[发明专利]一种双向挤压式厚板坯定向凝固方法及其装置

摘要

本发明公开了一种双向挤压式厚板坯定向凝固方法及其装置。该方法的步骤包括以定向铸模两段为挤压头，挤压头内通入冷却水冷却；计算水冷装置的凝固系数β；确定水冷装置中的冷却水流量和流速；挤压头向内施加压力，向内挤压钢锭；确定压下开始时间；计算压下量；计算压下速率；生产运行；该装置包括定向铸模、浇道、碳质发热体、挡渣板、浇口、排渣排钢口、链接杆、液压系统、计算机、水冷挤压头、进水口和出水口。本发明采用双向水平定向凝固工艺将竖直反向生长的柱状晶组织加和，生产超长柱状晶的特厚板坯，显著增加了特厚板坯的厚度；通过挤压排除中心溶质富集钢液并有效压合中心疏松缩孔，能够灵活有效进行生产。

主权项

一种双向挤压式厚板坯定向凝固方法，其特征是该方法包括以下步骤：a.以定向铸模两端为挤压头，挤压头内通入冷却水冷却；b.计算水冷装置的凝固系数β钢液在挤压头的一侧，β值通过式(2)来进行确定：式中：Tf为液态钢液的温度，T0为水冷压头的温度，Cpm为单位质量定向铸模所能吸收的热容量，Lf为铁的结晶潜热；c.确定水冷装置中的冷却水流量和流速1)冷却水流量Q与凝固系数β通过经验公式(3)得到：式中：m为板坯的吨位；2)冷却水流量Q与流速V的关系由式(4)得到：Q＝3600πD2V/4  式(4)式中：D为管路的直径；d.确定压下开始时间压下开始时间由不同钢种，不同吨位的板坯确定，当钢液在水冷压头处开始凝固，柱状晶开始搭接时，开始挤压；e.计算压下量钢液在定向铸模内，定向铸模的长为A1,宽为A2，中心的液态金属随着挤压头的挤压，沿着浇道回流，挤压过程中，锭高H1发生变化，H2为挤压后的锭高，W1为钢锭的上表面面积，定义V1、V2为挤压前后钢锭的体积，被挤出的液体体积为V3，在挤压过程中，坯壳发生变形，由体积不变定律可得压下量ΔH为：V1＝V2+V3ΔH＝V3/W1  式(5)f.计算压下速率最大压下速率首先是钢种本身所要求的，最大压下速率与钢种能承受的最大形变速率有关，最大压下速率引起的形变不能超过钢的某一临界值,否则会产生裂纹，其次与冷却条件、断面及铸机设备本身条件有关，估算压下速率半经验公式:式中:VR—压下速率/mm·min‑1，D—厚度/mm，W—板坯宽度/mm，TL—液相线温度/℃，TS—固相线温度/℃；g.生产运行完成以上步骤，进入生产流程，钢液从浇道流入定向铸模内前，开启冷却水，等钢液注满铸模，在两侧挤压头上顺利结壳并冷却后，通过电脑控制液压系统，液压系统通过链接杆驱动水冷挤压头，开始挤压操作，此时，碳质发热体对浇道内的钢液进行加热，待挤压操作完成后，保留足够的液态金属，对钢锭进行补缩，挡渣板在钢液注入时撇渣，防止渣进入钢液中。