一種連鑄鑄坯內部質量改善用的形核投射裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及連鑄技術，更具體地說，涉及一種連鑄鑄坯內部質量改善用的形核投 射裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 在冶金連鑄的生產過程中，鑄坯的內部與外部質量是冶金工作者十分關注的焦 點。隨著船舶、海洋、油管等產品的開發和應用，對鑄坯的內部質量提出了十分嚴格的要求。 鑄坯的內部質量主要表現在成分均勻，無疏松、無縮孔、無裂紋等。而這些缺陷的產生的原 因，一方面與鑄機本身相關，例如斷面大和輥縫設置不適合，另一方面是連鑄工藝參數的設 置相關，例如澆鑄溫度、冷卻制度等。
[0003] 經對現有技術的文獻檢索發現，專利CN1876274A公布一種直接干預鑄坯內部質 量的方法，該方法通過喂入設備向結晶器鋼水中插入金屬薄帶，薄帶可以按適用的頻率振 動。該方法可以降低結晶器鋼水過熱度、減少柱狀晶，增加等軸晶比例，從而改善鑄坯的凝 固組織，減輕中心偏析。專利CN1962120A和專利CN103056321A通過向鋼包或結晶器內加 入微粉作為形核劑，經過形核和凝固、得到微小晶粒的鑄坯，改善鑄坯組織。
[0004] 但是，結晶器喂帶的方法由于需要采用龐大的設備，結構比較復雜，且鋼帶在結晶 器內部隨著鋼液流動易發生移動，在鋼液中位置難以固定。其次，薄帶在鋼種中的融化速度 難以控制，導致該方法實施有一定難度。而在結晶器內加入粉劑的方法由于加入粉劑比較 困難，采用噴吹的方法則易對結晶器內的鋼液產生攪動，對形成穩定的鑄坯初生凝固坯殼 是不利的，會對鑄坯的表面質量造成影響。

【發明內容】

[0005] 針對現有技術中存在的上述缺點，本發明的目的是提供一種連鑄鑄坯內部質量改 善用的形核投射裝置及方法，能夠在鑄坯形成初期，使鑄坯的凝固收縮同步，避免在凝固后 期產生疏松、縮孔和偏析。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0007] 一方面，一種連鑄鑄坯內部質量改善用的形核投射裝置，該形核投射裝置裝于連 鑄機結晶器上端，包括至少兩個分設于結晶器的中浸入式水口兩側且均可水平移動的投射 機構，每個投射機構包括形核輸送夾、投射管道、電動彈射器和內通充惰性氣體的耐材隔離 管，形核輸送夾連接設于投射管道的一側，用以依次提供鋼質冷卻形核，耐材隔離管一端套 設于投射管道外，另一端插入結晶器鋼液內，電動彈射器設于投射管道末端，將鋼質冷卻形 核連續高速射入鋼液內。
[0008] 所述的鋼質冷卻形核的成分與澆鑄鋼種成分相同，其外形為梭形、子彈形或圓形。
[0009] 所述的梭形或子彈形鋼質冷卻形核的直徑為5~20mm，長度為20~100mm，圓形 鋼質冷卻形核的直徑為7~30mm。
[0010] 另一方面，一種連鑄鑄坯內部質量改善方法，包括以下步驟：
[0011] A.在連鑄機結晶器上端設置形核投射裝置；
[0012] B.當澆鑄開始，鑄坯形成凝固坯殼，并且鑄坯頭部經過彎曲段之后，啟動形核投射 裝置，由形核輸送夾將成分與澆鑄鋼種成分相同的鋼質冷卻形核依次送至電動彈射器，并 由電動彈射器沿投射管道及耐材隔離管連續高速地射入結晶器的鋼液兩個高溫區內。
[0013] 所述的鋼質冷卻形核的射入速度可根據以下計算公式獲得：
[0014]
【主權項】
1. 一種連鑄鑄坯內部質量改善用的形核投射裝置，其特征在于： 該形核投射裝置裝于連鑄機結晶器上端，包括至少兩個分設于結晶器的中浸入式水口 兩側且均可水平移動的投射機構，每個投射機構包括形核輸送夾、投射管道、電動彈射器和 內通充惰性氣體的耐材隔離管，形核輸送夾連接設于投射管道的一側，用以依次提供鋼質 冷卻形核，耐材隔離管一端套設于投射管道外，另一端插入結晶器鋼液內，電動彈射器設于 投射管道末端，將鋼質冷卻形核連續高速射入鋼液內。
2. 如權利要求1所述的連鑄鑄坯內部質量改善用的形核投射裝置，其特征在于： 所述的鋼質冷卻形核的成分與澆鑄鋼種成分相同，其外形為梭形、子彈形或圓形。
3. 如權利要求2所述的連鑄鑄坯內部質量改善用的形核投射裝置，其特征在于： 所述的梭形或子彈形鋼質冷卻形核的直徑為5~20mm，長度為20~100mm，圓形鋼質 冷卻形核的直徑為7~30mm。
4. 一種連鑄鑄坯內部質量改善方法，其特征在于， 包括以下步驟： A. 在連鑄機結晶器上端設置形核投射裝置； B. 當澆鑄開始，鑄坯形成凝固坯殼，并且鑄坯頭部經過彎曲段之后，啟動形核投射裝 置，由形核輸送夾將成分與澆鑄鋼種成分相同的鋼質冷卻形核依次送至電動彈射器，并由 電動彈射器沿投射管道及耐材隔離管連續高速地射入結晶器的鋼液兩個高溫區內。
5. 如權利要求4所述的連鑄鑄坯內部質量改善方法，其特征在于： 所述的鋼質冷卻形核的射入速度可根據以下計算公式獲得：
Z=V · t 式中： T為鋼液溫度； qv為鋼質冷卻形核熔化過程所需熱量； P為鋼液、鋼質冷卻形核密度； Cp為鋼液熱熔； Cs為鋼質冷卻形核熱烙； 入為鋼液導熱系數； V為鋼質冷卻形核體積； Ts為鋼質冷卻形核固相線； T2tl為室溫； V為鋼質冷卻形核射入速度； t為鋼質冷卻形核移動時間； z為鋼質冷卻形核移動距離。
6. 如權利要求4所述的連鑄鑄坯內部質量改善方法，其特征在于： 所述的鋼質冷卻形核的成分與澆鑄鋼種成分相同，其外形為梭形、子彈形或圓形。
7.如權利要求6所述的連鑄鑄坯內部質量改善用的形核投射裝置，其特征在于： 所述的梭形或子彈形鋼質冷卻形核的直徑為5~20mm，長度為20~100mm，圓形鋼質 冷卻形核的直徑為7~30mm。
【專利摘要】本發明公開了一種連鑄鑄坯內部質量改善用的形核投射裝置及方法，通過在連鑄機結晶器上端設置形核投射裝置，并將與澆鑄鋼種成分相同的鋼質冷卻形核射入結晶器鋼液內，從而在鑄坯凝固初期在鑄坯內部增加冷卻，使得鑄坯內部和外部凝固均勻，近乎達到同步，從而消除因鑄坯內外凝固不同步而產生的疏松、縮孔和偏析。進而使得鑄坯內部強度提高，從而可以避免因彎曲、矯直和鑄坯鼓肚變形導致的鑄坯內部裂紋。此外因增加了內部冷卻，根據熱平衡，鑄坯放熱固定，則可減少外部冷卻條件。
【IPC分類】B22D11-108, B22D11-18
【公開號】CN104722729
【申請號】CN201310724427
【發明人】王迎春, 張立, 石洪志
【申請人】寶山鋼鐵股份有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月24日