[01368830]一种防止板坯连铸漏钢的结晶器出口安全坯壳厚度确定方法

①课题来源与背景 在连铸结晶器内,由于钢液与水冷铜板的传热,钢液凝固成一定厚度和足够强度的坯壳,然后在结晶器振动和保护渣润滑作用下,坯壳能连续安全的被拉出结晶器。如果凝固坯壳在出结晶器后由于厚度不足或强度不够而不能抵御钢水静压力等的作用,则会破裂发生漏钢。在结晶器内部时薄弱的坯壳有铜板支撑,而被拉出结晶器后失去支撑,在钢水静压力、拉坯力和高温应力等作用下,没有足够的安全坯壳厚度是不能防止漏钢的。漏钢是连铸过程的重大恶性事故,会造成巨大经济损失。 结晶器出口安全坯壳厚度的确定在连铸设备和工艺设计中至关重要,比如结晶器长度设计、拉坯速度设计、结晶器冷却制度确定等。结晶器长度的设计就需要综合考虑拉坯速度和结晶器冷却强度等因素,根据结晶器出口安全坯壳厚度来确定。此外,随着高效连铸技术的发展,提高拉速已成为了很多连铸机的重要任务之一,尤其是在国内板坯连铸机拉速水平不及国际先进水平的现状下。而拉速的提高,根据凝固平方根定律可知,势必会降低结晶器出口的坯壳厚度,增加漏钢风险,所以,必须在保证安全坯壳厚度的条件下,适当提高拉速,也就是说根据安全坯壳厚度,可以推出提高拉速的潜力。结晶器出口安全坯壳厚度的合理确定是避免漏钢的基本要求,也是避免铸坯表面质量问题的重要途径。因此,探究防止漏钢的结晶器出口安全坯壳厚度确定方法,对连铸技术发展具有重要意义。 综上所述,如何根据板坯连铸机的特点,设计一种切实可行的结晶器出口安全坯壳厚度确定方法,是现有技术中亟需解决的技术问题。 ②技术原理及性能指标 本发明包括如下步骤：步骤1、构建板坯结晶器出口坯壳的等效简支梁受力分析模型;步骤2、根据结晶器出口凝固坯壳受到的载荷和简支梁模型确定材料力学参数;步骤3、由材料力学理论构建结晶器出口坯壳强度校核模型;步骤4、确定结晶器出口坯壳的强度标准;步骤5、根据结晶器出口坯壳强度校核模型,计算危险断面位置坯壳厚度极限。 ③技术的创造性与先进性 本技术属于钢铁智能制造范围,一方面,根据实际板坯连铸机的结构特点,将材料力学理论准确的运用到结晶器出口高温坯壳的强度校核中,通过简支梁受力分析模型可快速有效地确定不同钢种不同断面在不同温度下的结晶器出口安全坯壳厚度,对实际连铸机设计和连铸工艺优化具有重要的理论和现实意义。另外一方面,本发明提出一种防止板坯连铸漏钢的结晶器出口安全坯壳厚度确定方法,为粘结性漏钢修复条件的推导提供了重要依据,将彻底改变以往的将防止漏钢的最小安全坯壳厚度用正常生长坯壳厚度代替的观念,进一步完善粘结性漏钢的修复理论和动态控制策略。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本技术依托板坯连铸工艺实际,理论可靠,简便易行,适用性强,可快速有效确定不同钢种不同断面在不同温度下的结晶器出口宽面和窄面最小安全坯壳厚度,为连铸机设计和连铸工艺优化提供重要支撑。本技术适用于板坯连铸过程、薄板坯连铸过程和宽厚板连铸过程等。 ⑤应用情况及存在的问题 本技术针对实际板坯连铸机,计算了SS400钢的凝固坯壳在不同温度下结晶器出口宽面和窄面的最小安全坯壳厚度,与实际相符,结果可靠。