[发明专利]用于连铸动态轻压下的实验设备及实验方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，尤其涉及一种用于连铸动态轻 压下的实验设备和实验方法。

背景技术

随着连铸水平的提高，轻压下技术已成为解决铸坯中心偏析与 中心疏松最有效的技术之一。

所谓轻压下就是指通过在铸坯凝固末端附近施加压力产生一定 的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量。一方面可以消除或减少铸坯收 缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯中心横向 流动；另一方面，轻压下所产生的挤压作用还可以促进液芯中心富 集的溶质元素钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新 分配，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密，起到改善中心偏析和 减少中心疏松的作用。

轻压下技术是在70年代收缩辊缝技术的基础上发展而来的，可 分为早期的静态轻压下技术，和近年得到快速发展的动态轻压下技 术。

静态轻压下技术，是在开浇前预先设定轻压下参数，即每个机 架的辊缝值，在整个开浇过程中保持此辊缝值不变，虽然静态轻压 下能稳定地实现轻压下的功能，但它无法适用于复杂的连铸生产条 件。而动态轻压下技术，是在连铸生产过程中，根据连铸工艺的变 化，动态跟踪铸坯凝固末端位置的变化，实时下达轻压下指令的一 种连铸工艺自动控制技术。

动态轻压下在连铸工艺发生变化的情况下能快速进行反应，从 而更好实现轻压下的效果。动态轻压下技术已成为提升现代连铸水 平的重要措施。

然而，目前对动态轻压下如何改善中心偏析和中心疏松内部机 理还不甚了解，没有一致公认的理论描述。再次，由于在钢厂进行 动态轻压下实验成本高以及实验次数少等因素影响，故对于动态轻 压下研究很难达到稳定理想的效果。

为了对连铸动态轻压下进行实验研究，目前有以下两种实验方 法：

一、诸如专利文献CN101710086A采用模型合金(成分为丁二 腈)来类比模拟铸坯在轻压下的凝固行为和凝固流动情况的实验方 法。由于原材料不是钢水，此外模型合金密封在一个长方形的腔体 内凝固，不是在拉坯的过程中进行的动态轻压下，与真实的动态轻 压下工况存在差异。

二、诸如专利文献CN101363832A所公开的铸模实验方法。待 钢水注入轻压下铸模内后，通过铸模腔体的两个面或四个水冷铜模 面进行压下，压下位置固定，不是在拉坯的过程中进行的动态轻压 下，与真实的动态轻压下工况存在差异。

以上所述的实验方法，其轻压下动作不是在真实的动态轻压下 工况下进行的，不能完全再现动态轻压下的工艺过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铸坯动态轻压下的实验设备， 以真实再现动态轻压下的工艺过程并且节约实验成本。本发明的目 的还在于提供一种用于连铸动态轻压下的实验方法。

为此，本发明的一方面提供了一种用于连铸动态轻压下的实验 设备，其包括：以竖直姿态的铸坯为基准顺序布置的真空熔炼设备、 中间包、结晶器、一组夹持辊和动态轻压下装置；以及向一组夹持 辊和动态轻压下装置所在的铸坯提供二次冷却的二冷喷淋系统。

进一步地，上述铸坯的断面的宽度范围为120mm～150mm， 断面的厚度范围为40mm～60mm。

进一步地，上述实验设备的冶金长度≤2.5m。

进一步地，上述动态轻压下装置包括：竖直排列的位于铸坯压 下侧的多个压下辊和位于铸坯固定侧的与多个压下辊成对设置的固 定辊，其中，多个压下辊中的最下端的压下辊为驱动辊，其余压下 辊均为从动辊；多个固定辊中的最下端的固定辊为从动辊，其余固 定辊为驱动辊。

进一步地，上述动态轻压下装置的多个压下辊为4～6个辊。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于连铸动态轻压下的实 验方法，包括以下步骤：将已知成分的钢块材料放入实验设备的真 空熔炼设备的真空感应炉内熔炼，通过坩埚翻转将钢水注入炉内流 槽，再经中间包缓冲、控制浇注至结晶器内的钢水流量；当钢水浇 注到结晶器内、生长出坯壳之后进行拉坯，在铸坯拉出结晶器适当 长度后进行喷淋冷却、并且利用动态轻压下装置对铸坯进行动态轻 压下；当铸坯离开动态轻压下装置后利用切割装置切割铸坯，并把 切割后的铸坯制成样品；以及对样品进行低倍实验，观察铸坯凝固 结晶过程的组织演变情况，根据观察到的铸坯内部质量，及时对动 态轻压下的工艺参数进行调整。