一种连铸铸坯内部质量改善用的形核投射装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及连铸技术，更具体地说，涉及一种连铸铸坯内部质量改善用的形核投 射装置及方法。
【背景技术】
[0002] 在冶金连铸的生产过程中，铸坯的内部与外部质量是冶金工作者十分关注的焦 点。随着船舶、海洋、油管等产品的开发和应用，对铸坯的内部质量提出了十分严格的要求。 铸坯的内部质量主要表现在成分均匀，无疏松、无缩孔、无裂纹等。而这些缺陷的产生的原 因，一方面与铸机本身相关，例如断面大和辊缝设置不适合，另一方面是连铸工艺参数的设 置相关，例如浇铸温度、冷却制度等。
[0003] 经对现有技术的文献检索发现，专利CN1876274A公布一种直接干预铸坯内部质 量的方法，该方法通过喂入设备向结晶器钢水中插入金属薄带，薄带可以按适用的频率振 动。该方法可以降低结晶器钢水过热度、减少柱状晶，增加等轴晶比例，从而改善铸坯的凝 固组织，减轻中心偏析。专利CN1962120A和专利CN103056321A通过向钢包或结晶器内加 入微粉作为形核剂，经过形核和凝固、得到微小晶粒的铸坯，改善铸坯组织。
[0004] 但是，结晶器喂带的方法由于需要采用庞大的设备，结构比较复杂，且钢带在结晶 器内部随着钢液流动易发生移动，在钢液中位置难以固定。其次，薄带在钢种中的融化速度 难以控制，导致该方法实施有一定难度。而在结晶器内加入粉剂的方法由于加入粉剂比较 困难，采用喷吹的方法则易对结晶器内的钢液产生搅动，对形成稳定的铸坯初生凝固坯壳 是不利的，会对铸坯的表面质量造成影响。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种连铸铸坯内部质量改 善用的形核投射装置及方法，能够在铸坯形成初期，使铸坯的凝固收缩同步，避免在凝固后 期产生疏松、缩孔和偏析。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一方面，一种连铸铸坯内部质量改善用的形核投射装置，该形核投射装置装于连 铸机结晶器上端，包括至少两个分设于结晶器的中浸入式水口两侧且均可水平移动的投射 机构，每个投射机构包括形核输送夹、投射管道、电动弹射器和内通充惰性气体的耐材隔离 管，形核输送夹连接设于投射管道的一侧，用以依次提供钢质冷却形核，耐材隔离管一端套 设于投射管道外，另一端插入结晶器钢液内，电动弹射器设于投射管道末端，将钢质冷却形 核连续高速射入钢液内。
[0008] 所述的钢质冷却形核的成分与浇铸钢种成分相同，其外形为梭形、子弹形或圆形。
[0009] 所述的梭形或子弹形钢质冷却形核的直径为5~20mm，长度为20~100mm，圆形 钢质冷却形核的直径为7~30mm。
[0010] 另一方面，一种连铸铸坯内部质量改善方法，包括以下步骤：
[0011] A.在连铸机结晶器上端设置形核投射装置；
[0012] B.当浇铸开始，铸坯形成凝固坯壳，并且铸坯头部经过弯曲段之后，启动形核投射 装置，由形核输送夹将成分与浇铸钢种成分相同的钢质冷却形核依次送至电动弹射器，并 由电动弹射器沿投射管道及耐材隔离管连续高速地射入结晶器的钢液两个高温区内。
[0013] 所述的钢质冷却形核的射入速度可根据以下计算公式获得：
[0014]
【主权项】
1. 一种连铸铸坯内部质量改善用的形核投射装置，其特征在于： 该形核投射装置装于连铸机结晶器上端，包括至少两个分设于结晶器的中浸入式水口 两侧且均可水平移动的投射机构，每个投射机构包括形核输送夹、投射管道、电动弹射器和 内通充惰性气体的耐材隔离管，形核输送夹连接设于投射管道的一侧，用以依次提供钢质 冷却形核，耐材隔离管一端套设于投射管道外，另一端插入结晶器钢液内，电动弹射器设于 投射管道末端，将钢质冷却形核连续高速射入钢液内。
2. 如权利要求1所述的连铸铸坯内部质量改善用的形核投射装置，其特征在于： 所述的钢质冷却形核的成分与浇铸钢种成分相同，其外形为梭形、子弹形或圆形。
3. 如权利要求2所述的连铸铸坯内部质量改善用的形核投射装置，其特征在于： 所述的梭形或子弹形钢质冷却形核的直径为5~20mm，长度为20~100mm，圆形钢质 冷却形核的直径为7~30mm。
4. 一种连铸铸坯内部质量改善方法，其特征在于， 包括以下步骤： A. 在连铸机结晶器上端设置形核投射装置； B. 当浇铸开始，铸坯形成凝固坯壳，并且铸坯头部经过弯曲段之后，启动形核投射装 置，由形核输送夹将成分与浇铸钢种成分相同的钢质冷却形核依次送至电动弹射器，并由 电动弹射器沿投射管道及耐材隔离管连续高速地射入结晶器的钢液两个高温区内。
5. 如权利要求4所述的连铸铸坯内部质量改善方法，其特征在于： 所述的钢质冷却形核的射入速度可根据以下计算公式获得：
Z=V · t 式中： T为钢液温度； qv为钢质冷却形核熔化过程所需热量； P为钢液、钢质冷却形核密度； Cp为钢液热熔； Cs为钢质冷却形核热烙； 入为钢液导热系数； V为钢质冷却形核体积； Ts为钢质冷却形核固相线； T2tl为室温； V为钢质冷却形核射入速度； t为钢质冷却形核移动时间； z为钢质冷却形核移动距离。
6. 如权利要求4所述的连铸铸坯内部质量改善方法，其特征在于： 所述的钢质冷却形核的成分与浇铸钢种成分相同，其外形为梭形、子弹形或圆形。
7.如权利要求6所述的连铸铸坯内部质量改善用的形核投射装置，其特征在于： 所述的梭形或子弹形钢质冷却形核的直径为5~20mm，长度为20~100mm，圆形钢质 冷却形核的直径为7~30mm。
【专利摘要】本发明公开了一种连铸铸坯内部质量改善用的形核投射装置及方法，通过在连铸机结晶器上端设置形核投射装置，并将与浇铸钢种成分相同的钢质冷却形核射入结晶器钢液内，从而在铸坯凝固初期在铸坯内部增加冷却，使得铸坯内部和外部凝固均匀，近乎达到同步，从而消除因铸坯内外凝固不同步而产生的疏松、缩孔和偏析。进而使得铸坯内部强度提高，从而可以避免因弯曲、矫直和铸坯鼓肚变形导致的铸坯内部裂纹。此外因增加了内部冷却，根据热平衡，铸坯放热固定，则可减少外部冷却条件。
【IPC分类】B22D11-108, B22D11-18
【公开号】CN104722729
【申请号】CN201310724427
【发明人】王迎春, 张立, 石洪志
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月24日