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異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置及應用方法

文檔序號:3250502閱讀:185來源:國知局
專利名稱:異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置及應用方法
技術領域
本發(fā)明屬于冶金工業(yè)設備的技術領域,涉及用于異型坯連鑄的工藝裝備, 更具體地說,本發(fā)明涉及異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置。同時,本發(fā)明還涉 及這種吹水裝置的應用方法。
背景技術
連鑄二次冷卻工藝對鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量有重大影響。
如果二冷工藝不合理,使鑄坯溫度分布不均勻,容易導致鑄坯各種表面和 內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生。
特別是對于異型坯,由于其形狀特殊,二冷段內(nèi)弧側(cè)冷卻水無法像方坯、 板坯等可從側(cè)面流出,而是積留在內(nèi)弧側(cè)腹板處。
如本說明書附圖中的圖3所示,由于異型坯腹板6的寬度方向1/4處通常都 有二冷段支撐輥產(chǎn)生的壓痕,所以內(nèi)弧側(cè)積水通常沿該壓痕往下流,導致異型 坯內(nèi)弧側(cè)腹板寬度方向距兩個異型坯翼緣3的對稱平面即腹板垂直對稱平面16 的1/4 1/3處溫度偏低,形成了異型坯內(nèi)弧側(cè)偏低溫區(qū)10,并和周圍區(qū)域存在 較大溫差(一般在300 60(TC/米),特別是和異型坯腹板6與異型坯翼緣3交 界的圓角處,即圖中的腹板與翼緣過渡圓角7。
上述現(xiàn)象一方面容易引起鑄坯內(nèi)部中間裂紋、矯直裂紋等的產(chǎn)生,另一方 面容易導致在結(jié)晶器內(nèi)生成的表面縱向微細裂紋進一步擴展,形成表面縱向大 裂紋,輕者需要清理,重則導致被判報廢,嚴重影響了異型坯的連鑄質(zhì)量。
針對這一問題,目前國內(nèi)外解決的方法為通常只在二冷段矯直區(qū)前用壓 縮空氣吹掃異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板表面積水,避免積水進入矯直區(qū)而導致各種內(nèi)部
缺陷的產(chǎn)生,但它不能解決異型坯二冷段均勻冷卻的問題和鑄坯表面縱向裂紋
擴展的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個問題是提供一種異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝 置,其目的是解決異型坯內(nèi)弧側(cè)積水導致的鑄坯冷卻不均勻問題,避免異型坯 各種表面和內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取的技術方案為所提供的這種異型坯連鑄 二冷段冷卻吹水裝置,其中吹水器包括輸氣管道和噴氣嘴,所述的異型坯的橫 截面為"工"字形,兩端為互相平行的異型坯翼緣,中間由與異型坯翼緣垂直 的異型坯腹板連接,異型坯腹板6上接近于連接處的表面為異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板 壓痕4,所述的輸氣管道與其腹板垂直對稱平面重合,并與異型坯腹板的表面平 行;所述的噴氣嘴的噴氣方向朝向異型坯上的異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板壓痕。
為使本發(fā)明更加完善,還就上述技術方案進一步提出了以下更為詳盡和具 體的技術方案,以獲得最佳的實用效果,更好地實現(xiàn)發(fā)明目的,并提高本發(fā)明
的新穎性和創(chuàng)造性
在異型坯的橫截面上,設兩個平行的異型坯翼緣的外端面的距離為B,異型
坯翼緣側(cè)面上的寬度為H,異型坯腹板6的厚度為t,則在該橫截面上,所述的
噴氣嘴與異型坯腹板表面的距離為2 XBX0.9 Z XBX 1.1,或者該距離為2 X
3 3 5
HX0.9 2 XHXl.l。
所述的噴氣嘴與腹板垂直對稱平面的距離為tX0.9 tX1.1。 在所述的橫截面上,噴氣嘴的噴氣方向與異型坯腹板的表面夾角a小于90
° ,且a為所述的噴氣方向與異型坯腹板在朝向腹板垂直對稱平面一側(cè)的夾角。 所述的噴氣嘴在沿著異型坯的長度方向上是設置在相鄰的兩個支撐輥的正 中間。
所述的輸氣管道輸送、并通過噴氣嘴噴出的氣體為壓縮空氣,或者為壓縮 惰性氣體。
本發(fā)明要解決的第二個問題是提供以上所述的異型坯連鑄二冷段冷卻吹 水裝置的應用方法,其發(fā)明目的與上述技術方案是相同的。該應用方法的技術 方案為
首先,通過冷試確定工藝和設備參數(shù)在實驗室建立異型坯連鑄二冷段冷 態(tài)模型,通過多次物理模擬試驗,利用水流量分布測試儀器測試結(jié)果,確定下 列參數(shù)
二冷強度、吹水器氣體流量、吹水器氣體壓力、吹水器的噴氣嘴類型、吹 水器的噴氣嘴布置形式、吹水器的噴氣嘴距異型坯距離;使異型坯表面水流量 分布趨于均勻;
其次,進行工業(yè)性熱試根據(jù)上述冷試結(jié)果,確定出最初的吹水器工藝、 設備參數(shù),在生產(chǎn)現(xiàn)場安裝好吹水器管路,進行熱試;
在熱試過程中,利用紅外測溫儀測量異型坯不同部位的表面溫度,據(jù)此再 微調(diào)吹水器中的氣體流量及壓力控制器,使吹水器的氣體流量、氣體壓力達到 與二冷比水量相適應的最佳值,從而使異型坯表面溫差降至最低。
在上述方案中,所述的異型坯的材料為Q235B、 二冷比水量為0.8kg/t鋼, 則吹水器氣體流量為10m3/小時,氣體壓力為0.01 0.03MPa。
在上述方法中,所述的噴氣嘴為橢圓形或矩形。
本發(fā)明采用上述技術方案,合理布置吹水器的噴氣嘴位置和方向,通過吹 水器噴氣嘴向異型坯腹板積水處噴吹壓縮空氣或其它惰性氣體,減少積水量, 并使積水均勻分布到鑄坯高溫部位,可使異型坯表面溫度分布更均勻,表面溫度回復幅度降至8(TC/米以下,腹板表面橫向溫差降至20(TC/米以下;異型坯質(zhì) 量大大提高,表面裂紋發(fā)生率可將至1%以下。同時,該裝置及其相應的應用方 法簡單易用,成本低。因此,相對于在本說明書背景技術中介紹的現(xiàn)有技術, 本發(fā)明的技術方案具有突出的實質(zhì)性特點,并取得了顯著的技術進步。


下面對本說明書各幅附圖所表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明-圖1為本發(fā)明中的吹水器在異型坯上布置及異型坯結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為圖1中的吹水器結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明中的異型坯橫截面及噴氣嘴在該截面上布置的示意圖; 圖4為本發(fā)明中的吹水器在整個工藝路線上的安裝位置示意圖。 圖中標記為1、輸氣管道,2、噴氣嘴,3、異型坯翼緣,4、異型坯內(nèi)弧 側(cè)腹板壓痕,5、異型坯內(nèi)弧側(cè),6、異型坯腹板,7、腹板與翼緣過渡圓角,8、 異型坯外弧側(cè),9、氣體流量及壓力控制器,10、異型坯內(nèi)弧側(cè)偏低溫區(qū),11、 異型坯,12、 二冷扇形段框架,13、 二冷噴水段,14、矯直段,15、吹水器管 道,16、腹板垂直對稱平面,17、吹水器。
具體實施例方式
下面對照附圖,通過對實施例的描述,對本發(fā)明的具體實施方式
如所涉及 的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及 工作原理、制造工藝及所提供裝置的應用方法等,作進一步詳細的說明,以幫 助本領域的技術人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術方案有更完整、準確和深入的 理解。
如圖1至圖4所表達的本發(fā)明的結(jié)構(gòu),本發(fā)明涉及的是異型坯連鑄二冷段 冷卻吹水裝置,在一般的公知技術中,異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置中的吹
水器17均包括輸氣管道1和噴氣嘴2,所述的輸氣管道1通過支管與噴氣嘴2 連通,所述的異型坯ll的橫截面為"工"字形,兩端為互相平行的異型坯翼緣 3,中間由與異型坯翼緣3垂直的異型坯腹板6連接。異型坯腹板6上接近于連 接處的表面為異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板壓痕4。異型坯翼緣3與異型坯腹板6表面相交 處,構(gòu)成腹板與翼緣過渡圓角7。
如圖4所示,在異型坯連鑄二冷段,異型坯ll開始時經(jīng)過弧形的二冷噴水 段13,再經(jīng)過矯直段14,最后成為直料。在二冷噴水段13,異型坯11的"工" 字形的兩側(cè)凹槽, 一側(cè)朝上,形成所述的弧形的內(nèi)凹,為異型坯內(nèi)弧側(cè)5; —側(cè) 朝下,形成所述的弧形的外凸,為異型坯外弧側(cè)8。吹水器管道15通過二冷扇 形段框架12固定。
如圖2所示,通常的吹水方法是在二冷段矯直區(qū)前用壓縮空氣吹掃異型坯 11內(nèi)弧側(cè)腹板表面積水,避免積水進入矯直區(qū)而導致各種內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生。
為了解決在本說明書背景技術部分所述的目前公知技術存在的問題并克服 其缺陷,實現(xiàn)解決異型坯內(nèi)弧側(cè)積水導致的鑄坯冷卻不均勻問題,避免異型坯 各種表面和內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生的發(fā)明目的,本發(fā)明采取的技術方案為-
如圖1所示,本發(fā)明所提供的這種異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置,其中 的輸氣管道1與其腹板垂直對稱平面16重合,并與異型坯腹板6的表面平行; 所述的噴氣嘴2的噴氣方向朝向異型坯11上的異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板壓痕4。
如圖4所示,吹水器17的主管道,即輸氣管道1固定在二冷扇形段框架12 上。如圖3所示,由于異型坯腹板6的寬度方向1/4處通常都有二冷段支撐輥產(chǎn) 生的壓痕,所以內(nèi)弧側(cè)積水通常沿該壓痕往下流,導致異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板寬度 方向距兩個異型坯翼緣3的對稱平面即腹板垂直對稱平面16的1/4 1/3處溫度 偏低,形成了異型坯內(nèi)弧側(cè)偏低溫區(qū)10,并和周圍區(qū)域存在較大溫差(一般在 300 60(TC/米),特別是和異型坯腹板6與異型坯翼緣3交界的圓角處,即圖中 的腹板與翼緣過渡圓角7。
通過吹水器17上的噴氣嘴2向異型坯腹板6上的積水處,即向異型坯內(nèi)弧 側(cè)腹板壓痕4處,噴吹壓縮空氣或其它惰性氣體,因為該處的積水最多,且始 終在沿著該壓痕流淌,通過對該處的吹水,減少積水量,并使積水均勻分布到 鑄坯高溫部位,均勻鑄坯溫度。
為使更清楚和詳細地介紹本發(fā)明的實施方式,下面通過所推薦的若干實施 示例,對本發(fā)明進行具體的描述
以對BXHXt為750mmX450mmX 120mm規(guī)格的異型坯11為例,在生產(chǎn) Q235B鋼種時,二冷比水量為0.8kg/t鋼,此時,吹水器氣體流量為10mV小時, 氣體壓力為0.01 0.03MPa,按下列各實施例實施
實施例一
如圖3所示在異型坯11的橫截面上,設兩個平行的異型坯翼緣3的外端 面的距離為B,異型坯翼緣3側(cè)面上的寬度為H,異型坯腹板6的厚度為t,則 在該橫截面上,所述的噴氣嘴2與異型坯腹板6表面的距離為l XBX0.9 | X BXl.l,或者該距離為^XHX0.9 ^XHX1.1。
以BXHXt為750mmX450mmX 120mm為例,則噴氣嘴2與異型坯腹板6 表面的距離為300 mm。對于上述尺寸的異型坯11來說,該距離尺寸為最佳工 藝參數(shù)。
實施例二
所述的噴氣嘴2與腹板垂直對稱平面16的距離為tX0.9 tX 1.1 。 以BXHXt為750mmX450mmX 120mm為例,則噴氣嘴2與腹板垂直對稱 平面16的距離為120mm。對于上述尺寸的異型坯11來說,該距離尺寸為最佳
工藝參數(shù)。
實施例三
在所述的橫截面上,噴氣嘴2的噴氣方向與異型坯腹板6的表面夾角a小 于90° ,且a為所述的噴氣方向與異型坯腹板6在朝向腹板垂直對稱平面16 — 側(cè)的夾角。
在具體實施時,橫截面上噴嘴與腹板夾角a為75° 。在該角度下,吹水效 果最佳。
實施例四
所述的噴氣嘴2在沿著異型坯11的長度方向上是設置在相鄰的兩個支撐輥 的正中間。在該位置上,噴氣嘴2的噴氣吹水的效果最好。 實施例五
所述的輸氣管道1輸送、并通過噴氣嘴2噴出的氣體為壓縮空氣,或者為 壓縮惰性氣體。
采用普通的壓縮空氣,設備及運行成本低,工藝簡單易行;采用壓縮惰性 氣體吹水效果好,抗氧化,不易與高溫鑄坯起反應,但工藝及設備成本高,使 產(chǎn)品造價上升。
實施例六
本發(fā)明要解決的第二個問題是提供以上所述的異型坯連鑄二冷段冷卻吹 水裝置的應用方法,其發(fā)明目的與上述技術方案是相同的。該應用方法的技術 方案為
首先,通過冷試確定工藝和設備參數(shù)在實驗室建立異型坯連鑄二冷段冷 態(tài)模型,通過多次物理模擬試驗,利用水流量分布測試儀器測試結(jié)果,確定下 列參數(shù)
二冷強度、吹水器17氣體流量、吹水器17氣體壓力、吹水器17的噴氣嘴 2類型、吹水器17的噴氣嘴2布置形式、吹水器17的噴氣嘴2距異型坯11距 離;使異型坯ll表面水流量分布趨于均勻;
其次,進行工業(yè)性熱試根據(jù)上述冷試結(jié)果,確定出最初的吹水器17工藝、 設備參數(shù),在生產(chǎn)現(xiàn)場安裝好吹水器17管路,進行熱試;
在熱試過程中,利用紅外測溫儀測量異型坯11不同部位的表面溫度,據(jù)此 再微調(diào)吹水器17中的氣體流量及壓力控制器9,使吹水器17的氣體流量、氣體 壓力達到與二冷比水量相適應的最佳值,從而使異型坯11表面溫差降至最低。
圖3表達了異型坯內(nèi)弧側(cè)5的測溫點位置。圖中的腹板與翼緣過渡圓角7, 異型坯內(nèi)弧側(cè)偏低溫區(qū)10為異型坯腹板6上距腹板中心即腹板垂直對稱平面16 的1/4 1/3距離處。
在上述方法中,合理布置吹水器17的噴氣嘴2位置和方向,通過吹水器17 的噴氣嘴2向異型坯腹板6的積水處噴吹壓縮空氣或其它惰性氣體,減少積水 量,并使積水均勻分布到鑄坯高溫部位,可使異型坯11的表面溫度分布更均勻, 表面溫度回復幅度降至8(TC/米以下,腹板表面橫向溫差降至20(TC/米以下;異 型坯質(zhì)量大大提高,表面裂紋發(fā)生率可將至1%以下。同時,該裝置及其相應的 應用方法簡單易用,成本低。
實施例七
在上述方案中,經(jīng)過冷態(tài)和熱態(tài)的工藝實驗驗證當所述的異型坯ll的材 料為Q235B、 二冷比水量為0.8kg/t鋼時,則吹水器17氣體流量為10m3/小時, 氣體壓力為'0.01 0.03MPa為最佳值。其中二冷比水量為每噸鋼使用的冷卻水的量。
實施例八
在上述方法中,所述的噴氣嘴2為橢圓形或矩形。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述,顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上 述方式的限制,只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術方案進行的各種非實質(zhì)性 的改進,或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術方案直接應用于其它場合的,均在 本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置,其中的吹水器(17)包括輸氣管道(1)和噴氣嘴(2),所述的異型坯(11)的橫截面為“工”字形,“工”的兩端為互相平行的異型坯翼緣(3),中間由與異型坯翼緣(3)垂直的異型坯腹板(6)連接,異型坯腹板(6)上接近于連接處的表面為異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板壓痕(4),其特征在于所述的輸氣管道(1)與其腹板垂直對稱平面(16)重合,并與異型坯腹板(6)的表面平行;所述的噴氣嘴(2)的噴氣方向朝向異型坯(11)上的異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板壓痕(4)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置,其特征在于在異型坯(11)的橫截面上,設兩個平行的異型坯翼緣(3)的外端面的距離為B,異型坯翼緣(3)側(cè)面上的寬度為H,異型坯腹板(6)的厚度為t,則在該橫截面上,所述的噴氣嘴(2)與異型坯腹板(6)表面的距離為^XBX0.9 23 3XBXl.l,或者該距離為2xHX0.9 ^XHX1.1。
3、 按照權(quán)利要求2所述的異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置,其特征在于所述的噴氣嘴(2)與腹板垂直對稱平面(16)的距離為tX0.9 tX1.1。
4、 按照權(quán)利要求1或2或3所述的異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置,其特 征在于在所述的橫截面上,噴氣嘴(2)的噴氣方向與異型坯腹板(6)的表 面夾角a小于卯。,且a為所述的噴氣方向與異型坯腹板(6)在朝向腹板垂直 對稱平面(16) —側(cè)的夾角。
5、 按照權(quán)利要求1或2或3所述的異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置,其特 征在于所述的噴氣嘴(2)在沿著異型坯(11)的長度方向上是設置在相鄰的 兩個支撐輥的正中間。
6、 按照權(quán)利要求1或2或3所述的異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置,其特 征在于所述的輸氣管道(1)輸送、并通過噴氣嘴(2)噴出的氣體為壓縮空 氣,或者為壓縮惰性氣體。
7、 按照權(quán)利要求1或2或3所述的異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置的應用方法,其特征在于所述的應用方法的過程為首先,通過冷試確定工藝和設備參數(shù)在實驗室建立異型坯連鑄二冷段冷 態(tài)模型,通過多次物理模擬試驗,利用水流量分布測試儀器測試結(jié)果,確定下 列參數(shù)二冷強度、吹水器(17)氣體流量、吹水器(17)氣體壓力、吹水器(17) 的噴氣嘴(2)類型、吹水器(17)的噴氣嘴(2)布置形式、吹水器(17)的噴氣嘴(2)距異型坯(11)距離;使異型坯(11)表面水流量分布趨于均勻; 其次,進行工業(yè)性熱試根據(jù)上述冷試結(jié)果,確定出最初的吹水器(17)工藝、設備參數(shù),在生產(chǎn)現(xiàn)場安裝好吹水器(17)管路,進行熱試;在熱試過程中,利用紅外測溫儀測量異型坯(11)不同部位的表面溫度,據(jù)此再微調(diào)吹水器(17)中的氣體流量及壓力控制器(9),使吹水器(17)的氣體流量、氣體壓力達到與二冷比水量相適應的最佳值,從而使異型坯(11) 表面溫差降至最低。
8、 按照權(quán)利要求7所述的應用方法,其特征在于所述的異型坯(11)的 材料為Q235B、 二冷比水量為0.8kg/t鋼,則吹水器(17)氣體流量為10m3々J、 時,氣體壓力為0.01 0.03MPa。
9、 按照權(quán)利要求7或8所述的應用方法,其特征在于所述的噴氣嘴(2) 為橢圓形或矩形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種異型坯連鑄二冷段冷卻吹水裝置,其輸氣管道(1)與其腹板垂直對稱平面(16)重合,并與異型坯腹板(6)的表面平行;所述的噴氣嘴(2)的噴氣方向朝向異型坯(11)上的異型坯內(nèi)弧側(cè)腹板壓痕(4)。采用上述技術方案,通過吹水器噴氣嘴向異型坯腹板積水處噴吹壓縮空氣或其它惰性氣體,減少積水量,并使積水均勻分布到鑄坯高溫部位,可使異型坯表面溫度分布更均勻,表面溫度回復幅度降至80℃/米以下,腹板表面橫向溫差降至200℃/米以下;異型坯質(zhì)量大大提高,表面裂紋發(fā)生率可將至1%以下。同時,該裝置及其相應的應用方法簡單易用,成本低。
文檔編號B22D11/124GK101367118SQ20081002427
公開日2009年2月18日 申請日期2008年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月17日
發(fā)明者堅 吳, 維 孫, 杜松林, 汪開忠 申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司
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