專利名稱：基于坯殼拉拔規(guī)整理論的大錐度連鑄結(jié)晶器銅管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到鋼鐵鑄造領(lǐng)域，特別涉及到基于坯殼拉拔規(guī)整理論的大錐度連鑄結(jié)晶器銅管及其闡述初生坯殼生成方式和拉拔規(guī)整的理念。
背景技術(shù)：
連鑄過(guò)程中，鋼水在結(jié)晶器內(nèi)形成初生固態(tài)坯殼并隨著鑄坯的下行在銅管內(nèi)得到冷卻而不斷增加其厚度，鑄坯離開結(jié)晶器后，具有一定厚度的固態(tài)坯殼保持著內(nèi)部液態(tài)鋼水繼續(xù)下行到二冷室，具有足夠安全厚度無(wú)缺陷固態(tài)坯殼是結(jié)晶器內(nèi)冷卻形核和凝固的關(guān)鍵所在，是連鑄得以連續(xù)進(jìn)行最重要的條件。鋼水在結(jié)晶器內(nèi)得到冷卻凝固過(guò)程稱為一冷過(guò)程，結(jié)晶器是整個(gè)連鑄設(shè)備中最為重要的部件。結(jié)晶器銅管設(shè)計(jì)至關(guān)重要，不僅直接影響到生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而且對(duì)連鑄坯的表面質(zhì)量起到了決定性的作用。鋼水在結(jié)晶器上部彎月面處沿著銅管壁四周形成了初生的坯殼，由于鋼水比重與高溫固態(tài)坯殼相比較小，導(dǎo)致了初生坯殼的收縮，而且在隨后的包晶反應(yīng)過(guò)程中再次收縮， 使部分初生的固態(tài)坯殼離開銅管壁產(chǎn)生間隙，也稱為氣隙。氣隙熱阻巨大，一冷傳熱過(guò)程不能正常進(jìn)行，氣隙附近固態(tài)坯殼沒有得到持續(xù)有效的傳熱來(lái)增加坯殼厚度，當(dāng)鑄坯離開銅管約束后時(shí)候，達(dá)不到安全坯殼厚度，將造成二冷室漏鋼工藝事故或者鑄坯表面產(chǎn)生種種缺陷，嚴(yán)重影響連鑄的正常生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量。目前連鑄界在結(jié)晶器銅管設(shè)計(jì)中采用了鑄坯坯殼收縮理論，即固態(tài)坯殼在不斷的冷卻中密度提高造成了體積收縮，在整個(gè)固態(tài)坯殼上產(chǎn)生收縮，銅管內(nèi)腔上大下小的錐度曲線就是為了彌補(bǔ)固態(tài)坯殼溫度降引起的固態(tài)坯殼收縮而設(shè)計(jì)的。但是這個(gè)理論不能解釋為什么要使用較大錐度曲線才能保持鑄坯的正常生產(chǎn)，不能解釋結(jié)晶器為什么有較大的阻力和鑄坯表面為什么往往出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象，特別在圓坯生產(chǎn)過(guò)程中鑄坯表面凹陷較為嚴(yán)重。 現(xiàn)有的一冷設(shè)計(jì)思想理論不能指導(dǎo)當(dāng)代結(jié)晶器銅管的設(shè)計(jì)，當(dāng)高強(qiáng)高韌鋼種不斷出現(xiàn)，鋼中的碳含量不斷降低，合金含量上升，包晶反應(yīng)嚴(yán)重，鑄坯表面質(zhì)量難以控制，所以亟待需要一個(gè)新的理論來(lái)解釋一冷過(guò)程，從而有正確的理念來(lái)指導(dǎo)結(jié)晶器銅管的內(nèi)腔曲線設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用獨(dú)特大錐度連鑄結(jié)晶器銅管內(nèi)腔曲線設(shè)計(jì)，并且闡述了保護(hù)渣坯殼和金屬固態(tài)坯殼生成機(jī)理，通過(guò)大量的實(shí)踐和思考，建立了在結(jié)晶器銅管內(nèi)形成初生坯殼機(jī)理，并且闡述了通過(guò)拉拔來(lái)規(guī)整固態(tài)鑄坯消除氣隙的理論，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了新型的結(jié)晶器銅管曲線，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)基于坯殼拉拔規(guī)整理論的大錐度連鑄結(jié)晶器銅管，其特征在于，在銅管的上部采用大錐度設(shè)計(jì)，常規(guī)錐度約為1%，而新設(shè)計(jì)的錐度達(dá)到1.5% _2%，并且在從銅管上口到下面375mm銅管長(zhǎng)度范圍內(nèi)，銅管斜度具有的差值占到整個(gè)差值的65%以上。比如生產(chǎn) Φ280mm圓坯時(shí)候，銅管上下口直徑差值為4. 2mm，那么在上部的375mm的范圍內(nèi)差值就達(dá)到了 2. 73mm以上。闡述了保護(hù)渣坯殼和金屬坯殼生成機(jī)理，其特征在于，所述方法包括如下步驟1)金屬坯殼生成之前在結(jié)晶器銅管冷卻作用下，保護(hù)渣液渣層首先在銅管內(nèi)腔形成一用于穩(wěn)定傳熱的保護(hù)渣層，然后液態(tài)鋼水在這個(gè)保護(hù)渣層上形成初生坯殼；2)不斷增加厚度的坯殼通過(guò)銅管內(nèi)腔的整個(gè)下行過(guò)程中，在結(jié)晶器上下振動(dòng)形成的拉拔作用，將固態(tài)坯殼的凹陷產(chǎn)生的氣隙逐漸拉拔規(guī)整消除，同時(shí)將熔融的保護(hù)渣層擠入到氣隙中，配合拉拔達(dá)到消除氣隙的目的；3)在坯殼通過(guò)銅管下部的過(guò)程中，繼續(xù)通過(guò)拉拔作用造成坯殼緊密接觸銅管內(nèi)壁的條件，始終保持穩(wěn)定的一冷傳熱過(guò)程，使得固態(tài)坯殼不斷增加厚度，離開結(jié)晶器后達(dá)到安全的固態(tài)坯殼厚度，從而保證鑄坯的表面質(zhì)量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)坯殼的形成規(guī)律和收縮過(guò)程中的行為，采用不同于往常的設(shè)計(jì)，大大提高了銅管的錐度量，特別是在銅管彎月面下部的錐度。在初生坯殼的形成中，在固態(tài)坯殼上不可避免產(chǎn)生局部凹陷現(xiàn)象，必須在較短的距離上通過(guò)拉拔作用，將產(chǎn)生凹陷的坯殼規(guī)整成形，使坯殼沿著四周或者圓周上貼緊銅管，保持固態(tài)坯殼以正常規(guī)整矩形或者圓型形狀，在結(jié)晶器上下振動(dòng)中，逐步消除凹陷產(chǎn)生的氣隙，從而達(dá)到均勻一致的一冷傳熱。從結(jié)晶器出口后，至少達(dá)到安全坯殼厚度，以完美無(wú)暇的坯殼接受二冷過(guò)程的洗禮。


圖1是本發(fā)明所述的結(jié)晶器銅管的示意圖。圖2是本發(fā)明所述的錐度設(shè)計(jì)曲線圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明所述的基于坯殼拉拔規(guī)整理論的大錐度連鑄結(jié)晶器銅管，在彎月面下部采用大的錐度，常規(guī)錐度約為1%，而新設(shè)計(jì)的錐度達(dá)到1. 5% -2%，在設(shè)計(jì)中銅管上口到下面375mm距離上，銅管斜度具有的差值占到整個(gè)差值的65 %以上，從而實(shí)現(xiàn)快速拉拔規(guī)整，將氣隙消除，在隨后的一冷中得到良好的傳熱冷卻，達(dá)到最終一冷所需的坯
殼安裝厚度。圖2的縱坐標(biāo)是銅管長(zhǎng)度，從上向下就是從銅管的上口到銅管的下口。橫坐標(biāo)是銅管內(nèi)腔的差值，銅管上口時(shí)候差值最大，到下口結(jié)束為零。圖形中的曲線就對(duì)應(yīng)著銅管不同長(zhǎng)度上的差值。比如生產(chǎn)Φ ^Omm圓坯，銅管長(zhǎng)度為800mm，總錐度達(dá)到1.815%，銅管上口和下口的直徑差為4. 2mm，在距離銅管上口 375mm的地方，已經(jīng)使用了 65%以上的差值， 目的是在彎月面下以最大的斜度來(lái)拉拔規(guī)整成形，達(dá)到盡快消除氣隙的目的。圖中的幾條曲線是設(shè)計(jì)不同的錐度值顯示。一種采用錐度設(shè)計(jì)的連鑄結(jié)晶器銅管外，還闡述了保護(hù)渣坯殼和金屬坯殼生成機(jī)理，包括如下步驟1)在金屬坯殼生成之前，液渣池在結(jié)晶器上下運(yùn)動(dòng)，將保護(hù)渣涂抹在結(jié)晶器銅管
4上，產(chǎn)生了一層用于穩(wěn)定傳熱和潤(rùn)滑的保護(hù)渣層，然后鋼水在這個(gè)保護(hù)渣上形成初生的金屬固態(tài)坯殼；2)在坯殼通過(guò)彎月面下部銅管的整個(gè)過(guò)程中，鑄坯的下行和結(jié)晶器上下振動(dòng)形成的拉拔作用可以將熔融狀態(tài)的保護(hù)渣層擠入到氣隙中，配合拉拔作用達(dá)到消除氣隙的目的；3)在坯殼通過(guò)銅管下部的過(guò)程中，繼續(xù)通過(guò)拉拔造成坯殼緊密接觸銅管內(nèi)壁的條件，從而始終保持穩(wěn)定的一冷傳熱過(guò)程。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都在要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.基于坯殼拉拔規(guī)整理論的大錐度連鑄結(jié)晶器銅管，其特征在于，在銅管的上部采用大錐度設(shè)計(jì)理念，常規(guī)錐度約為1 %，而新設(shè)計(jì)的錐度達(dá)到1. 5 % -2 %，并且在從銅管上口起到下面的375mm距離上，銅管斜度差值占到整個(gè)差值的65%以上。
2.基于坯殼拉拔規(guī)整理論的大錐度連鑄結(jié)晶器銅管內(nèi)坯殼生成方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟1)金屬坯殼生成之前在結(jié)晶器銅管冷卻作用下，保護(hù)渣液渣層首先在銅管內(nèi)腔形成一用于穩(wěn)定傳熱的保護(hù)渣層，然后液態(tài)鋼水在這個(gè)保護(hù)渣層上形成初生坯殼；2)不斷增加厚度的坯殼通過(guò)銅管內(nèi)腔的整個(gè)下行過(guò)程中，在結(jié)晶器上下振動(dòng)形成的拉拔作用，將固態(tài)坯殼的凹陷產(chǎn)生的氣隙逐漸拉拔規(guī)整消除，同時(shí)將熔融的保護(hù)渣層擠入到氣隙中，配合拉拔達(dá)到消除氣隙的目的；3)在坯殼通過(guò)銅管下部的過(guò)程中，繼續(xù)通過(guò)拉拔作用造成坯殼緊密接觸銅管內(nèi)壁的條件，始終保持穩(wěn)定的一冷傳熱過(guò)程，使得固態(tài)坯殼不斷增加厚度，離開結(jié)晶器后達(dá)到安全的固態(tài)坯殼厚度，從而保證鑄坯的表面質(zhì)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于坯殼拉拔規(guī)整理論的大錐度連鑄結(jié)晶器銅管及其初生坯殼生成和固態(tài)坯殼拉拔規(guī)整的機(jī)理，其特征在于，在銅管的上部采用較大連續(xù)錐度設(shè)計(jì)，常規(guī)錐度約為1％，而新設(shè)計(jì)的錐度達(dá)到1.5％-2％，并且在連鑄結(jié)晶器銅管上口到下面的375mm距離上，銅管斜度具有的差值占到整個(gè)差值的65％以上。本發(fā)明提出了保護(hù)渣坯殼和金屬固態(tài)坯殼生成機(jī)理和金屬坯殼表面凹陷消除思想，設(shè)計(jì)了合理有效的錐度曲線，闡述了固態(tài)坯殼和銅管內(nèi)腔之間保護(hù)渣層的真實(shí)作用，當(dāng)鑄坯下行時(shí)候，由于結(jié)晶器上下往復(fù)振動(dòng)，鑄坯在銅管內(nèi)形成拉拔規(guī)整消除氣隙，同時(shí)熔融狀態(tài)下的保護(hù)渣層也在拉拔過(guò)程中擠入到氣隙中，從而有利于氣隙的消除。
文檔編號(hào)B22D11/059GK102266923SQ201110209639
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者劉小軍, 唐杰民, 夏磊 申請(qǐng)人:上海亞新冶金設(shè)備有限公司, 上海亞新連鑄技術(shù)工程有限公司