從管式結(jié)晶器中拉出并依次經(jīng)過二次冷卻區(qū)和空冷區(qū)，以得到完全凝固的鑄坯，其中，在二次冷卻區(qū)中使用依次設(shè)置的五個噴淋冷卻段進(jìn)行二次冷卻，所述五個噴淋冷卻段的單位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度(L/(min · m2))分別為鄧=166VC2 +196VC+19，q2 =407V(2+173Vc+63 ^3 = 104FC2 + 63Fe + 22 ,^4 = 48FC2+41FC+8 ，
q5=-2V2c+51Vc-6。本發(fā)明還提供一種圓坯連鑄系統(tǒng)，該圓坯連鑄系統(tǒng)包括管式結(jié)晶器、二次冷卻區(qū)、 空冷區(qū)、拉矯段和水平段，鋼水從所述中間包澆注至所述管式圓坯結(jié)晶器，形成未完全凝固 的鑄坯，該未完全凝固的鑄坯以拉速V。從所述管式圓坯結(jié)晶器中拉出并依次經(jīng)過所述二次 冷卻區(qū)和所述空冷區(qū)，以得到完全凝固的鑄坯，并依次經(jīng)過所述拉矯段和所述水平段進(jìn)行 拉矯和整型，其中，所述二次冷卻區(qū)包括五個噴淋冷卻段，每個噴淋冷卻段包括多個可調(diào)節(jié) 強(qiáng)度的噴嘴，所述五個噴淋冷卻段的単位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度(L/(min*m2))分別為 qr = 166VC2 +196 に +19 ,q2 = 407VC2 +173Vc + 63 ’q3=l04Vf + 63Vc + 22 ,q4 = 4SVC2 + 4IFc +8 ,q5 = -IW1c + 5-6。通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案，根據(jù)拉速確定沿連鑄方向設(shè)置的不同噴淋段的単位 面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度，能夠在連鑄坯殼凝固、冷卻并逐漸變厚的過程中使坯殼冷卻均勻， 從而有效減少凝固坯殼的內(nèi)外溫差，降低坯殼的熱應(yīng)力，防止大圓管坯產(chǎn)生中心裂紋等內(nèi) 部缺陷。另外，通過合理分配冷卻強(qiáng)度，能夠總體上采用更小的冷卻強(qiáng)度，從而減少鑄坯產(chǎn) 生熱裂紋的幾率；同時可使凝固速度減緩，有效抑制柱狀晶生長、減小柱狀晶區(qū)寬度并擴(kuò)大 中心等軸晶區(qū)寬度，從而防止鑄坯形成穿晶結(jié)構(gòu)，以明顯改善圓管坯內(nèi)部結(jié)晶組織結(jié)構(gòu)、消 除中心裂紋、減輕中心偏析和中心疏松。本發(fā)明的圓坯連鑄方法可使大圓坯中心疏松< 1.0級、中心偏折<0.5級，還可以 消除鑄坯的中心裂紋、中間裂紋等其它內(nèi)部缺陷，從而消除了因連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量不良造成 的圓管坯穿管時產(chǎn)生的內(nèi)折疊缺陷，因而大幅度提高了軋管成材率。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是顯示圓坯連鑄過程的示意圖。附圖標(biāo)記說明1 鋼包2:中間包3:管式圓坯結(jié)晶器 4:第一噴淋冷卻段5 第二噴淋冷卻段 6 第三噴淋冷卻段7:第四噴淋冷卻段 8:第五噴淋冷卻段9 空冷區(qū)10 拉矯段11 水平段
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用干限制本發(fā)明。本發(fā)明的圓坯連鑄方法包括將鋼水從中間包澆注至管式圓坯結(jié)晶器，形成未完 全凝固的鑄坯，然后將該未完全凝固的鑄坯以拉速V。從管式結(jié)晶器中拉出并依次經(jīng)過二次 冷卻區(qū)和空冷區(qū)，最后得到完全凝固的鑄坯，其中，在二次冷卻區(qū)中使用依次設(shè)置的五個噴淋冷卻段進(jìn)行二次冷卻，所述五個噴淋冷卻段的單位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度(L/(min -m2)) 分別為仏=166R2 +196VC +19 ,q2 = 407VC2 +173Fc+63 ^3 =104FC2+63Fe+22 g4 = 48 ζ2 +41Fc+8 ,q5 = -23F/ +SlVc ~6 ο本發(fā)明還提供一種圓坯連鑄系統(tǒng)，該圓坯連鑄系統(tǒng)包括管式結(jié)晶器、二次冷卻區(qū)、 空冷區(qū)、拉矯段和水平段，鋼水從所述中間包澆注至所述管式圓坯結(jié)晶器，形成未完全凝固的鑄坯，該未完全凝固的鑄坯以拉速V。從所述管式圓坯結(jié)晶器中拉出并依次經(jīng)過所述二次冷卻區(qū)和所述空冷區(qū)，以得到完全凝固的鑄坯，并依次經(jīng)過所述拉矯段和所述水平段進(jìn)行拉矯和整型，其中，所述二次冷卻區(qū)包括五個噴淋冷卻段，每個噴淋冷卻段包括多個可調(diào)節(jié)強(qiáng)度的噴嘴，所述五個噴淋冷卻段的單位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度(L/(min·!!!2))分別為 qx = 166VC2 +196VC+19 ,q2 = 407KC2 +173Fe+63 ，q3 = 104VC2 + 63VC + 22 ’q4 = 48F/ + 41 Kc + 8 略=-23FC2 + 5 IFc — 6。其中，根據(jù)不同的圓坯直徑可以選擇不同冷卻面積(長度、寬度)的噴淋冷卻段。 例如，連鑄較大直徑的圓坯時，使用L1、L2、L3、L4和L5較大的鑄機(jī)；反之亦然。優(yōu)選地，所述五個噴淋冷卻段的長度可以分別為:L1 = 0. 3-0. 5m、L2 = 0. 2-0. 6m、L3 = 0. 3-0. 6m、L4 =1. 5-3. 5m、L5 = 2. 0-4. 0m。另外，噴淋冷卻段的寬度也可以隨圓坯直徑相應(yīng)調(diào)整(例如噴淋冷卻段的寬度可以與圓坯直徑相同)其中，V?？梢詾?. 2-0. 7m/min，該拉速完全適于常規(guī)的圓坯連鑄工藝使用。另外， 所述鑄坯可以為各種適當(dāng)?shù)匿摰蔫T坯，例如可以是氣瓶鋼鑄坯。優(yōu)選地，所述氣瓶鋼可以為中碳鉻鉬合金鋼。另外，本發(fā)明可以適用于大多數(shù)圓管坯的連鑄，所述鑄坯的直徑可以為 388-450mm。下面以34CrMo4和30CrMo為例說明本發(fā)明的圓坯連鑄方法。實(shí)施例1使用34CrMo4連鑄直徑為430mm的圓管坯。其中，管式圓坯結(jié)晶器上口尺寸443mm， 下口尺寸440mm，長度700mm ；二次冷卻區(qū)中第一噴淋冷卻段4、第二噴淋冷卻段5、第三噴淋冷卻段6、第四噴淋冷卻段7、第五噴淋冷卻段8的長度分別為0. 35m、0. 4m、0. 4m、2. Om和 3. Om ；各噴淋冷卻段的寬度相同，均為430mm。34CrMo4的成分如表1所示。表 權(quán)利要求
1.圓坯連鑄方法，該方法包括將鋼水從中間包澆注至管式圓坯結(jié)晶器，形成未完全凝固的鑄坯，然后將該未完全凝固的鑄坯以拉速V。從所述管式圓坯結(jié)晶器中拉出并依次經(jīng)過二次冷卻區(qū)和空冷區(qū)，以得到完全凝固的鑄坯，其特征在于，在二次冷卻區(qū)中使用依次設(shè)置的五個噴淋冷卻段進(jìn)行二次冷卻，所述五個噴淋冷卻段的單位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度(L/(min·!!!2))分別為 q, = 166VC2 +196VC+19 ,q2 = 407FC2 +1 IWc + 63 ，Ch = 104Fc.2 + 63VC + 22 ^4 = 48VC2 +41(+8,%= —23廠/ + 5 IKe - 6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓坯連鑄方法，其中，所述五個噴淋冷卻段的長度分別為L1 =0. 3-0. 5m、L2 = 0. 2-0. 6m、L3 = 0. 3-0. 6m、L4 = 1. 5-3. 5m、L5 = 2. 0-4. 0m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓坯連鑄方法，其中，所述拉速V。為0.2-0. 7m/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圓坯連鑄方法，其中，所述鑄坯為氣瓶鋼鑄坯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓坯連鑄方法，其中，所述氣瓶鋼為中碳鉻鉬合金鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圓坯連鑄方法，其中，所述中碳鉻鉬合金鋼為34CrMo4或 30CrMoo
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的圓坯連鑄方法，其中，所述鑄坯的直徑為 388-450mm。
8.—種圓坯連鑄系統(tǒng)，該圓坯連鑄系統(tǒng)包括管式結(jié)晶器、二次冷卻區(qū)、空冷區(qū)、拉矯段和水平段，鋼水從所述中間包澆注至所述管式圓坯結(jié)晶器，形成未完全凝固的鑄坯，該未完全凝固的鑄坯以拉速V。從所述管式圓坯結(jié)晶器中拉出并依次經(jīng)過所述二次冷卻區(qū)和所述空冷區(qū)，以得到完全凝固的鑄坯，并依次經(jīng)過所述拉矯段和所述水平段進(jìn)行拉矯和整型，其特征在于，所述二次冷卻區(qū)包括五個噴淋冷卻段，每個噴淋冷卻段包括多個可調(diào)節(jié)強(qiáng)度的噴嘴，所述五個噴淋冷卻段的單位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度(L/(min·!!!2))分別為 qx = 166FC2 +196FC+19 ，q2 二 407廠/ +173VC + 63 ,q, = 1 04Vl2 + 63V. + 22 ,q, 二 48(2 +AWc+^,qs= -23VC2 + 5 IKc - 6。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圓坯連鑄系統(tǒng)，其中，所述五個噴淋冷卻段的長度分別為L1 =0. 3-0. 5m、L2 = 0. 2-0. 6m、L3 = 0. 3-0. 6m、L4 = 1. 5-3. 5m、L5 = 2. 0-4. Om。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圓坯連鑄系統(tǒng)，其中，所述拉速V。為0.2-0. 7m/min。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圓坯連鑄系統(tǒng)，其中，所述鑄坯為氣瓶鋼鑄坯。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圓坯連鑄系統(tǒng)，其中，所述氣瓶鋼為中碳鉻鉬合金鋼。
13.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圓坯連鑄系統(tǒng)，其中，所述中碳鉻鉬合金鋼為34CrMo4或 30CrMoo
14.根據(jù)權(quán)利要求8-13中任意一項(xiàng)所述的圓坯連鑄系統(tǒng)，其中，所述鑄坯的直徑為 388-450mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圓坯連鑄方法，該方法包括將鋼水從中間包澆注至管式圓坯結(jié)晶器，形成未完全凝固的鑄坯，然后將該未完全凝固的鑄坯以拉速Vc從管式結(jié)晶器中拉出并依次經(jīng)過二次冷卻區(qū)和空冷區(qū)，最后得到完全凝固的鑄坯，其中，在二次冷卻區(qū)中使用依次設(shè)置的五個噴淋冷卻段進(jìn)行二次冷卻，所述五個噴淋冷卻段的單位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度(L/(min·m2))分別為本發(fā)明還提供一種圓坯連鑄系統(tǒng)。通過根據(jù)拉速確定沿連鑄方向設(shè)置的不同噴淋段的單位面積上的鑄坯冷卻強(qiáng)度，能夠在連鑄坯殼凝固、冷卻并逐漸變厚的過程中使坯殼冷卻均勻，防止大圓管坯產(chǎn)生中心裂紋等內(nèi)部缺陷。
文檔編號B22D11/22GK102343429SQ20101024056
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者吳國榮, 曾建華, 趙代瓊, 陳永 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團(tuán)研究院有限公司, 攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司