[发明专利]一种有效控制厚板坯角部横裂发生的二冷喷嘴布置方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，特别是提供了一种有效控制厚板坯角部横裂发生的二冷喷嘴布置方法。

背景技术

连铸坯的角横裂纹一直是困扰国内外各钢厂的质量难题，角横裂纹可以导致铸坯清理量增加、钢材成品率下降。厚规格连铸坯子由于其过程应力更大，裂纹缺陷更易发生。世界各国学者围绕连铸坯的裂纹缺陷开展了大量研究，认为，高温下钢有三个脆性区，这是由于连铸过程铸坯中NbN、Nb(CN)、VN、V(CN)、AlN等微小粒子的析出引起钢延塑性降低，其中700～900℃的脆化区对角部横裂纹影响较大。含铌钢铸坯试样的塑性降低是由于奥氏体低温域和奥氏体+铁素体两相域出现脆化造成的。在钢的奥氏体低温域，铸坯的塑性降低的原因是由于钢中微细碳氮化铌在奥氏体晶粒中析出造成的。碳氮化铌造成钢的脆化的主要原因是碳氮化铌在晶界附近析出，在晶界两侧出现一薄的较软的无析出带，在应力的作用下，变形将主要集中在沿奥氏体晶界分布的较软的铁素体中。当应力超过晶界铁素体所能承受的强度时，在铁素体中便会产生孔洞，孔洞聚合长大最后发展成裂纹。

如果二次冷却强度不合适，铸坯矫直温度处于700～900℃脆化区间时，极易产生角部横裂纹。因此适当调整二次冷却强度，依据钢种不同，使矫直温度从钢延塑性“低谷区”两侧避开900～700℃的温度范围，可防止角裂。

一般来说，角裂发生在铸坯矫直的温度区间，二次冷却整体强度过大时，铸坯整个宽面容易产生微小横裂纹。因此，目前国内绝大多数钢厂通常二冷采用缓冷策略，通过铸坯弱冷来降低内弯曲和矫直应力，进而减轻铸坯角裂纹缺陷。但二冷弱冷易导致铸坯中心偏析、缩孔等内部缺陷，造成钢板性能不合。如何平衡连铸坯表面裂纹质量和内部质量是解决问题的关键。

发明内容

本发明目的在于提一种有效控制连铸厚板坯角部横裂纹发生的二冷喷嘴布置方法。将矫直过程中连铸坯边角部温度冷却到第三脆性塑性温度区低温下限以下，通过低温方式避开钢的脆性区，以避免角部裂纹的产生。根据此原理，对连铸二冷区喷嘴进行布置方式的改进。

根据避开钢高温脆性区(第三脆性区)的原则，对二冷矫直区的连铸坯角部采用强冷从脆性温度区低温侧避开脆性区。通常钢的低温塑性区下限温度为700℃。如果单独在矫直区一个冷却区进行强冷则铸坯温度下降过快，热应力过大，可导致铸坯产生应力缺陷。因此，本发明实行在矫直区前面的几个冷却区即开始冷却，使角部温度下降相对均匀，避免急冷急热。保证铸坯矫直温度低于700℃即可。

因此本发明的实际方法为：对铸坯边部实施强冷，单侧冷却水总流量为10～12m³/h。单侧的总水量通过单独的一个冷却水路控制，每个喷嘴平均分配水量。喷嘴具体布置方式如图1所示，喷嘴在连铸二冷区铸坯矫直区前第4扇形段、第5扇形段、第6扇形段、第7扇形段的铸坯两侧边部延浇注方向加8～12排冷却喷嘴，单排的东西两侧边部各1个喷嘴，每排喷嘴间隔为200～400mm；将铸坯表面角部温度降低到700℃以下。

根据浇注铸坯的断面宽度左右移动调整喷嘴的位置，移动范围为10mm～30mm，喷嘴对准铸坯边角部。开浇后当铸坯至第7扇形段后(坯子走到了第七段才能全部打开冷却水，包括前面第4扇形段、第5扇形段、第6扇形段)，随即打开两侧水冷阀门，按照设置的10～12m³/h进行给水。

本发明的优点在于具有良好而广泛的适用性，并且装卸方便、成本较低。目前国内板坯连铸机绝大多数不具二冷喷嘴幅切功能，喷嘴不可以二维移动，铸坯表面边角温度与铸坯宽面温度无法同步，本发明中独特的边部强冷方式设计，可单独对铸坯角部温度进行控制，实现均匀强冷。

实践证明，通过此方法浇注厚规格板坯，角横裂纹基本消除。

附图说明

图1为强冷喷嘴布置图。第4扇形段1、第5扇形段2、第6扇形段3、第7扇形段4、喷嘴5。

具体实施方式

实例1：

在连铸二冷区第4扇形段1、第5扇形段2、第6扇形段3、第7扇形段4(铸坯矫直区前和矫直区)的铸坯两侧边部延浇注方向加12排冷却喷嘴，对铸坯边部实施强冷，每排喷嘴间隔为300mm，单侧冷却水总流量为10.31m³/h。浇注的连铸坯规格是250mm×1800mm，钢种为D32，拉速为1.0m/min。

通过红外连续测温仪测量铸坯表面角部温度，为689℃。经过检验，铸坯角部无横裂纹。

实例2：