[发明专利]超大断面重轨钢连铸生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超大断面重轨钢连铸生产方法，特别是一种涉及钢铁冶金领域的超大断面重轨钢连铸生产方法。

背景技术

钢轨是铁路轨道的主要组成部件，在铁路运输过程中，对机车提供有效支撑及引导，需承受来自车轮的巨大垂向压力。基于我国基础建设发展需求，铁路运输正以迅猛的速度发展，并不断趋于高速化、重载化。钢轨规格尺寸也逐渐增大，为减少焊接接头，保证铁路钢轨更高的整体性，大规格钢轨的定尺也在增加。通过以前较小断面铸坯轧制大规格长定尺的钢轨无疑要求铸坯长度定尺更长，这造成后续热处理设备需要进行较大改造；此外，如若铸坯断面尺寸不变，而钢轨规格尺寸变大，这对轧制过程的压缩比无疑造成影响，最终影响钢轨致密度等物性指标。连铸生产过程中，铸坯出结晶器以后，钢液的所有热量基本通过坯壳释放，坯壳的质量极大程度地影响铸坯内部钢液的凝固演变，包括凝固组织整体均匀性及周向一致性等等，而且对于超大断面重轨钢连铸生产方法而言，由于其钢种成分以及钢液凝固传热原理的影响，铸坯凝固过程横截面温度梯度较大，液芯更长，铸坯内部钢液凝固持续时间更长，坯壳质量的有效控制将为铸坯内部凝固组织的均匀生长奠定重要基础。

结晶器在连铸生产中是最关键的部件，它被业界称为连铸机的“心脏”，其对坯壳质量控制的重要作用体现在：保证出结晶器时铸坯形状合格，并有足够的厚度抵抗钢液静压而避免拉漏；保证坯壳在沿结晶器周向均匀生长，上述作用决定了连铸生产率及铸坯质量控制。有很多学者对连铸坯坯壳质量控制进行了大量研究，研究方向主要集中在凝固坯壳厚度的预测、坯壳安全厚度的获得以及连铸过程拉漏的机理及检测控制研究，对于具体的连铸坯壳质量控制的研究相对较少，尤其对于超大断面(320mm*410mm)连铸生产重轨钢过程中坯壳凝固控制的研究基本未见。

例如：

CN104384469A公开了一种钢连铸结晶器内初凝坯壳厚度的预测系统及方法。此发明包括：信息采集模块：用来采集浇铸钢种成分、结晶器几何尺寸、浸入式水口几何尺寸、连铸工艺条件以及沿结晶器不同位置处的初凝坯壳厚度实测值及枝晶间距实测值；所述结晶器几何尺寸,包括板坯宽度、板坯厚度、结晶器高度、铜板厚度、水槽深度、水槽厚度和镍层厚度；所述连铸工艺条件,包括弯月面位置、拉坯速度、进口水温、宽面出口水温、窄面出口水温、宽面冷却水流量和窄面冷却水流量；所述浸入式水口几何尺寸,包括浸入式水口浸入深度和浸入式水口侧孔倾角；钢种热物性参数计算模块：根据信息采集模块采集到的浇铸钢种成分和枝晶间距实测值,计算钢液凝固过程中枝晶间溶质偏析和凝固路径,进而获得钢种热物性参数并将其传至结晶器初凝坯壳生长预测模块；所述钢种热物性参数,包括固液相线温度、导热系数、密度、比热和凝固潜热；结晶器初凝坯壳生长预测模块：将结晶器内热量传输、动量传输和质量传输在内的宏观传输过程与结晶器铜板表面形核、钢液内部形核和晶粒生长在内的微观凝固组织演变行为进行耦合,并根据信息采集模块采集到的结晶器几何尺寸、浸入式水口几何尺寸和连铸工艺条件以及从钢种热物性参数计算模块接收的钢种热物性参数,预测连铸过程结晶器内部高温钢液凝固过程坯壳生长行为并将其传至结果输出模块；结果输出模块：图像化地显示预测的结晶器内部凝固组织形貌,即初凝坯壳生长过程,以及定量化地显示结晶器初凝坯壳厚度预测值,将该初凝坯壳厚度预测值与信息采集模块采集的结晶器的初凝坯壳实测值进行比较,并输出显示该比较结果。但是，对于超大断面(320mm*410mm)重轨钢坯壳质量控制装备工艺的一些关键的具体内容并未涉及。

CN103386472A公开了一种连铸结晶器出口坯壳安全厚度的获取方法。本发明包括以下步骤：测量钢材坯壳表面温度Tf、铸坯的宽度B、辊间距L、钢水静压力P；通过公式计算平板的弹性模量E；通过公式计算平板的弯曲刚度D；通过公式计算结晶器出口与足辊间的最大鼓肚形变wmax；以结晶器出口与足辊间的最大鼓肚形变wmax小于等于坯壳的临界鼓肚形变量wc为判据,确定连铸结晶器出口坯壳安全厚度S的范围；其中,α为数值因子,v为泊松比,Ts为钢材的固相线温度。而对于超大断面(320mm*410mm)重轨钢坯壳质量控制装备工艺的一些关键的具体内容并未涉及。