本發(fā)明屬于冶金連鑄領域，具體涉及一種高速小方坯或小圓坯連鑄機二次冷卻方法及裝置。

背景技術：

在冶金領域中，小方坯連鑄機是最為傳統(tǒng)的常規(guī)連鑄機，為軋制線棒材、螺紋鋼等建筑用鋼提供原材料，市場份額占市場上連鑄機的30％以上。目前小方坯連鑄機拉速普遍不高，針對150mm×150mm方常規(guī)小方坯連鑄拉速絕大多數(shù)在2.0～3.5m/min之間,單臺流數(shù)多，噸鋼生產運營成本高。而提高小方坯連鑄機拉速，可以減少連鑄機流數(shù)，同時降低建設投資和生產運營成本。針對150mm×150mm方常規(guī)小方坯連鑄，如果拉速提高至4.5m/min，流數(shù)可以減少1/3，投資和生產運營成本可降低20％，如果拉速提高至7m/min或更高，甚至可以實現(xiàn)小方坯單流或雙流高效連鑄連軋，極大降底鋼鐵企業(yè)的成本，滿足高速小方坯連鑄機綠色低碳、高效環(huán)保要求，對鋼鐵企業(yè)意義重大。

小方坯從結晶器凝固收縮形成坯殼后，需在二冷導向段中進行二次冷卻使之完全凝固，二次冷卻技術影響鑄坯的鼓肚變形、均勻冷卻、縮孔疏松等質量問題，是高速小方坯能否實現(xiàn)的關鍵性核心技術。目前，常規(guī)小方坯二次冷卻裝置如圖1所示，二冷導向段均采用大間隙獨立支撐輥且結晶器足輥數(shù)量僅1排到2排，對于鑄坯的豉肚變形不能進行很好的控制，二冷噴嘴排布間距較大數(shù)量較少，且全部為低壓氣霧噴嘴，冷卻強度不足，二冷分區(qū)為4個區(qū)，冷卻控制調節(jié)精度不高，因此，常規(guī)的小方坯二次冷卻裝置不能滿足生產高速小方坯的要求。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高速小方坯或小圓坯連鑄機二次冷卻方法及裝置，有效控制和解決小方坯在高拉速情況下出現(xiàn)鼓肚變形、冷卻強度不足、均勻性差、空冷區(qū)長度短等問題。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種高速小方坯或小圓坯連鑄機二次冷卻方法，包括以下步驟：

1)將二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成多個導向段，前端與結晶器相接的若干個導向段采用密排輥結構，其余各導向段均采用單輥支撐結構；

2)再將二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成多個冷卻段，前端的若干個冷卻段采用水噴嘴進行鑄坯冷卻，其余各冷卻段均采用氣霧噴嘴進行鑄坯冷卻。

進一步，所述步驟2)中，水噴嘴采用高壓噴嘴或常壓噴嘴；采用高壓噴嘴時，工作壓力控制為0.1～2.0MpaA，水噴嘴采用常壓噴嘴時，工作壓力控制為0.1～0.7MpaA。

進一步，所述步驟1)中，各導向段均采用單輥支撐結構時，在結晶器下口位置設置2～8對足輥。

進一步，將二次冷卻區(qū)分成5～10個冷卻段，沿澆筑方向依次為水冷卻段，氣霧冷卻段及空氣冷卻段。

進一步，沿鑄坯寬度方向在二次冷卻區(qū)設置若干組導向機構，并控制空氣冷卻段兩側噴嘴與噴射面法向方向間的夾角。

一種高速小方坯或小圓坯連鑄機二次冷卻裝置，包括結晶器和設置在結晶器下方的二次冷卻區(qū)，所述二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成多個導向段，位于前端的導向段有若干個采用密排輥結構且各密排輥結構沿澆筑方向依次排布在結晶器下方，其余各導向段均采用單輥支撐結構；所述二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成多個冷卻段，各冷卻段兩側面上依次布設有水噴嘴和氣霧噴嘴，或依次布設有氣霧噴嘴。

進一步，所述二次冷卻區(qū)中，沿鑄坯寬度方向設置有若干組導向機構。

進一步，所述冷卻段有5～10段，沿澆筑方向依次為水冷卻段、氣霧冷卻段及空氣冷卻段；所述空氣冷卻段中兩側的噴嘴與噴射面法向方向間的夾角為0～80°。

進一步，所述結晶器中設有結晶器電磁攪拌器。

進一步，所述所述二次冷卻區(qū)中設有凝固末端電磁攪拌器。

本發(fā)明的有益效果在于：通過合理劃分導向段與冷卻段，并合理布設密排輥及噴嘴，既保證了鑄坯二次冷卻技術能夠滿足高拉速的需求，又解決了高拉速情況下出現(xiàn)的鼓肚變形較大、冷卻強度較弱、冷卻控制精度和均勻性較差，空間區(qū)回溫較高等問題，尤其在拉速提高的同時還能顯著降低連鑄機的投資額和生產運營成本，具有非常廣泛的市場和應用前景。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：

圖1為常規(guī)小方坯二次冷卻裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明的二次冷卻裝置示意圖；

圖3為空氣冷卻段噴嘴示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。

實施例一

一種高速小方坯連鑄機二次冷卻方法及裝置，鋼水在結晶器1中凝固收縮形成方形鑄坯，鑄坯內部充滿鋼水表面為一層薄坯殼，后進入二次冷卻區(qū)，使內部鋼水由液態(tài)完全轉變?yōu)楣虘B(tài)形成實心鑄坯；鑄坯斷面規(guī)格為100～250mm×100～250mm，拉坯速度控制在2.5～8m/min。

1)將二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成四個導向段對鑄坯進行支撐和導向，位于前端并與結晶器相接的前兩個導向段采用小輥徑密排輥結構2，對鑄坯內弧、外弧、左右側進行支撐和導向，有效降低鑄坯的鼓肚變形，其余兩個導向段均采用大間隙單輥支撐結構3；

2)再將二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成八個冷卻段，各冷卻段處對應密排設置有噴嘴，前端的四個冷卻段采用水噴嘴進行鑄坯二次冷卻，后部的冷卻段采用氣霧噴嘴進行鑄坯二次冷卻。其中，水噴嘴可采用高壓噴嘴或常壓噴嘴；采用高壓噴嘴時，工作壓力控制為0.8MpaA，水噴嘴采用常壓噴嘴時，工作壓力控制為0.3MpaA。

通過合理劃分冷卻段段數(shù)，合理布設噴嘴，可實現(xiàn)對鑄坯各部位冷卻水量精確、有效的調節(jié)與控制；冷卻段優(yōu)選段數(shù)為5～10段，較多的冷卻段段數(shù)可降低單個區(qū)域內的水量，從而精確有效控制調節(jié)鑄坯各部位的冷卻水量，獲得良好的冷卻強度和冷卻效果。

本實施例中，二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次為水冷卻段，氣霧冷卻段及空氣冷卻段，其中，所述空氣冷卻段中，冷卻段兩側的噴嘴4與噴射面法向方向間的夾角α為20～50°，通過控制夾角角度，可減小空冷區(qū)長度。

本實施例中，沿鑄坯寬度方向設置有兩組導向機構，以對鑄坯進行對中導向；同時，結晶器1處設有結晶器電磁攪拌器5，二次冷卻區(qū)中位于鑄坯凝固末端處還設有凝固末端電磁攪拌器6，此處的電磁攪拌器可根據(jù)連鑄機生產的鋼種類型選擇不配置、單獨配置或全部配置，以滿足生產普碳鋼和品種鋼、特殊鋼的需求。

實施例二

一種高速小圓坯連鑄機二次冷卻方法及裝置，鋼水在結晶器中凝固收縮形成圓形鑄坯，鑄坯內部充滿鋼水表面為一層薄坯殼，后進入二次冷卻區(qū)，使內部鋼水由液態(tài)完全轉變?yōu)楣虘B(tài)形成實心鑄坯；鑄坯斷面規(guī)格為100～250mm，拉坯速度控制在2.5～8m/min。

1)將二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成四個導向段對鑄坯進行支撐和導向，位于前端并與結晶器相接的第一個導向段采用小輥徑密排輥結構，對鑄坯內弧、外弧、左右側進行支撐和導向，有效降低鑄坯的鼓肚變形，其余三個導向段均采用大間隙單輥支撐結構；

2)再將二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成六個冷卻段，各冷卻段處對應密排設置有噴嘴，前端的三個冷卻段采用水噴嘴進行鑄坯二次冷卻，后部的冷卻段采用氣霧噴嘴進行鑄坯二次冷卻。其中，水噴嘴可采用高壓噴嘴或常壓噴嘴；采用高壓噴嘴時，工作壓力控制為1.4MpaA，水噴嘴采用常壓噴嘴時，工作壓力控制為0.5MpaA。

本實施例中，二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次為水冷卻段，氣霧冷卻段及空氣冷卻段，其中，所述空氣冷卻段中，冷卻段兩側的噴嘴與噴射面法向方向間的夾角α為40～70°，通過控制夾角角度，可減小空冷區(qū)長度。

本實施例中，沿鑄坯寬度方向設置有兩組導向機構，以對鑄坯進行對中導向；同時，結晶器處設有結晶器電磁攪拌器，二次冷卻區(qū)中位于鑄坯凝固末端處還設有凝固末端電磁攪拌器，此處的電磁攪拌器可根據(jù)連鑄機生產的鋼種類型選擇不配置、單獨配置或全部配置，以滿足生產普碳鋼和品種鋼、特殊鋼的需求。

其他實施例

采用小輥徑密排輥結構的導向段可為一個、兩個或多個，本實施例中的導向段均采用大間隙單輥支撐結構，此時，在結晶器下口位置設置2～8對足輥，以實現(xiàn)鑄坯的良好支撐導向作用，從而有效控制鑄坯鼓肚變形。

采用密排水噴嘴的冷卻段可為一個、兩個或多個，具體可根據(jù)生產的鑄坯規(guī)格和鋼種進行合理配置，本實施例中的冷卻段均采用氣霧噴嘴進行鑄坯二次冷卻。

沿鑄坯寬度方向設置的導向機構可為0組、1組、2組或多組，且生產不同寬度鑄坯時，可以對應采用手動、電動、氣動或液壓等方式調節(jié)位置。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。