[发明专利]一种大圆坯至特大圆坯半连铸垂直浇铸工艺与设备

说明书

本发明公开了一种大圆坯至特大圆坯半连铸垂直浇铸工艺与设备，主要涉及金属冶炼领域；垂直铸造过程中钢水的结晶、凝固过程是在同一条垂直线上完成，利于钢水中非金属夹杂物的上浮去除和在铸坯中的均匀分布；铸坯凝固和热交换过程的几何对称性能好，铸坯的冷却非常均匀；整个结晶凝固过程中，无外加的机械应力作用，铸坯不受任何弯曲力、矫直力作用，避免了弯曲应变和矫直应变的产生，更适用于浇铸裂纹敏感性高和质量要求高及特殊用途的的钢种；通过对各断面拉速、一次冷却参数、二次冷却参数、振动参数、结晶器电磁搅拌参数及动态电磁搅拌参数的控制以及坯尾加热补缩技术应用，铸坯表面质量、内部质量均达到了更高标准要求。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种大圆坯至特大圆坯半连铸垂直浇铸工艺与设备。

背景技术

大型锻件，既可以作为重大成套设备制造的毛坯，也可以直接以成品形式应用在重大工程项目中。大型锻件主要应用于电力、船舶、重型机械、冶金、石化和国防工业。传统大型锻件均是采用模铸工艺制作，存在质量不稳定，金属收得率低，生产成本高等问题。

现有技术中的弧形连铸机在整个结晶凝固过程中，铸坯会受到弯曲力和矫直力的作用，产生弯曲应变和矫直应变，不利于浇铸裂纹敏感性高和质量要求高的钢种。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的是提供一种大圆坯至特大圆坯半连铸垂直浇铸工艺与设备，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种大圆坯至特大圆坯半连铸垂直浇铸工艺，包括以下步骤：

钢包中钢水过热度控制在25℃；钢水进入到结晶器之后，振动装置按照非正弦振动模型带动结晶器一起振动，同时，结晶器上的冷却水以及电磁搅拌装置不断的对钢水进行一次冷却和电磁搅拌；其中，结晶器上的冷却水对钢水进行一次冷却的水流速控制在5m/s～8m/s；非正弦振动模型控制的负滑动时间为0.15秒～0.31秒；

铸坯升降车带着引锭拉钢装置下降，把带一定坯壳厚度的铸坯从结晶器里面拉出来后经过二次冷却区喷淋装置喷水冷却；其中，二次冷却区喷淋装置的比水量为0.05～0.1L/kg；铸坯升降车的拉坯速度控制在0.05～0.50m/min；

随着铸坯不断凝固被引锭拉钢装置拉出，动态电磁搅拌装置一方面是抑制铸坯的枝晶生长，另一方面是追踪铸坯凝固末端；其中，动态电磁搅拌装置抑制枝晶生长条件为:动态电磁搅拌装置开始追踪的条件是中心固相率为0.06～0.67；

铸坯到定尺长度，尾坯加热补缩装置夹住铸坯尾部，在里面加入电渣，补缩加热装置开始加热，进行热态补缩和封顶；

补缩结束后，出坯小车开到出坯位置，铸坯升降车带着坯子下降，引锭头落到出坯小车上面，引锭头和引锭杆脱开，出坯小车夹紧钢坯，随出坯小车下线。

优选的，非正弦振动模型的拉速VC：0.06m～0.085m/min，振频f：75c/min，振幅h：2mm，非正弦率R：20％。

优选的，结晶器上的电磁搅拌装置的电流：400～500A，搅拌频率：0.8～1.2Hz。

优选的，动态电磁搅拌装置抑制枝晶生长的模型模型为：

L＝at²+bt+c；

其中：L为铸坯位置，t为时间，a、b、c为系数；