用于连铸动态轻压下的实验设备及实验方法技术

本发明专利技术公开了一种用于连铸动态轻压下的实验设备和实验方法，该实验设备包括：以竖直姿态的铸坯为基准顺序布置的真空熔炼设备、中间包、结晶器、一组夹持辊和动态轻压下装置；以及向所述一组夹持辊和动态轻压下装置所在的铸坯提供二次冷却的二冷喷淋系统。通过本发明专利技术实验设备和方法，一方面可以研究不同工艺条件下动态轻压下对铸坯内部质量的改善行为；另一方面可针对不同的连铸工艺条件，确定最佳的动态轻压下模式和工艺参数，如此可提高铸坯内部质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于炼钢连铸
，尤其涉及一种用于连铸动态轻压下的实验设备和 实验方法。
技术介绍
随着连铸水平的提高，轻压下技术已成为解决铸坯中心偏析与中心疏松最有效的 技术之一。所谓轻压下就是指通过在铸坯凝固末端附近施加压力产生一定的压下量来补偿 铸坯的凝固收缩量。一方面可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质 元素的钢液向铸坯中心横向流动；另一方面，轻压下所产生的挤压作用还可以促进液芯中 心富集的溶质元素钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配，从而使铸坯 的凝固组织更加均勻致密，起到改善中心偏析和减少中心疏松的作用。轻压下技术是在70年代收缩辊缝技术的基础上发展而来的，可分为早期的静态 轻压下技术，和近年得到快速发展的动态轻压下技术。静态轻压下技术，是在开浇前预先设定轻压下参数，即每个机架的辊缝值，在整个 开浇过程中保持此辊缝值不变，虽然静态轻压下能稳定地实现轻压下的功能，但它无法适 用于复杂的连铸生产条件。而动态轻压下技术，是在连铸生产过程中，根据连铸工艺的变 化，动态跟踪铸坯凝固末端位置的变化，实时下达轻压下指令的一种连铸工艺自动控制技 术。动态轻压下在连铸工艺发生变化的情况下能快速进行反应，从而更好实现轻压下 的效果。动态轻压下技术已成为提升现代连铸水平的重要措施。然而，目前对动态轻压下如何改善中心偏析和中心疏松内部机理还不甚了解，没 有一致公认的理论描述。再次，由于在钢厂进行动态轻压下实验成本高以及实验次数少等 因素影响，故对于动态轻压下研究很难达到稳定理想的效果。为了对连铸动态轻压下进行实验研究，目前有以下两种实验方法一、诸如专利文献CN101710086A采用模型合金(成分为丁二腈)来类比模拟铸坯 在轻压下的凝固行为和凝固流动情况的实验方法。由于原材料不是钢水，此外模型合金密 封在一个长方形的腔体内凝固，不是在拉坯的过程中进行的动态轻压下，与真实的动态轻 压下工况存在差异。二、诸如专利文献CN101363832A所公开的铸模实验方法。待钢水注入轻压下铸模 内后，通过铸模腔体的两个面或四个水冷铜模面进行压下，压下位置固定，不是在拉坯的过 程中进行的动态轻压下，与真实的动态轻压下工况存在差异。以上所述的实验方法，其轻压下动作不是在真实的动态轻压下工况下进行的，不 能完全再现动态轻压下的工艺过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于铸坯动态轻压下的实验设备，以真实再现动态轻 压下的工艺过程并且节约实验成本。本专利技术的目的还在于提供一种用于连铸动态轻压下的 实验方法。为此，本专利技术的一方面提供了一种用于连铸动态轻压下的实验设备，其包括以竖 直姿态的铸坯为基准顺序布置的真空熔炼设备、中间包、结晶器、一组夹持辊和动态轻压下 装置；以及向一组夹持辊和动态轻压下装置所在的铸坯提供二次冷却的二冷喷淋系统。进一步地，上述铸坯的断面的宽度范围为120mm 150mm，断面的厚度范围为 40mm 60mm。进一步地，上述实验设备的冶金长度彡2. 5m。进一步地，上述动态轻压下装置包括竖直排列的位于铸坯压下侧的多个压下辊 和位于铸坯固定侧的与多个压下辊成对设置的固定辊，其中，多个压下辊中的最下端的压 下辊为驱动辊，其余压下辊均为从动辊；多个固定辊中的最下端的固定辊为从动辊，其余固 定辊为驱动辊。进一步地，上述动态轻压下装置的多个压下辊为4 6个辊。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于连铸动态轻压下的实验方法，包括以下 步骤将已知成分的钢块材料放入实验设备的真空熔炼设备的真空感应炉内熔炼，通过坩 埚翻转将钢水注入炉内流槽，再经中间包缓冲、控制浇注至结晶器内的钢水流量；当钢水浇 注到结晶器内、生长出坯壳之后进行拉坯，在铸坯拉出结晶器适当长度后进行喷淋冷却、并 且利用动态轻压下装置对铸坯进行动态轻压下；当铸坯离开动态轻压下装置后利用切割装 置切割铸坯，并把切割后的铸坯制成样品；以及对样品进行低倍实验，观察铸坯凝固结晶过 程的组织演变情况，根据观察到的铸坯内部质量，及时对动态轻压下的工艺参数进行调整。进一步地，上述实验方法还包括在熔炼之前根据凝固传热计算模型选择连铸工艺 参数、以将冶金长度控制在实验设备的预定冶金长度范围内的步骤。进一步地，上述动态轻压下包括以下操作步骤在线采集实验设备的状态和连铸 工艺参数；根据凝固传热计算模型计算铸坯的温度场分布、凝固末端位置和固相率，选择铸 坯的压下区间和压下区间内各压下辊的压下量；实时跟踪铸坯的凝固末端位置，在压下区 间内对铸坯进行轻压下。 通过本专利技术实验设备和方法，一方面可以研究不同工艺条件下动态轻压下对铸坯 内部质量的改善行为，分析探索动态轻压下消除中心偏析和疏松的本质，进而指导现场动 态轻压下工艺的调试。另一方面，通过本专利技术实验设备和方法，可针对不同的连铸工艺条 件，确定最佳的动态轻压下模式和工艺参数，最大程度的改善铸坯内部中心偏析和中心疏 松，从而大幅度提高铸坯内部质量。除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本专利技术具有的其它目的、特征、和优 点，将结合附图作进一步详细的说明。附图说明构成本说明书的一部分、用于进一步理解本专利技术的附图示出了本专利技术的优选实施 例，并与说明书一起用来说明本专利技术的原理。图中图1示出了根据本专利技术的用于连铸动态轻压下的实验设备的示意图；以及图2示出了根据本专利技术的用于连铸动态轻压下的实验方法的工艺流程图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。为了在不同钢种、断面、拉速等工艺条件下进行动态轻压下研究，发掘动态轻压下 解决中心偏析、疏松等内部质量问题的机理，进而为现场动态轻压下调试提供实验及理论 指导，提供一种真实再现连铸动态轻压下的实验设备是非常有益的。图1示出了根据本专利技术的用于铸坯动态轻压下的实验设备的示意图。如图1所示， 本实验设备包括真空熔炼设备1、中间包2、结晶器3、一组夹持辊4、由4 6对辊构成的 动态轻压下装置、向一组夹持辊4和动态轻压下装置中的铸坯8提供二次冷却的二冷喷淋 系统5。由二冷喷淋系统形成的冷却区域在本专利技术中称为二次冷却区。真空熔炼设备1的核心是真空感应炉，其体积小，非常符合本实验设备的对熔炼 设备的要求。其中，铸坯8呈竖直姿态，上述结晶器3、一组夹持辊4和动态轻压下装置以竖直姿 态的铸坯8为基准顺序布置，并且选择小截面(40mm 60mm) X (120mm 150mm)的铸坯8 作为实验的客体，以节约实验成本，该铸坯的截面尺寸的控制可由结晶器来实现。基于本实验设备的上述构造和连铸工艺参数的选择，可将冶金长度H控制在2. 5 米内，以实现实验设备的立式微型化，使用普通的厂房即可布置该实验设备，每次实验仅需 200Kg左右的钢料，实验成本低。在本专利技术中，冶金长度H是指结晶器液面至铸坯的凝固末 端之间的铸坯的高度。在上述实验设备中，一组夹持辊4用于夹持铸坯8，防止铸坯“鼓肚”并提供导向。动态轻压下装置包括竖直排列的位于铸坯压下侧8a的多个压下辊6和位于铸坯 固定侧8b的分别与压下辊成对设置的多个固定辊7，其中，多个压下辊6中的最下端的压下 辊6b为驱动辊，该辊内有扇形标记，其余压下辊6a均为从动辊，该辊内无扇形标记；多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连铸动态轻压下的实验设备，其特征在于，包括：以竖直姿态的铸坯为基准顺序布置的真空熔炼设备、中间包、结晶器、一组夹持辊和动态轻压下装置；以及向所述一组夹持辊和动态轻压下装置所在的铸坯提供二次冷却的二冷喷淋系统。

【技术特征摘要】
一种用于连铸动态轻压下的实验设备，其特征在于，包括以竖直姿态的铸坯为基准顺序布置的真空熔炼设备、中间包、结晶器、一组夹持辊和动态轻压下装置；以及向所述一组夹持辊和动态轻压下装置所在的铸坯提供二次冷却的二冷喷淋系统。2.根据权利要求1所述的用于连铸动态轻压下的实验设备，其特征在于，所述铸坯的 断面的宽度范围为120mm 150mm，所述断面的厚度范围为40mm 60mm。3.根据权利要求1所述的用于连铸动态轻压下的实验设备，其特征在于，所述实验设 备的冶金长度彡2. 5m。4.根据权利要求1所述的用于连铸动态轻压下的实验设备，其特征在于，所述动态轻 压下装置包括竖直排列的位于铸坯压下侧的多个压下辊和位于铸坯固定侧的与所述多个压下辊成 对设置的固定辊，其中，所述多个压下辊中的最下端的压下辊为驱动辊，其余压下辊均为从动辊；所述多 个固定辊中的最下端的固定辊为从动辊，其余固定辊为驱动辊。5.根据权利要求4所述的用于连铸动态轻压下的实验设备，其特征在于，所述动态轻 压下装置的多个压下辊为4 6个辊。6.一种用于连铸动态轻压下的实验方法，其特征在于，包括以下步骤将已知成分的钢块材料放入根据权利要求1至5中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：田陆，吴波，
申请(专利权)人：田陆，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]