提高铸坯表面质量的方法

技术领域

本发明涉及连铸领域，具体而言，涉及一种提高铸坯表面质量的方法。

背景技术

减少表面横裂纹的原理是提高铸坯在矫直段位置铸坯表面温度，使其避开700-900℃钢质第3脆性区，降低二冷冷却强度是控制铸坯表面质量的有效方法。目前，现有异常拉速坯质量控制技术主要针对头尾坯表面横裂，水量控制没有连续过度，头尾坯内部质量难以控制，且没有对异常降速后的铸坯质量控制提出方法。

例如：第一种方式，仅适应于尾坯，具体方案是当拉速降低到一定程度分区域关闭二冷，此方案铸坯内部质量难以保证，且对设备伤害较大。直接关闭二冷水，高温铸坯还在二冷室内，与铸坯直接接触辊筒易受热受损，同时，尾坯为完全凝固，直接关闭二冷水使得铸坯表面回温量大，铸坯受钢水静压力条件下鼓肚量增加，内部质量难以控制。

第二种方式，采用的是脉冲水量的方法，以降低冷却强度。脉冲水量采用间歇喷水冷却，可有效对设备进行保护，但是脉冲水流量曲线是分段的，因此冷却不均性增加，使得铸坯结晶过程搭桥趋势增加，且尾坯无钢水补充，中间疏松、缩孔发生趋势增加，内部质量难以控制。且此方法不适应裂纹敏感性强的钢种在较高拉速条件下也可能产生裂纹的情况。

第三种方式，是根据头尾坯的位置，在对应扇形段关闭和开启二冷水。该方案主要对拉速极低的头尾坯控制有效(≤0.5m/min甚至更低拉速)，但对裂纹及其敏感的钢种，即是拉速大于0.5m/min也有可能产生横裂纹。头尾坯对应的操作方法也是直接关闭或开启二冷水，二冷水不均匀性趋势增加，且只是用于头尾坯，而裂纹敏感性高的钢种在异常降速(例如：换水口)条件下不适应。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种提高铸坯表面质量的方法，其能够改善铸坯表面质量控制效果不好的问题。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种提高铸坯表面质量的方法，包括：在铸坯拉速大于节点拉速的情况下；在所述铸坯拉速开始提高第一预设时间段内，控制二冷总水量保持提高前的二冷总水量不变；在所述铸坯拉速提高第一预设时间段后，控制二冷总水量在第二预设时间段内匀速提高，直到所述二冷总水量达到所述铸坯拉速实时对应的标准总水量。

另外，本发明的实施例提供的提高铸坯表面质量的方法还可以具有如下附加的技术特征：

可选地，在所述铸坯拉速大于所述节点拉速的情况下，当所述铸坯拉速降低的情况下，控制所述二冷总水量降低到所述铸坯拉速实时对应的所述标准总水量。

可选地，在所述铸坯拉速小于或者等于所述节点拉速的情况下，控制所述二冷总水量维持在所述节点拉速对应的所述标准总水量。

可选地，所述节点拉速的范围为0.3-0.6m/min。

可选地，所述第一预设时间段的范围为1-1.2min。

可选地，所述二冷总水量在所述第二预设时间段内匀速提高的速率＝(实时拉速对应的标准总水量-节点拉速对应的标准总水量)/第二预设时间段。

可选地，所述第二预设时间段的范围为5-7min。

可选地，所述二冷总水量在所述第二预设时间段内匀速提高的速率范围为50-55L/min

可选地，所述铸坯的成分包括：C：0.08-0.12％；Nb＞0.020％。

可选地，在连铸的开浇阶段、停浇阶段、换包阶段以及换水口阶段，均采用所述在铸坯拉速大于节点拉速的情况下；在所述铸坯拉速开始提高第一预设时间段内，控制二冷总水量保持提高前的二冷总水量不变；在所述铸坯拉速提高第一预设时间段后，控制二冷总水量在第二预设时间段内匀速提高，直到所述二冷总水量达到所述铸坯拉速实时对应的标准总水量的步骤，对所述二冷总水量进行控制。

本发明实施例的提高铸坯表面质量的方法的有益效果包括，例如：

提高铸坯表面质量的方法，包括：在铸坯拉速大于节点拉速的情况下；在所述铸坯拉速开始提高第一预设时间段内，控制二冷总水量保持提高前的二冷总水量不变；在所述铸坯拉速提高第一预设时间段后，控制二冷总水量在第二预设时间段内匀速提高，直到所述二冷总水量达到所述铸坯拉速实时对应的标准总水量。

当开始提高拉速后，二冷总水量延迟第一预设时间段后开始逐渐提高到拉速对应的标准总水量，在提速的第一预设时间段内，二冷总水量保持提速前的水量，二冷总水量的增加是延迟于拉速提升的，目的是提高铸坯在矫直段表面温度，避开700-900℃。使用该方法，不仅可以有效控制头尾坯质量，还可以有效控制裂纹敏感性高的钢种在异常降速过程的铸坯表面质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的提高铸坯表面质量的方法的步骤框图；

图2为本发明实施例提供的开浇阶段中拉速与二冷总水量的关系图；

图3为本发明实施例提供的停浇阶段中拉速与二冷总水量的关系图；

图4为本发明实施例提供的换包阶段中拉速与二冷总水量的关系图；

图5为本发明实施例提供的换水口阶段中拉速与二冷总水量的关系图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合图1至图5对本实施例提供的提高铸坯表面质量的方法进行详细描述。

请参照图1，本发明的实施例提供了一种提高铸坯表面质量的方法，包括：步骤S1，在铸坯拉速大于节点拉速的情况下；在铸坯拉速开始提高第一预设时间段内，控制二冷总水量保持提高前的二冷总水量不变；在铸坯拉速提高第一预设时间段后，控制二冷总水量在第二预设时间段内匀速提高，直到二冷总水量达到铸坯拉速实时对应的标准总水量。

在铸坯拉速大于节点拉速的情况下，如果铸坯拉速提高，从开始提高的一刻持续第一预设时间段内，二冷总水量保持铸坯拉速提高前的水量，在第一预设时间段后，二冷总水量也开始提高，按照在第二预设时间段内匀速提高的方式提高。

“节点拉速”，是铸坯较低的拉速。本实施例中，节点拉速为0.6m/min，其他裂纹敏感性更弱的钢种，节点拉速可以降低到更低，例如：普锰钢Q235可以为0.3。“第一预设时间段”是拉速提高后，二冷总水量随着增加的延迟时间。“第二预设时间段”是二冷总水量提升到铸坯拉速对应的标准总水量所需要的时间，根据第二预设时间段的设置，可以使二冷总水量缓慢提升到标准总水量。

当开始提高拉速，二冷总水量逐渐将二冷总水量提高到拉速对应的标准总水量，二冷总水量的增加是延迟于拉速提升的，目的是提高铸坯在矫直段表面温度，避开700-900℃。使用该方法，不仅可以有效控制头尾坯质量，还可以有效控制裂纹敏感性高的钢种在异常降速过程的铸坯表面质量。

不同钢种/成分裂纹敏感性不同，裂纹敏感性强的钢种标准总水量水量更小，均可以采用上述升速过程中二冷总水量的调整方式。钢坯尺寸越宽或者越厚，最大拉速越低，但升速制度是一致的。

需要说明的是：控制二冷总水量就能够控制每个段的水量，从而提高铸坯在矫直段表面温度，避开700-900℃。二冷区域分为14个段，从上而下依次为1-14段，矫直段在7-8段，二冷水各段按一定的比例分布，且从上而下逐渐减少，总水量为各段水量之和，各段水量可以根据二冷总水量反算求出。此外，每台连铸机投产前，都会请设计单位设计二冷水表，即标准总水量，然后钢厂根据实际使用效果进行微调。具体地，二冷水表由铸机高度、铸坯断面、钢种等参数确定。

本实施例中，节点拉速的范围为0.3-0.6m/min。本实施例中，以节点拉速为0.6m/min进行说明。其他裂纹敏感性更弱的钢种，节点拉速可以降低到更低，例如：普锰钢Q235可以为0.3m/min。

参照图1，本实施例中，步骤S2，在铸坯拉速大于节点拉速的情况下，当铸坯拉速降低的情况下，控制二冷总水量降低到铸坯拉速实时对应的标准总水量。

在铸坯拉速大于节点拉速的情况下，铸坯拉速降低，二冷总水量也降低，降低到与实时的铸坯拉速对应的标准总水量一致。

参照图1，本实施例中，步骤S3，在铸坯拉速小于或者等于节点拉速的情况下，控制二冷总水量维持在节点拉速对应的标准总水量。

在铸坯拉速小于或者等于节点拉速的情况下，不管是铸坯拉速提高，还是铸坯拉速降低，二冷总水量均保持最低水量，最低水量即是节点拉速对应的标准水量，对设备进行冷却保护。

本实施例中，第一预设时间段的范围为1-1.2min。具体的，第一预设时间段为1、1.1、1.2min。

本实施例中，二冷总水量在第二预设时间段内匀速提高的速率＝(实时拉速对应的标准总水量-节点拉速对应的标准总水量)/第二预设时间段。

二冷总水量匀速提高的速率，与标准总水量有关，标准总水量越大则增加速度值越大。标准总水量与钢种和铸坯断面有关，裂纹敏感性越强、断面越小的铸坯标准水量越小。

本实施例中，第二预设时间段的范围为5-7min。本实施例中，以5min内提高到与实时铸坯拉速对应的标准水量对二冷总水量进行控制。

本实施例中，二冷总水量在第二预设时间段内匀速提高的速率范围为50-55L/min

本实施例中，铸坯的成分包括：C：0.08-0.12％；Nb＞0.020％。在该范围内的铸坯都认为有可能发生裂纹。也适合采用本实施例提供的方法提高铸坯表面质量。

本实施例中，在连铸的开浇阶段、停浇阶段、换包阶段以及换水口阶段，均采用在铸坯拉速大于节点拉速的情况下；在铸坯拉速开始提高第一预设时间段内，控制二冷总水量保持提高前的二冷总水量不变；在铸坯拉速提高第一预设时间段后，控制二冷总水量在第二预设时间段内匀速提高，直到二冷总水量达到铸坯拉速实时对应的标准总水量的步骤，对二冷总水量进行控制。

开浇阶段

1、C/Q345qD-1成分标准

开浇钢种以包晶含Nb微合金钢C/Q345qD-1为例。

2、标准水量

3、拉速提升过程与水量布置，参照图2。

参照图2，步骤1：开浇时拉速从0m/min开始，维持2分钟后以0.1m/min

步骤2：拉速由0.6m/min以0.1m/min

步骤2期间，二冷水调整开始时间晚于提速开始时间1min，优化前二冷总水量为1分钟前对应拉速的标准水量，二冷总水量调整速度快，冷却强度增加较快；优化后二冷总水量在开始提速时间点1min后开始增加水量，以50.3L/min

案例二、停浇阶段

1、C/Q345qD-1成分标准

停浇钢种以包晶含Nb微合金钢C/Q345qD-1为例。

2、标准水量

3、拉速提升过程与水量布置，参照图3。

参照图3，步骤11：停浇时拉速从1.1m/min开始，以-0.1m/min

步骤12：拉速在0m/min保持2-3min，确认尾坯封顶成功后方开始提升拉速，以0.1m/min

步骤13：拉速由0.6m/min以0.1m/min

案例三、换包阶段

1、C/Q345qD-1成分标准

停浇钢种以包晶含Nb微合金钢C/Q345qD-1为例。

2、标准水量

3、拉速提升过程与水量布置，参照图4。

参照图4，步骤21：停浇时拉速从1.1m/min开始，以-0.1m/min

步骤22：拉速在0m/min保持3-4min，确认结晶器内铸坯接头连接牢固后，以0.1m/min

步骤23：拉速由0.6m/min以0.1m/min

步骤23期间，二冷水调整开始时间晚于提速开始时间1min，优化前二冷总水量为1分钟前对应拉速的标准水量，二冷总水量调整速度快，冷却强度增加较快；优化后二冷总水量在开始提速时间点1min后开始增加水量，以50.3L/min

案例四、换水口阶段

1、C/Q345qD-1成分标准

停浇钢种以包晶含Nb微合金钢C/Q345qD-1为例。

2、标准水量

3、拉速提升过程与水量布置，参照图5。

参照图5，步骤1：停浇时拉速从1.1m/min开始，以-0.1m/min

步骤2：拉速由0.6m/min以0.1m/min

步骤2期间，二冷水调整开始时间晚于提速开始时间1min，优化前二冷总水量为1分钟前对应拉速的标准水量，二冷总水量调整速度快，冷却强度增加较快；优化后二冷总水量在开始提速时间点1min后开始增加水量，以50.3L/min

通过上述方案，二冷总水量增加时间延迟于拉速提升时间，拉速提升时冷却强度增加慢，整个生产过程铸坯在矫直段的表面温度均在900℃以上，表面质量基本受控，根据实际统计，尾坯、换包坯横裂纹发生率小于5％，头坯、换水口坯横裂纹发生率0％；且二冷总水量是连续逐步增加的，冷却均匀性有保障，铸坯凝固过程“搭桥”减少，可有效减轻铸坯中心疏松缺陷，提高了内部质量。

根据本实施例提供的一种提高铸坯表面质量的方法，提高铸坯表面质量的方法的工作原理是：拉速降速时二冷总水量同步降低+最低配水量(节点拉速对应的标准水量)+拉速提升时二冷总水量增加延后于拉速提升”。也就是当拉速降低时，二冷总水量与拉速相匹配，将二冷总水量降低；当拉速降低到节点拉速以后，维持最低水量，对设备起保护作用；当具备升速条件后开始提高拉速，二冷总水量按一定比例，逐渐将二冷总水量提高到拉速对应的水量，二冷总水量的增加是延迟于拉速提升的。使用该方法，不仅可以有效控制头尾坯质量，还可以有效控制裂纹敏感性高的钢种在异常降速过程的铸坯表面质量。

本实施例提供的一种提高铸坯表面质量的方法至少具有以下优点：

我厂机断面为230*1870mm，典型拉速为1.10m/min，换水口拉速为0.6m/min，在生产C＝0.10％、Nb≥0.020％以上的包晶、含铌量含铌量较高的钢种，尾坯和换水口坯表面经常出现表面横裂纹。

当具备升速条件后开始提高拉速，二冷总水量按一定比例逐渐将二冷总水量提高到拉速对应的标准总水量，二冷总水量的增加是延迟于拉速提升的，目的是提高铸坯在矫直段表面温度，避开700-900℃。使用该方法，不仅可以有效控制头尾坯质量，还可以有效控制裂纹敏感性高的钢种在异常降速过程的铸坯表面质量。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。