[发明专利]一种优化连铸开浇瞬态钢液流动的方法

说明书

本发明涉及一种优化连铸开浇瞬态钢液流动的方法，所述方法具体包括以下步骤：步骤S1、开浇前底面设计：在连铸结晶器底部表面上铺设促进钢液凝固的铺放物；步骤S2、开浇过程：按照既定流程和操作进行开浇，拉坯直至连铸结束等两个步骤。本发明通过在结晶器底部引锭杆表面上合理设计铺放物的排布方式来优化开浇瞬态结晶器内流场，不同拉速下最佳的结晶器底面铺放物的铺设方法可以有效控制连铸坯的流动行为，减少卷气、氧化和夹杂物，可明显提高连铸坯头坯的质量甚至整个连铸坯质量，减少头坯切割量从而降低资源和能源浪费。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种优化连铸开浇瞬态钢液流动的方法。

背景技术

各国对高洁净、高质量的钢铁产品需求越来越大，纷纷提高了产品质量要求。高洁净钢铁产品具有重要的应用和发展前景，但是洁净钢铁产品生产在各工序都存在关键问题需要解决，特别是结晶器开浇过程，即头坯浇注，不仅对头坯洁净度甚至整个连铸过程铸坯质量都有重要影响。

一般结晶器开浇过程首要保证钢液在引锭杆表面良好的凝固、充分的结合防止拉漏的问题，为此，通常需要在引锭杆表面上进行相应设计从而促进凝固，同时，通常使用挡板等手段控制注流飞溅等，然而结晶器内初始流动仍极其紊乱且从上游工序带来大量的氧化夹杂，导致头坯含有大量的夹杂物和气泡，最终影响铸坯洁净度。

因此目前头坯质量都很难达标，主动采用降级或报废处理的策略，降低了钢材收得率，造成了浪费，甚至某些情况下前三段坯都无法达到要求，甚至影响后续连铸坯的质量，特别是表面质量。现有的连铸坯头坯优化工艺，如改进浸入式水口结构、开浇快涨拉速、延长开浇中包氩气吹扫时间等，尚不能完全解决头坯的质量问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种优化连铸开浇瞬态钢液流动的方法，通过在结晶器底部引锭杆表面上合理设计弹簧和铁屑的排布方式来优化开浇瞬态结晶器内流场，从而提高连铸生产头段坯的质量。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种优化连铸开浇瞬态钢液流动的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1、开浇前底面设计：在连铸结晶器底部表面上铺设促进钢液凝固的铺放物；

步骤S2、开浇过程：按照既定流程和操作进行开浇，拉坯直至连铸结束。

进一步的，所述铺放物为铁屑或铁屑与弹簧的组合物。

进一步的，所述铺放物为铁屑时，铺设方式为平铺铁屑或单凹陷排布铁屑或单凸起排布铁屑或多凹陷排布铁屑或凹陷凸起混合排布铁屑。

进一步的，所述铺放物为铁屑与弹簧的组合物时，所述弹簧的铺设方式为直排弹簧或对称满排弹簧或非对称满排弹簧，并通过铁屑填充覆盖弹簧；

进一步的，所述铺设方式为平铺铁屑时，铁屑的铺放厚度范围为4～30mm，并均匀铺满结晶器底部；所述铺设方式为单凹陷排布铁屑或单凸起排布铁屑或多凹陷排布铁屑或凹陷凸起混合排布铁屑的铺设方式时，铁屑的铺放厚度为8～20mm。

进一步的，所述铺设方式为单凹陷排布铁屑时，单凹陷位于结晶器底部中心位置，单凹陷的凹陷底部小圆直径为30mm，凹陷上部大圆直径为80mm；

所述铺设方式为单凸起排布铁屑时，单凸起位于结晶器底部中心位置，且凸起结构形成的球冠顶部最高8-16mm；所述铺设方式为多凹陷排布铁屑时，在结晶器底部呈正方形对称排列九个同等大小的凹陷，凹陷底部小圆直径为10mm，凹陷上部大圆直径为30mm；所述铺设方式为凹陷凸起混合排布铁屑时，在多凹陷排布铁屑的基础上，在各对角相邻的两个凹陷之间设计一个凸起，即共铺设出九个凹陷和四个凸起，且每个凸起顶部的小圆直径为20mm，凸起底部大圆直径为30mm。