專利名稱：連鑄機(jī)扇形段鑄輥粘結(jié)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的板坯連鑄機(jī)設(shè)備及鑄坯質(zhì)量保障技術(shù)，特別是涉及降低連鑄輥表面粘結(jié)發(fā)生率的方法。
背景技術(shù)：
板坯連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，一般靠扇形段分節(jié)輥支撐并拉矯鑄坯。由于連鑄機(jī)多為弧形結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)過(guò)程中，由于鑄坯表面脫落的氧化鐵皮、保護(hù)渣殘留物、二冷水蒸發(fā)后殘留水垢等聚集物堆積在扇形段內(nèi)弧輥與連鑄坯形成的“夾角區(qū)”內(nèi)，如圖1所示。一部分聚集物被二冷水沖走，另一部分未被二冷水沖走的聚集物在連鑄輥的碾壓及連鑄坯的高溫作用下發(fā)生重熔或燒結(jié)，從而粘結(jié)在連鑄輥表面，久而久之形成堅(jiān)硬的粘結(jié)物。輥?zhàn)颖砻娴恼辰Y(jié)物會(huì)造成鑄輥與鑄坯之間摩擦力增大，從而增加拉坯阻力，損壞扇形段驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；同時(shí)較硬的粘結(jié)物附著在從動(dòng)輥表面，會(huì)導(dǎo)致從動(dòng)輥停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在鑄坯表面形成劃痕，造成連鑄坯表面缺陷。目前已有冶金工作者針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了研究，如申俊峰等人在包鋼科技發(fā)表的 “連鑄機(jī)足輥(也稱扇形段鑄輥)粘結(jié)物的調(diào)查分析”，對(duì)足輥附著物進(jìn)行了檢測(cè)分析，指出了鑄輥附著物對(duì)連鑄坯的質(zhì)量危害，但并未給出一種減少粘結(jié)物的有效方法。有研究指出， 降低輥溫度能有效減少粘輥發(fā)生率。目前連鑄機(jī)扇形段鑄輥均為空心水冷結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到冷卻輥體，降低粘結(jié)物重熔或燒結(jié)的發(fā)生率的目的。但由于連鑄過(guò)程本身的高溫特性，僅依靠該方法并不能完全杜絕和大幅度有效減少粘輥的發(fā)生。實(shí)際上，目前各鋼廠除定期換扇形段進(jìn)行離線修磨外，并沒(méi)有其它專門(mén)針對(duì)該問(wèn)題的解決方法。根據(jù)大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與檢測(cè)分析，當(dāng)扇形段鑄輥表面覆蓋有明顯的水膜時(shí)，此時(shí)能有效降低粘結(jié)的發(fā)生。鑄輥表面的水膜一方面降低了鑄輥溫度，另一方水膜起到“潤(rùn)滑” 作用，可有效減小粘結(jié)物的富集和重熔。根據(jù)這一原理，本發(fā)明專利提出了一種通過(guò)在鑄輥與鑄坯接觸處覆蓋水膜，以減少鑄輥表面黏結(jié)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服連鑄機(jī)扇形段鑄輥表面富集聚集物形成堅(jiān)硬的粘結(jié)物，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行和鑄坯質(zhì)量問(wèn)題，提供一種在連鑄生產(chǎn)中降低連鑄扇形段輥表面富集粘結(jié)物的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是在連鑄扇形段輥表面上安裝一組特定角度的噴水裝置，其向連鑄扇形段輥表面噴射冷卻水，從而使其表面覆蓋一層“水膜”，即使高溫鑄輥被水潤(rùn)濕。水膜一方面降低了鑄輥溫度，另一方面在連鑄坯和鑄輥之間形成潤(rùn)滑作用，本發(fā)明主要靠如下方法實(shí)現(xiàn)。在弧形連鑄機(jī)彎曲段、矯直段和水平段前的扇形段的內(nèi)弧輥附近安裝氣霧噴水裝置，向其輥表面噴射氣霧冷卻水，起到防止粘結(jié)物富集在連鑄輥上的作用。
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在上述方法中，所述的噴嘴在每?jī)蓚€(gè)輥之間布置有三個(gè)噴嘴，其中中間噴嘴為二次冷卻噴嘴，其為扁平噴嘴，其噴射范圍在寬度方向覆蓋整個(gè)鑄坯；邊部?jī)蓚€(gè)噴嘴為傾斜角度噴嘴噴射至連鑄輥上。所述的噴嘴安裝高度，在垂直于鑄坯寬面方向，安裝在比鑄輥直徑小30-60mm的范圍內(nèi)；噴嘴安裝寬度范圍，安裝在距鑄坯邊緣20_30mm的范圍內(nèi)。所述的噴嘴的噴射角度，扁平噴嘴噴射角度在垂直于鑄輥方向的噴射角α選取15° -30° ；傾斜角度噴嘴噴射角度在平行于鑄輥方向的噴射角β選取60° -110°。所述噴嘴的噴射壓力，為壓縮空氣氣壓大于0. 2Mpa，水流量0. 1-0. 51/min。在使用上述方法前，需要對(duì)原二冷水量進(jìn)行修正處理，其特征在于對(duì)原二冷水量采用W' i = Wi-B · (Hi · Ws)進(jìn)行修正處理；式中，W',為修正后的第i區(qū)二次冷卻水量； Wi為修正前的第i區(qū)冷卻水量，一般其由二次冷卻控制系統(tǒng)給出；a為修正參數(shù)，取值范圍 1. 0-2. 0 ;ni第i區(qū)的噴嘴個(gè)數(shù);ws單個(gè)噴嘴的水流平均值。本方法適用于主體框架采用多組密排分節(jié)輥支撐連鑄坯的連鑄機(jī)，特別適用于寬厚板坯連鑄過(guò)程。采用本發(fā)明的技術(shù)，可以顯著降低鑄輥表面粘結(jié)物的富集和粘結(jié)，從而降低扇形段分節(jié)輥清理頻率，延長(zhǎng)了扇形段檢修周期，從原來(lái)的8-10周檢修一次，延長(zhǎng)為 15-17周檢修一次，有效提高了扇形段作業(yè)壽命。與離線檢修方式相比，減少維修費(fèi)用達(dá) 30%以上，提高鑄機(jī)作業(yè)率2%以上。


圖1是鑄輥粘結(jié)物富集示意圖。圖2是本發(fā)明設(shè)計(jì)的噴嘴安裝示意圖。圖3噴嘴垂直鑄坯與鑄輥方向安裝位置。圖4噴嘴垂直鑄輥方向安裝位置。在圖中，(1)扇形段鑄輥，(2)鑄坯，(3)富集物，⑷噴嘴，α角為噴嘴垂直于輥方向的噴射角度，β角為噴嘴平行于輥方向的噴射角，(5)連鑄輥冷卻區(qū)域，(6)連鑄坯液
-I-H心。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，在每?jī)蓚€(gè)輥之間布置有三個(gè)噴嘴G)，其中中間噴嘴為二次冷卻噴嘴，其為扁平噴嘴，其噴射范圍能在寬度方向覆蓋整個(gè)鑄坯，通過(guò)向鑄坯噴射氣霧冷卻水， 起到冷卻鑄坯的作用。邊部?jī)蓚€(gè)冷卻采用傾斜角度噴嘴噴射氣霧，如圖3所示。冷卻水至連鑄輥上，起到防止粘結(jié)物富集在連鑄輥上的作用。(1)噴嘴的安裝位置本發(fā)明適用于主體框架采用多組密排分節(jié)輥支撐連鑄坯的連鑄機(jī)，特別適用于板坯連鑄過(guò)程。由于輥黏結(jié)現(xiàn)象主要發(fā)生在內(nèi)弧，特別易出現(xiàn)在彎曲段、矯直段和水平段的前半?yún)^(qū)域。因此，噴嘴安裝位置為弧形連鑄機(jī)彎曲段、矯直段和水平段前2-4個(gè)扇形段的內(nèi)弧。如圖4所示，上部為分節(jié)輥，下部為連鑄坯。根據(jù)連鑄坯從外至內(nèi)的凝固特性，鑄坯中心區(qū)域坯殼較薄，其受鑄輥夾持力后易發(fā)生變形，而邊角部坯殼較厚，不易產(chǎn)生變形。 因此，連鑄輥夾持力主要施加在連鑄坯表面的左右兩側(cè)，在連鑄輥邊部易產(chǎn)生粘結(jié)物聚集。 本發(fā)明僅對(duì)易發(fā)生粘結(jié)的區(qū)域進(jìn)行輥冷卻，在有效降低粘結(jié)物富集的同時(shí)確保了原有二冷工藝的穩(wěn)定性。一般噴嘴在鑄輥兩側(cè)距鑄坯邊緣20-30mm的范圍內(nèi)各安裝一個(gè)。
在高度方向，噴嘴要起到潤(rùn)濕鑄輥的作用，因此其安裝高度(垂直于鑄坯寬面方向)應(yīng)低于鑄輥直徑，一般取值比鑄輥直徑小30-60mm。(2)噴嘴參數(shù)本發(fā)明中選取扁平型氣霧冷卻噴嘴，噴嘴垂直于輥方向的噴射角度一般選取 15° -30°如圖3所示的α角，平行于輥方向的噴射角選取60° -110°，如圖4所示的β(3)氣霧冷卻水的比例和流量選取原則連鑄過(guò)程中一般采用氣霧冷卻方式進(jìn)行二次冷卻，即按一定比例混勻水與壓縮空氣，噴射向鑄坯表面，達(dá)到冷卻效果。與連鑄二次冷卻不同，本發(fā)明中的噴嘴噴出的氣霧冷卻水噴向鑄輥，主要起到“潤(rùn)濕”鑄輥的作用。本發(fā)明中采用混水閥將氣與水混勻，用氣壓帶動(dòng)水流噴向輥表面。本發(fā)明的冷卻對(duì)象為鑄輥，因此不同位置的氣壓和水流量均為固定值，其中壓縮空氣氣壓一般大于0. 2Mpa,噴嘴冷卻水量水流量0. 1-0. 51/min。(4) 二次冷卻水的調(diào)整由于作用在鑄輥上的水量會(huì)流至鑄坯表面，特別是噴射區(qū)域集中在鑄坯邊角部， 易引起連鑄坯角部過(guò)冷，從而引發(fā)角裂紋，因此需對(duì)原二冷水量進(jìn)行一定的修正處理。修正水量的計(jì)算方法如下式所示。w' i = w^a · Oii · ws)式中，i為修正后的第i區(qū)二次冷卻水量 ’Wi為修正前的第i區(qū)冷卻水量，一般其由二次冷卻控制系統(tǒng)給出；a為修正參數(shù)，取值范圍1. 0-2. 0 ;ni第i區(qū)的噴嘴個(gè)數(shù) ’Ws單個(gè)噴嘴的水流平均值。實(shí)施例連鑄機(jī)設(shè)備參數(shù)弧形板坯連鑄機(jī)，生產(chǎn)連鑄坯斷面寬度規(guī)格為1600mm、1800mm、 2100mm，厚度方向規(guī)格為180mm、200mm、250mm。流線長(zhǎng)度35. 5m，連鑄輥半徑230mm(弧形段)和300mm(矯直段與水平段)，共劃分二冷區(qū)8個(gè)。本發(fā)明實(shí)施中的具體參數(shù)為噴嘴噴射角度寬向噴射角度60°，噴嘴安裝位置距離板坯邊緣25mm，距板坯表面垂直距離180mm (弧形段)和250mm (矯直段與水平段)。連鑄機(jī)第5-8扇形段每個(gè)內(nèi)弧輥附近均安裝氣霧噴嘴。各噴嘴平均冷卻水量為0. 151/min。本發(fā)明應(yīng)用前，連鑄機(jī)第5-8段具有不同程度的輥表面粘結(jié)聚集物的現(xiàn)象，其中尤以第7段和第8段較為嚴(yán)重。由于粘結(jié)物富集原因引起的扇形段下線檢修周期約為3個(gè)月，甚至出現(xiàn)過(guò)第7段和第8段上線使用周期不足2個(gè)月就被替換下清理的情況。采用本發(fā)明后，有效抑制了輥表面粘結(jié)物聚集的現(xiàn)象，扇形段不需要因?yàn)檎辰Y(jié)物富集而下線檢修， 確保了連鑄坯拉坯阻力的均衡穩(wěn)定，保障了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，有效提高了連鑄機(jī)作業(yè)率。
權(quán)利要求
1.連鑄機(jī)扇形段鑄輥粘結(jié)的控制方法，其特征在于在弧形連鑄機(jī)彎曲段、矯直段和水平段前的扇形段的內(nèi)弧輥附近安裝氣霧噴水裝置，向其輥表面噴射氣霧冷卻水，起到防止粘結(jié)物富集在連鑄輥上的作用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的噴嘴在每?jī)蓚€(gè)輥之間布置有三個(gè)噴嘴 ，其中中間噴嘴為二次冷卻噴嘴，其為扁平噴嘴，其噴射范圍在寬度方向覆蓋整個(gè)鑄坯；邊部?jī)蓚€(gè)噴嘴為傾斜角度噴嘴噴射至連鑄輥上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的噴嘴安裝高度，在垂直于鑄坯寬面方向，安裝在比鑄輥直徑小30-60mm的范圍內(nèi)；噴嘴安裝寬度范圍，安裝在距鑄坯邊緣 20-30mm的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的噴嘴的噴射角度，扁平噴嘴噴射角度在垂直于鑄輥方向的噴射角α選取15° -30° ；傾斜角度噴嘴噴射角度在平行于鑄輥方向的噴射角β選取60° -110°。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述噴嘴的噴射壓力，為壓縮空氣氣壓大于 0. 2Mpa，7jC流量 0. 1-0. 51/min。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，需要對(duì)原二冷水量進(jìn)行修正處理，其特征在于對(duì)原二冷水量采用i = Wi-B · (Hi · Ws)進(jìn)行修正處理；式中，W' i為修正后的第i區(qū)二次冷卻水量％為修正前的第i區(qū)冷卻水量，一般其由二次冷卻控制系統(tǒng)給出；a為修正參數(shù)，取值范圍1. 0-2. 0 ;ni第i區(qū)的噴嘴個(gè)數(shù);ws單個(gè)噴嘴的水流平均值。
全文摘要
本發(fā)明涉及連鑄機(jī)設(shè)備及鑄坯質(zhì)保技術(shù)。由于坯表面脫落的鐵皮、保護(hù)渣殘留物、二冷水垢等聚集物堆積，一部分發(fā)生重熔或燒結(jié)，粘結(jié)鑄輥表面，形成堅(jiān)硬的粘結(jié)物，導(dǎo)致鑄輥停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為克服影響設(shè)備正常運(yùn)行和鑄坯質(zhì)量問(wèn)題，提供一種降低輥表面富集粘結(jié)物的方法。既在弧形連鑄機(jī)彎曲段、矯直段和水平段前的扇形段的內(nèi)弧輥附近安裝氣霧噴水裝置，向其輥表面噴射氣霧冷卻水，形成水膜，既降低了鑄輥溫度，又在連鑄坯和鑄輥之間形成潤(rùn)滑作用。本發(fā)明可降低扇形段分節(jié)輥清理頻率，從原來(lái)的8-10周檢修一次，延長(zhǎng)為15-17周檢修一次，有效提高了扇形段作業(yè)壽命。與離線檢修方式相比，減少維修費(fèi)用達(dá)30％以上，提高鑄機(jī)作業(yè)率2％以上。
文檔編號(hào)B22D11/22GK102423796SQ201110388210
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者吳波, 朱苗勇, 潘貽芳, 祭程, 蔡兆鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:天津鋼鐵集團(tuán)有限公司