控制铸坯重压下鼓肚的方法

技术领域

本发明涉及连铸加工技术领域，更为具体地，涉及一种控制铸坯重压下鼓肚的方法。

背景技术

压下技术是改善连铸坯偏析、疏松和缩孔的有效技术。压下技术包括轻压下、轻重结合和重压下，其中轻压下是通过多个辊进行不断递进式压下，一般压下辊需要3～6台，压下总量在8～16mm左右，和铸坯断面、钢种以及凝固进程都有关系；轻重结合基本上为在轻压下基础上，在后面的压下辊，或者凝固末端附近的压下辊执行一个或者两个较大的压下量，比如单辊5～10mm压下量；重压下相对于前两种压下方式来说特指用1～2对辊子实现大的压下量，比如单辊可以达到30mm压下量。从实践效果上看，单辊压下量小基本上无法将变形传递到铸坯中心区域，很难带来铸坯芯部质量的大幅度提高，而单辊重压下或者单辊大的压下量更有利于提高铸坯芯部质量，增加铸坯芯部的致密度，从而带来终材组织性能的提高。

单辊不同的压下量会带来不同的流变效果，流变效果和钢种、铸坯温度有关，但更多是和单辊压下量以及辊经有关，根据实践经验，单辊压下量在约4mm以下，铸坯流变以和辊子接触的铸坯为主，铸坯形状会形成一个侧面往里凹的形状；单辊压下量在5～7mm左右，铸坯宽展呈现整个面“平齐”流变；而一旦单辊大于约7mm压下量，铸坯宽展就表现为侧面鼓肚的形式，比如单辊压下15mm，则侧面存在4～6mm总量的鼓肚，鼓肚的最高点位于铸坯厚度中心线位置。这种鼓肚是压下过程铸坯流变的实际效果，从正面来说证明了单辊压下量大后更多的变形发生到了铸坯芯部区域，从而导致芯部向外变形形成鼓肚，能使铸坯芯部更致密。但是这种压下鼓肚也会带来一些问题：过大的鼓肚会带来后续轧制问题，比如不能进入初轧孔型，同时影响轧制效果；在连铸阶段，过大的鼓肚会放大铸坯表面缺陷，尤其对于角部裂纹等，甚至导致单辊重压下伴随有压下角部裂纹。

显然，单辊压下量大会带来侧面鼓肚的外形，这说明了铸坯芯部受到了较大的压力，因此发生了更大的变形，压下的作用更多到了铸坯芯部，但却也带来了一些问题。目前并没有发现相关方法来解决重压下的铸坯侧面出现鼓肚的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种控制铸坯重压下鼓肚的方法，以便于解决现有技术中，缺少一种能够既保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可避免重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题。

本发明提供一种控制铸坯重压下鼓肚的方法，包括如下步骤：

在铸坯出结晶器后，通过使所述铸坯的两侧的冷却水流密度均大于所述铸坯的内外弧侧的冷却水流密度，以在所述铸坯的两侧面上均形成向内的凹陷形状，得到带有侧面内凹陷的待压下铸坯；

使所述待压下铸坯的向内凹陷形状形成对所述待压下铸坯进行重压下时向外变形的抗力，以对所述待压下铸坯在重压下时侧面有形成鼓肚趋势的控制。

此外，优选的方案是，所述铸坯的两侧的冷却水流密度大于所述铸坯的内外弧侧的冷却水流密度的1.2倍。

此外，优选的方案是，所述使所述铸坯的两侧的冷却水流密度均大于所述铸坯的内外弧侧的冷却水流密度的方法包括如下步骤：

设置在所述铸坯的两侧的第一冷却回路与设置在所述铸坯的内外弧侧的第二冷却回路为不同的冷却回路；

通过控制所述第一冷却回路的水量大于所述第二冷却回路的水量，使所述铸坯的两侧的冷却水流密度均大于所述铸坯的内外弧侧的冷却水流密度。

此外，优选的方案是，所述使所述铸坯的两侧的冷却水流密度均大于所述铸坯的内外弧侧的冷却水流密度的方法包括如下步骤：

在所述铸坯的两侧与所述铸坯的内外弧侧设置同一套冷却回路，设置在所述铸坯的两侧的第一型号冷却喷嘴与设置在铸坯的内外弧侧的第二型号冷却喷嘴的选型不同；

在相同水压下，通过使所述第一型号冷却喷嘴的水流量大于所述第二型号冷却喷嘴的水流量，以使所述铸坯的两侧的冷却水流密度均大于所述铸坯的内外弧侧的冷却水流密度。

此外，优选的方案是，所述铸坯的两侧的冷却水流密度相同。

此外，优选的方案是，所述铸坯的内弧侧的冷却水流密度与所述铸坯的外弧侧的冷却水流密度相同。

此外，优选的方案是，在得到带有侧面内凹陷的待压下铸坯的过程中，将铸坯冷却区划分为至少两个冷却区域，并且在每个冷却区域中，均使所述铸坯的两侧的冷却水流密度大于所述铸坯的内外弧侧的冷却水流密度。

此外，优选的方案是，采用单辊重压下的方式对所述待压下铸坯进行重压下。

从上面的技术方案可知，本发明提供的控制铸坯重压下鼓肚的方法，通过在铸坯出结晶器后，使铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度，以在铸坯的两侧面上均形成向内的凹陷形状，铸坯侧面的凹陷形状在铸坯进行重压下时对铸坯的侧面向外变形产生抗力，从而达到对待压下铸坯在重压下时侧面有形成鼓肚趋势的控制效果，既可保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可有效解决重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的控制铸坯重压下鼓肚的方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的控制铸坯重压下鼓肚的方法中的铸坯的内外弧的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

针对前述提出的现有技术中，缺少一种能够既保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可避免重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题，提出了一种控制铸坯重压下鼓肚的方法。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

为了说明本发明提供的控制铸坯重压下鼓肚的方法，图1示出了根据本发明实施例的控制铸坯重压下鼓肚的方法的流程；图2示出了根据本发明实施例的控制铸坯重压下鼓肚的方法中的铸坯的内外弧。

如图1结合图2共同所示，本发明提供的控制铸坯重压下鼓肚的方法，包括如下步骤：

S1、在铸坯出结晶器后，通过使铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度，以在铸坯的两侧面上均形成向内的凹陷形状，得到带有侧面内凹陷的待压下铸坯；

S2、使待压下铸坯的向内凹陷形状形成对待压下铸坯进行重压下时向外变形的抗力，以对待压下铸坯在重压下时侧面有形成鼓肚趋势的控制。

如图2所示，铸坯的内外弧侧指的是连铸机在扇形段的内外弧，即铸坯在连铸过程中经过连铸机的扇形段时，以铸坯为参照，位于铸坯上方的面为内弧面，位于铸坯下方的面为外弧面。连铸机的扇形段的内外弧中的内弧指的是连铸机扇形段的圆弧内面；外弧指的是连铸机扇形段的圆弧外面。本发明中的铸坯的内外弧侧为本领域的通用术语，对于铸坯的内外弧的具体结构等内容并非是本发明解决技术问题的关键点，只需要确保铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度即可。

针对现有的技术缺陷和空白，从机理出发，本发明提出了一种解决单辊重压下后铸坯侧面鼓肚的新思路。在重压下过程中，铸坯芯部受到了较大的应力，发生了变形，一方面使铸坯芯部更加的致密，这是单辊重压下的预期效果或者说是技术特点，另一方面在芯部受到应力和挤压变形的过程中，侧面的铸坯在这种挤压作用力下发生了向外侧发生自然流变，从而形成鼓肚。本发明在重压下前，给予铸坯的侧面一个向内部凹陷的变形，即铸坯的侧面形成向内侧凹陷的形状，从而具备更大的向外侧变形的抗力，使重压下过程中增大芯部铸坯的挤压力，增强重压下带来芯部致密度的效果，同时减少铸坯中心区域向外侧流变的程度，以此减小或者消除铸坯侧面的鼓肚变形。

在铸坯出结晶器之后，采用铸坯的侧面水流密度大于内外弧两面的水流密度的设计，使铸坯的侧面的冷却强于内外弧侧，带来铸坯的侧面向内部凹陷的形状。由于受力特点和变形特点，使铸坯的侧面具备更大的向外侧变形的抗力，使重压下过程中增大芯部铸坯的挤压力，增强重压下带来芯部致密度的效果，同时减少铸坯中心区域向外侧流变的程度，以此减小或者消除铸坯侧面的鼓肚变形。

在本发明的技术方案中，铸坯的两侧的冷却水流密度大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度的1.2倍。从未确保通过不同的冷却强度使铸坯的两侧面上形成向内的凹陷形状。

在本发明的技术方案中，使铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度的方法包括如下步骤：

设置在铸坯的两侧的第一冷却回路与设置在铸坯的内外弧侧的第二冷却回路为不同的冷却回路；

通过控制第一冷却回路的水量大于第二冷却回路的水量，使铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度。

通过设置两个冷却回路，即两个冷却回路由两个不同的冷却阀进行控制，则只需要控制两个冷却回路的水流量即可使铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度。

在本发明的技术方案中，使铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度的方法包括如下步骤：

在铸坯的两侧与铸坯的内外弧侧设置同一套冷却回路，设置在铸坯的两侧的第一型号冷却喷嘴与设置在铸坯的内外弧侧的第二型号冷却喷嘴的选型不同；

在相同水压下，通过使第一型号冷却喷嘴的水流量大于第二型号冷却喷嘴的水流量，以使铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度。

即在铸坯的左右侧和内外弧侧在相同冷却回路即一个冷却阀控制，采用铸坯左右侧和内外弧侧不同设置的喷嘴选型不同的方式，从而实现在相同水压下铸坯的左右侧和内外弧侧的喷嘴喷水流量不同，以达到铸坯的左右侧和内外弧侧的不同水流密度的控制。

在本发明的技术方案中，铸坯的两侧的冷却水流密度相同。由于是使铸坯的两侧面上形成凹陷形状，因此，铸坯的两侧的冷却水流密度可相同，使凹陷形状对称，当然也可根据实际情况，使铸坯的两侧的冷却水流密度稍有不同，对此，不做特别限定，可根据实际情况灵活调整。

在本发明的技术方案中，铸坯的内弧侧的冷却水流密度与铸坯的外弧侧的冷却水流密度相同。坯的内弧侧的冷却水流密度与铸坯的外弧侧的冷却水流密度可相同，也可根据实际情况灵活调整，略有不同，只要铸坯的内外弧侧的冷却水流密度小于铸坯的两侧的冷却水流密度即可，在此不做特别限定。

在本发明的技术方案中，在得到带有侧面内凹陷的待压下铸坯的过程中，将铸坯冷却区划分为至少两个冷却区域，并且在每个冷却区域中，均使铸坯的两侧的冷却水流密度大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度。为了更好的使铸坯上的凹陷形状更符合重压下时铸坯两侧向外的变形，以达到最佳的抗力，可以将铸坯冷却区划分为两个以上的冷却区域，不同的冷却区域采用不同的冷却系统，从而根据实际需要调整不同冷却区域的冷却水流密度，且在每个冷却区域中，均使铸坯的两侧的冷却水流密度大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度即可。

在本发明的技术方案中，采用单辊重压下的方式对待压下铸坯进行重压下。

采用本发明提供的方法使得在重压下尤其单辊重压下时增大铸坯芯部在单辊重压下过程中的压力，使铸坯的芯部更致密，从而增强重压下对铸坯的芯部质量的改善效果；同时改变重压下后铸坯宽展的流变结果，使铸坯呈现整个面“平齐”流变，能降低铸坯的角部变形的应变，降低由于重压下鼓肚带来角度裂纹的几率；以及减轻或者消除单辊重压下的侧面鼓肚，降低对轧钢的影响。

为了更好的对本发明提供的控制铸坯重压下鼓肚的方法进行详细说明，举例如下：

以某厂小方坯连铸生产为例，断面为160X160mm，全弧机型，弧半径10m，针对70号钢的生产，拉速为3.2m/min，为了达到通过冷却强度的不同而使铸坯的侧面凹陷的效果，设计铸坯的左右侧的冷却水流密度为铸坯的内外弧侧的冷却水流密度的1.3倍，由于冷却区长度相同，铸坯的左右侧和铸坯的内外弧侧的喷淋宽度也相同，都为160mm，所以铸坯的左右侧的水量和铸坯的内外弧侧的水量比例即为冷却水流密度的比例，实际水量见表1所示。

表1实际水量(m

本实施例的铸机采用了内外弧和左右侧是不同的冷却回路，可以独立控制铸坯的内外侧和铸坯的左右侧的水量，因此实际生产中只要给定铸坯的左右侧和铸坯的内外弧侧的水量即可。

同样，要完成上面的水量分布，同时一个区又是一个控制阀的情况下，可以采用铸坯的左右侧和铸坯的内外弧采用不同的喷嘴类型，铸坯的左右侧的喷嘴类型大于铸坯的内外弧侧的喷嘴类型，从而实现在相同水压下喷到铸坯的左右侧和铸坯的内外弧的水量实现表1的水量控制。

需要说明的是，该实施例仅仅是为了对本发明提供的控制铸坯重压下鼓肚的方法在实际应用中的详细说明，对本发明提供的技术方案不限定。

通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的控制铸坯重压下鼓肚的方法，通过在铸坯出结晶器后，使铸坯的两侧的冷却水流密度均大于铸坯的内外弧侧的冷却水流密度，以在铸坯的两侧面上均形成向内的凹陷形状，铸坯侧面的凹陷形状在铸坯进行重压下时对铸坯的侧面向外变形产生抗力，从而达到对待压下铸坯在重压下时侧面有形成鼓肚趋势的控制效果，既可保留重压下给铸坯带来的铸坯芯部更致密的优点，又可有效解决重压下使铸坯发生流变导致铸坯侧面发生鼓肚，从而带来角度裂纹、以及影响轧钢等问题。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的控制铸坯重压下鼓肚的方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的控制铸坯重压下鼓肚的方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。