一種防止連鑄坯表面開裂的冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷卻設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種防止連鑄坯表面開裂的冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]表面裂紋問題一直伴隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，鑄坯表面一旦開裂，情況輕的需要精整，增加工序和成本，嚴(yán)重的則產(chǎn)生廢品，造成嚴(yán)重?fù)p失。鑄坯表面裂紋的形成與連鑄過程密切相關(guān)，由于鑄坯在結(jié)晶器中順序結(jié)晶，在拉坯方向和厚度方向會形成溫度梯度，表面率先結(jié)晶形成坯殼，心部則還處于液態(tài)或熔融態(tài)，由于凝固作用，金屬向中心收縮，導(dǎo)致表面受到向鑄坯中心的拉應(yīng)力。同時，鑄坯在凝固過程中發(fā)生相變，當(dāng)鋼中C含量位于相圖中包晶反應(yīng)區(qū)時，隨著凝固進行會發(fā)生液相和σ-Fe向γ-Fe轉(zhuǎn)變，因此在凝固中不但鑄坯表面和中心由于溫度不均勻?qū)е碌臒釕?yīng)力，還有相變不同步導(dǎo)致的相變應(yīng)力。并且由于相變不均勻易在表面形成凹陷，成為表面裂紋源。與此同時，鋼中的P，S等雜質(zhì)元素和一些合金元素在凝固中易在晶界偏析，也會產(chǎn)生化合物夾雜，導(dǎo)致晶界對應(yīng)力變得更為敏感。此外鑄坯在鑄機中行進，收到輸送輥，壓下輥等的機械作用力，由于這些力大小和作用方式不同也容易在鑄坯表面形成裂紋。
[0003]因此，在現(xiàn)有連鑄生產(chǎn)過程中，需要對鑄坯進行冷卻，防止表面裂紋，光斑，鱗狀和紋裝缺陷?，F(xiàn)有的冷卻工藝主要為堆冷、空冷和強制水冷，其中堆冷和空冷較為常見，例如CN 104550803 A專利申請，在堆冷兩側(cè)設(shè)置可移動耐火墻，保證鑄坯在高溫狀態(tài)下緩冷，可以減輕偏析，提高組織均勻度并減少鋼種氣體含量。強制水冷對于鑄坯表面質(zhì)量有更好的改善作用，但是其對于不同鋼種有不同要求，需要對冷卻制度進行系統(tǒng)研究，同時需要專門的冷卻設(shè)備，因此強制水冷的應(yīng)用較少。但是仍有一些專利技術(shù)和設(shè)備，如鑄鋼強冷噴淋系統(tǒng)及強冷工藝方法的專利申請(CN 104525885 A)，其通過計算機系統(tǒng)計算鑄坯溫度場，調(diào)整水壓和水量對鑄坯進行冷卻減少鑄坯外部角裂。以及德國，日本，韓國等鋼鐵企業(yè)所采用的浸入式水池或浸水式冷床，其通過起重裝置將鑄坯整體浸入水池中冷卻，整套設(shè)備占地面積大，維護成本高，不適于國內(nèi)企業(yè)采用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種防止連鑄坯表面開裂的冷卻裝置，使通過其冷卻后的鑄坯表面強度和塑性均得到提高，避免在隨后堆冷或熱裝熱送等過程中表面開裂。
[0005]本發(fā)明一種防止連鑄坯表面開裂的冷卻裝置，包括高速冷卻段、空冷反溫段、低速冷卻段、框架、冷卻噴水單元、位置和溫度探測單元、控制單元；
所述冷卻裝置可以布置在連鑄坯矯直前(圖1，A處)，切割前(圖1，B處)或切割后(圖1，C
處)；
所述冷卻噴水單元包括水加壓裝置、冷卻水管線、噴頭;所述位置和溫度探測單元包括位置探頭和溫度探頭;所述冷卻噴水單元、所述位置和溫度探測單元分別與所述控制單元連接；
所述框架設(shè)置于所述高速冷卻段、所述低速冷卻段上，沿連鑄坯兩側(cè)布置，所述框架上設(shè)置有所述噴頭，所述冷卻水管線沿所述框架布置，所述水加壓裝置通過所述冷卻水管線與所述噴頭連接；
所述位置探頭位于所述高速冷卻段入口處，所述溫度探頭與所述噴頭同處設(shè)置;所述位置探頭、所述溫度探頭均分別與所述控制單元連接。
[0006]進一步的，所述空冷返溫段位于所述高速冷卻段、所述低速冷卻段之間，其上的框架相應(yīng)區(qū)域不設(shè)置噴頭或通過控制單元使相應(yīng)區(qū)域內(nèi)噴頭關(guān)閉實現(xiàn)空冷反溫。
[0007]進一步的，所述水加壓裝置可以為獨立設(shè)置的第一水加壓裝置和第二水加壓裝置，所述第一水加壓裝置與高速冷卻段的噴頭連接，所述第二水加壓裝置與低速冷卻段的噴頭連接;所述第一水加壓裝置為高速冷卻段的噴頭提供加壓水，所述第二水加壓裝置為位于低速冷卻段的噴頭提供加壓水。
進一步的，所述水加壓裝置也可以為具有分壓功能的冷卻水加壓裝置，所述具有分壓功能的冷卻水加壓裝置分別于高速冷卻段和低速冷卻段的噴頭連接。
[0008]進一步的，所述水加壓裝置為氣壓裝置或液壓裝置。
[0009]進一步的，所述噴頭相對于連鑄坯為豎向布置或斜向布置。
[0010]進一步的，位于所述高速冷卻段的噴嘴數(shù)量不少于5組，每組為2個，可在60秒內(nèi)將連鑄坯表面溫度冷卻至500°C以下，同時保持鑄坯內(nèi)部溫度1100°C以上。
[0011 ]進一步的，所述噴嘴具有通用接口。
[0012]進一步的，所述低速冷卻段的長度和所需噴嘴組數(shù)根據(jù)所需冷卻時間確定。
[0013]進一步的，所述位置探頭和所述溫度探頭均為紅外線探頭。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:當(dāng)鑄坯頭部通過位置檢測器時，開始高速冷卻，實現(xiàn)鑄坯表面快速冷卻至500°C以下，并保持鑄坯心部的高溫狀態(tài)(>1100°C);隨后進入空冷返溫段，通過測量鑄坯表面溫度并反饋給控制單元，達到設(shè)定溫度后，開始低速冷卻，維持表面溫度的動態(tài)平衡，并通過再次溫度測量反饋信號，實現(xiàn)冷卻水流量和壓力的動態(tài)控制;通過這種冷卻/返溫過程改善鑄坯表面組織，提高表層的強度和塑性，避免在后續(xù)過程中鑄坯表面開m
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【附圖說明】
[0015]圖1所示為本發(fā)明實施例一種防止連鑄坯表面開裂的冷卻裝置布置位置示意圖。
[0016]圖2所示為本發(fā)明實施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3所示為本發(fā)明實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1_高速冷卻段、2-空冷反溫段、3-低速冷卻段、4-框架、5-冷卻水管線、6-位置探頭、7-控制單元、8-第一水加壓裝置、9-第二水加壓裝置、10-具有分壓功能的冷卻水加壓裝置、11-鋼水包、12-中間包、13-結(jié)晶器、14-攪拌和震動裝置、15-二次冷卻裝置、16-矯直機、17-鑄坯、18-切割裝置、19-運輸輥道。
【具體實施方式】
[0019]下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術(shù)效果。在下述實施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號代表相同的特征或者部件，可應(yīng)用于不同實施例中。
[0020]連鑄坯冷卻處理的主要工藝流程為:鋼液—連鑄—鑄坯凝固—表面冷卻至相變溫度以下4返溫及回火；如圖1所示，鋼液在鋼水包11中經(jīng)中間包12進入結(jié)晶器13，結(jié)晶器13連接有攪拌和震動裝置14，之后，經(jīng)二次冷卻裝置15后進入矯直機16，鑄坯17經(jīng)切割裝置18切割后進入運輸輥道19。
[0021]如圖2、圖3所示，本發(fā)明實施例一種防止連鑄坯表面開裂的冷卻裝置，包括高速冷卻段1、空冷返溫段2、低速冷卻段3、框架4、冷卻噴水單元、位置和溫度探測單元、控制單元7；
所述冷卻裝置可以布置在連鑄坯矯直前(圖1，A處)，切割前(圖1，B處)或切割后(圖1，C
處)；
所述冷卻噴水單元包括水加壓裝置、冷卻水管線5、噴頭;所述位置和溫度探測單元包括位置探頭6和溫度探頭;所述冷卻噴水單元、所述位置和溫度探測單元分別與所述控制單元7連接；
所述框架4設(shè)置于所述高速冷卻段1、所述低速冷卻段3上，沿連鑄坯兩側(cè)布置，所述框架4上設(shè)置有所述噴頭，所述冷卻水管線5沿所述框架4布置，所述水加壓裝置通過所述冷卻水管線5與所述噴頭連接；
所述位置探頭6位于所述高速冷卻段I入口處，所述溫度探頭與所述噴頭同處設(shè)置;所述位置探頭、所述溫度探頭均分別與所述控制單元7連接。
[0022]作為優(yōu)化，所述空冷返溫