连铸结晶器异形足辊

连铸结晶器异形足辊杜松林摘要提出了一种不同于连铸结晶器常规圆柱形足辊的异形足辊。这种足辊的特点是中心部位凸出，能有效地压缩出结晶器下口的坯壳，从而减轻铸坯鼓肚量，防止铸坯角部纵裂纹及由此引发的漏钢事故，经马钢三钢厂板坯和方坯连铸机实际应用，效果良好。使板坯角部纵裂漏由投产初期的0.73%下降为0。关键词连铸机结晶器足辊异形足辊ProfiledFootRollsofCCMouldDuSonglin(MaAnshanIron&SteelCo.Ltd)AbstractThispaperintroducestheprofiledfootrollsofCCmoulddifferentfromcommoncylindricalfootrolls.Itischaracterizedbyprotrudingincentralpartthroughwhichtheshellscanbecompressedoutofthelowergateofthemouldandthereforereducethebuldgingoncastslabs.Longitudinalcornercracksonslabscanbepreventedsoastoavoidbreakout.AccondingtotheapplicationinslabandbilletcontinuouscastingmachineinNo.3SteelmakingPlantatMaAnshanIron&SteelCo.Ltd,theresultsaresatisfactory,andthelongitudinalcornercracksreducesfrom0.73%ininitialproductionprocessto0.KeywordsCCmouldfootrollprofiledfootroll1前言结晶器作为连铸机的心脏，是提高铸机主产率和铸坯质量的关键部件。对于结晶器的几何尺寸、支撑方式等方面的研究，许多文献做过报道。但足辊的形状及间隙的调整对铸坯质量的影响却未见报道，事实上足辊的形状及其调整对铸坯的角部纵裂漏钢有显著的影响。结晶器足辊通常是圆柱形，足辊与锥度线留有一定间隙，对铸坯起支撑和导向作用。文中提出异形足辊及足辊对铸坯的压缩概念，以减少铸坯的角部纵裂纹及由此引发的角部纵裂漏钢事故。马钢三钢厂在140mm方坯和板坯上实际使用这种足辊效果显著。使马钢三钢厂板坯连铸的角部纵裂漏钢率由投产初期的0.73%下降为0。异形足辊技术1996年获国家专利。2铸坯角部纵裂及其漏钢产生的原因无论是方坯还是板坯，在浇铸过程中都会发生角部附近的裂纹，严重时产生漏钢。这是一种由于铸坯从内部撕裂造成的漏钢事故，其产生的原因有两个方面。2.1凝固坯壳的不均匀性对出结晶器下口的坯壳解剖发现，在角部附近出现一个凝固壳最薄弱区域。严重时该处坯壳的厚度甚至只有中心部位的1/2，见图1和图2。对于马钢三钢厂的板坯凝固坯壳而言，角部距离宽面中心200mm以内的坯壳由薄逐渐变厚，角部到窄向中心同样有一个由薄变厚的过度区。这样在角部10～30mm以内形成坯壳最薄区域，这也是角部纵裂漏钢的发生之处。图1板坯凝固坯壳的厚度不均匀状况(220mm×1000mm×1/2)图290mm×90mm方坯凝固坯壳厚度不均匀状况2.2铸坯的鼓肚铸坯坯壳形成之后，在钢水静压力的作用下，必然会产生鼓肚。若不加以限制，当鼓肚量超过某一临界值时，就可能把坯壳撕裂，直至发生漏钢。合适的结晶器锥度对结晶器内凝固坯壳的鼓肚能进行有效的限制，但是出结晶器下口之后，坯壳仍然会鼓肚，这时只有通过足辊起作用，达到这一目的。如果足辊形状不合理，调整不当，就有可能发生角部纵裂漏钢。马钢三钢厂板坯发生角部纵裂漏钢前铸坯窄面的鼓肚量见表1。表1角部纵裂漏钢的铸坯鼓肚情况炉号1-28101-64302-2021鼓肚量/mm897炉号2-31032-51513-4463-3630鼓肚量/mm9.511.5116因此在钢水静压力的作用下坯壳的鼓肚，将最薄弱的角部坯壳撕裂，轻则成为角部纵裂纹，重则发生漏钢事故。3异形足辊及足辊的压缩调整从前面的讨论可知，在目前所使用的结晶器条件下无论方坯还是板坯，由于凝固坯壳的不均匀性，在角部附近都会形成一个最薄弱区域。在钢水静压力作用下的坯壳鼓肚是必然的，当鼓肚量达到某一临界值时，应力在该处集中，形成角部纵裂漏钢。因此要防止这一严重浇铸事故的发生，必须限制坯壳的鼓肚使其小于临界值。图3是出结晶器下口后坯壳厚度与鼓肚量之间的关系。图视表明，出结晶器下口后鼓肚量逐渐增加，并且坯壳越薄鼓肚量增加越快。当达到一定值后，由于坯壳增厚鼓肚量就几乎不再增加。中心凸出的异形足辊对坯壳中心部位产生压缩，限制在足辊区坯壳的鼓肚量。另一方面由于坯壳具有可塑性，即使离开足辊区后需要一定时间才能恢复鼓肚状态。在二冷条件下随着坯壳的增厚，鼓肚量就不会超过临界值，从而避免铸坯角部纵裂以及由其引发的漏钢事故。再者，中心凸出的异形足辊的压缩作用还在一定程度上能够焊合已经出现的裂纹。中心凸出的异形足辊的两种基本形式见图4(A)、(B)。图中的有关尺寸要依据铸坯的规格等因素来确定，原则是既要保证合适的压缩位置、压缩量，又要便于调整和防止切入点的应力集中。图3不同厚度坯壳在距结晶器出口200mm内的鼓肚量4使用效果马钢第三炼钢厂140mm方坯和超低头板坯连铸机均试用异形足辊，板坯铸机在投产初期由于足辊使用不当，铸坯窄面鼓肚明显，并且伴有角部纵裂纹发生，角部纵裂漏钢发生率高达0.73%，窄面使用异形足辊或双足辊递进压缩调整方法之后，角部纵裂漏钢发生率下降为0，铸坯窄面呈现凹入0～3mm的状态。（a）（b）图4连铸结晶器异形足辊(A)、(B)联系人:杜松林，安徽省(243000)马鞍山市马钢第三炼钢厂连铸一车间作者单位：马鞍山钢铁股份有限公司参考文献1杜松林等.连铸板坯的角部纵裂漏钢.钢铁，1995，(3)