连铸机扇形段铸辊粘结的控制方法

摘要

本发明涉及连铸机设备及铸坯质保技术。由于坯表面脱落的铁皮、保护渣残留物、二冷水垢等聚集物堆积，一部分发生重熔或烧结，粘结铸辊表面，形成坚硬的粘结物，导致铸辊停止转动。为克服影响设备正常运行和铸坯质量问题，提供一种降低辊表面富集粘结物的方法。既在弧形连铸机弯曲段、矫直段和水平段前的扇形段的内弧辊附近安装气雾喷水装置，向其辊表面喷射气雾冷却水，形成水膜，既降低了铸辊温度，又在连铸坯和铸辊之间形成润滑作用。本发明可降低扇形段分节辊清理频率，从原来的8-10周检修一次，延长为15-17周检修一次，有效提高了扇形段作业寿命。与离线检修方式相比，减少维修费用达30％以上，提高铸机作业率2％以上。

权利要求

1.连铸机扇形段铸辊粘结的控制方法，其特征在于在弧形连铸机弯曲段、矫直段和水平段前的扇形段的内弧辊附近安装气雾喷水装置即喷嘴，向其辊表面喷射气雾冷却水，起到防止粘结物富集在连铸辊上的作用；并对原二冷水量采用wi′＝wi-a·(ni·ws)进行修正处理；式中，wi′为修正后的第i区二次冷却水量；wi为修正前的第i区冷却水量，一般其由二次冷却控制系统给出；a为修正参数，取值范围1.0-2.0；ni第i区的喷嘴个数；ws单个喷嘴的水流平均值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的喷嘴在每两个辊之间布置有三个喷嘴（4），其中中间喷嘴为二次冷却喷嘴，其为扁平喷嘴，其喷射范围在宽度方向覆盖整个铸坯；

边部两个喷嘴为倾斜角度喷嘴喷射至连铸辊上。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的喷嘴安装高度，在垂直于铸坯宽面方向，安装在比铸辊直径小30-60mm的范围内；喷嘴安装宽度范围，安装在距铸坯边缘

20-30mm的范围内。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的喷嘴的喷射角度，扁平喷嘴喷射角度在垂直于铸辊方向的喷射角α选取15°-30°；倾斜角度喷嘴喷射角度在平行于铸辊方向的喷射角β选取60°-110°。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的喷嘴的喷射压力，为压缩空气气压大于0.2Mpa，水流量0.1-0.5l/min。

说明书

连铸机扇形段铸辊粘结的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢铁产品生产过程中的板坯连铸机设备及铸坯质量保障技术，特别是涉及降低连铸辊表面粘结发生率的方法。

背景技术

[0002] 板坯连铸生产过程中，一般靠扇形段分节辊支撑并拉矫铸坯。由于连铸机多为弧形结构，在生产过程中，由于铸坯表面脱落的氧化铁皮、保护渣残留物、二冷水蒸发后残留水垢等聚集物堆积在扇形段内弧辊与连铸坯形成的“夹角区”内，如图1所示。一部分聚集物被二冷水冲走，另一部分未被二冷水冲走的聚集物在连铸辊的碾压及连铸坯的高温作用下发生重熔或烧结，从而粘结在连铸辊表面，久而久之形成坚硬的粘结物。辊子表面的粘结物会造成铸辊与铸坯之间摩擦力增大，从而增加拉坯阻力，损坏扇形段驱动系统；同时较硬的粘结物附着在从动辊表面，会导致从动辊停止转动，从而在铸坯表面形成划痕，造成连铸坯表面缺陷。

[0003] 目前已有冶金工作者针对这一问题进行了研究，如申俊峰等人在包钢科技发表的“连铸机足辊(也称扇形段铸辊)粘结物的调查分析”，对足辊附着物进行了检测分析，指出了铸辊附着物对连铸坯的质量危害，但并未给出一种减少粘结物的有效方法。有研究指出，降低辊温度能有效减少粘辊发生率。目前连铸机扇形段铸辊均为空心水冷结构，从而达到冷却辊体，降低粘结物重熔或烧结的发生率的目的。但由于连铸过程本身的高温特性，仅依靠该方法并不能完全杜绝和大幅度有效减少粘辊的发生。实际上，目前各钢厂除定期换扇形段进行离线修磨外，并没有其它专门针对该问题的解决方法。

[0004] 根据大量的现场试验与检测分析，当扇形段铸辊表面覆盖有明显的水膜时，此时能有效降低粘结的发生。铸辊表面的水膜一方面降低了铸辊温度，另一方水膜起到“润滑”作用，可有效减小粘结物的富集和重熔。根据这一原理，本发明专利提出了一种通过在铸辊与铸坯接触处覆盖水膜，以减少铸辊表面黏结的方法。

发明内容

[0005] 本发明为克服连铸机扇形段铸辊表面富集聚集物形成坚硬的粘结物，严重影响设备正常运行和铸坯质量问题，提供一种在连铸生产中降低连铸扇形段辊表面富集粘结物的方法。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在连铸扇形段辊表面上安装一组特定角度的喷水装置，其向连铸扇形段辊表面喷射冷却水，从而使其表面覆盖一层“水膜”，即使高温铸辊被水润湿。水膜一方面降低了铸辊温度，另一方面在连铸坯和铸辊之间形成润滑作用，

[0007] 本发明主要靠如下方法实现。在弧形连铸机弯曲段、矫直段和水平段前的扇形段的内弧辊附近安装气雾喷水装置，向其辊表面喷射气雾冷却水，起到防止粘结物富集在连铸辊上的作用。

[0008] 在上述方法中，所述的喷嘴在每两个辊之间布置有三个喷嘴(4)，其中中间喷嘴为二次冷却喷嘴，其为扁平喷嘴，其喷射范围在宽度方向覆盖整个铸坯；边部两个喷嘴为倾斜角度喷嘴喷射至连铸辊上。所述的喷嘴安装高度，在垂直于铸坯宽面方向，安装在比铸辊直径小30-60mm的范围内；喷嘴安装宽度范围，安装在距铸坯边缘20-30mm的范围内。所述的喷嘴的喷射角度，扁平喷嘴喷射角度在垂直于铸辊方向的喷射角α选取15°-30°；倾斜角度喷嘴喷射角度在平行于铸辊方向的喷射角β选取60°-110°。所述喷嘴的喷射压力，为压缩空气气压大于0.2Mpa，水流量0.1-0.5l/min。

[0009] 在使用上述方法前，需要对原二冷水量进行修正处理，其特征在于对原二冷水量采用w′i＝wi-a·(ni·ws)进行修正处理；式中，w′i为修正后的第i区二次冷却水量；wi为修正前的第i区冷却水量，一般其由二次冷却控制系统给出；a为修正参数，取值范围
1.0-2.0；ni第i区的喷嘴个数；ws单个喷嘴的水流平均值。

[0010] 本方法适用于主体框架采用多组密排分节辊支撑连铸坯的连铸机，特别适用于宽厚板坯连铸过程。采用本发明的技术，可以显著降低铸辊表面粘结物的富集和粘结，从而降低扇形段分节辊清理频率，延长了扇形段检修周期，从原来的8-10周检修一次，延长为15-17周检修一次，有效提高了扇形段作业寿命。与离线检修方式相比，减少维修费用达
30％以上，提高铸机作业率2％以上。

附图说明

[0011] 图1是铸辊粘结物富集示意图。图2是本发明设计的喷嘴安装示意图。

[0012] 图3喷嘴垂直铸坯与铸辊方向安装位置。图4喷嘴垂直铸辊方向安装位置。

[0013] 在图中，(1)扇形段铸辊，(2)铸坯，(3)富集物，(4)喷嘴，α角为喷嘴垂直于辊方向的喷射角度，β角为喷嘴平行于辊方向的喷射角，(5)连铸辊冷却区域，(6)连铸坯液芯。

具体实施方式

[0014] 如图2所示，在每两个辊之间布置有三个喷嘴(4)，其中中间喷嘴为二次冷却喷嘴，其为扁平喷嘴，其喷射范围能在宽度方向覆盖整个铸坯，通过向铸坯喷射气雾冷却水，起到冷却铸坯的作用。边部两个冷却采用倾斜角度喷嘴喷射气雾，如图3所示。冷却水至连铸辊上，起到防止粘结物富集在连铸辊上的作用。

[0015] (1)喷嘴的安装位置：

[0016] 本发明适用于主体框架采用多组密排分节辊支撑连铸坯的连铸机，特别适用于板坯连铸过程。由于辊黏结现象主要发生在内弧，特别易出现在弯曲段、矫直段和水平段的前半区域。因此，喷嘴安装位置为弧形连铸机弯曲段、矫直段和水平段前2-4个扇形段的内弧。

[0017] 如图4所示，上部为分节辊，下部为连铸坯。根据连铸坯从外至内的凝固特性，铸坯中心区域坯壳较薄，其受铸辊夹持力后易发生变形，而边角部坯壳较厚，不易产生变形。因此，连铸辊夹持力主要施加在连铸坯表面的左右两侧，在连铸辊边部易产生粘结物聚集。
本发明仅对易发生粘结的区域进行辊冷却，在有效降低粘结物富集的同时确保了原有二冷工艺的稳定性。一般喷嘴在铸辊两侧距铸坯边缘20-30mm的范围内各安装一个。

[0018] 在高度方向，喷嘴要起到润湿铸辊的作用，因此其安装高度(垂直于铸坯宽面方向)应低于铸辊直径，一般取值比铸辊直径小30-60mm。

[0019] (2)喷嘴参数：

[0020] 本发明中选取扁平型气雾冷却喷嘴，喷嘴垂直于辊方向的喷射角度一般选取15°-30°如图3所示的α角，平行于辊方向的喷射角选取60°-110°，如图4所示的β角。

[0021] (3)气雾冷却水的比例和流量选取原则：

[0022] 连铸过程中一般采用气雾冷却方式进行二次冷却，即按一定比例混匀水与压缩空气，喷射向铸坯表面，达到冷却效果。与连铸二次冷却不同，本发明中的喷嘴喷出的气雾冷却水喷向铸辊，主要起到“润湿”铸辊的作用。本发明中采用混水阀将气与水混匀，用气压带动水流喷向辊表面。本发明的冷却对象为铸辊，因此不同位置的气压和水流量均为固定值，其中压缩空气气压一般大于0.2Mpa，喷嘴冷却水量水流量0.1-0.5l/min。

[0023] (4)二次冷却水的调整：

[0024] 由于作用在铸辊上的水量会流至铸坯表面，特别是喷射区域集中在铸坯边角部，易引起连铸坯角部过冷，从而引发角裂纹，因此需对原二冷水量进行一定的修正处理。修正水量的计算方法如下式所示。

[0025] w′i＝wi-a·(ni·ws)

[0026] 式中，w′i为修正后的第i区二次冷却水量；wi为修正前的第i区冷却水量，一般其由二次冷却控制系统给出；a为修正参数，取值范围1.0-2.0；ni第i区的喷嘴个数；ws单个喷嘴的水流平均值。

[0027] 实施例

[0028] 连铸机设备参数：弧形板坯连铸机，生产连铸坯断面宽度规格为1600mm、1800mm、2100mm，厚度方向规格为180mm、200mm、250mm。流线长度35.5m，连铸辊半径230mm(弧形段)和300mm(矫直段与水平段)，共划分二冷区8个。

[0029] 本发明实施中的具体参数为：喷嘴喷射角度宽向喷射角度60°，喷嘴安装位置距离板坯边缘25mm，距板坯表面垂直距离180mm(弧形段)和250mm(矫直段与水平段)。连铸机第5-8扇形段每个内弧辊附近均安装气雾喷嘴。各喷嘴平均冷却水量为0.15l/min。

[0030] 本发明应用前，连铸机第5-8段具有不同程度的辊表面粘结聚集物的现象，其中尤以第7段和第8段较为严重。由于粘结物富集原因引起的扇形段下线检修周期约为3个月，甚至出现过第7段和第8段上线使用周期不足2个月就被替换下清理的情况。采用本发明后，有效抑制了辊表面粘结物聚集的现象，扇形段不需要因为粘结物富集而下线检修，确保了连铸坯拉坯阻力的均衡稳定，保障了生产的稳定性，有效提高了连铸机作业率。