D0I:10.13374/i.issnl00103.2009.s1.004 第31卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.31 Suppl.1 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 连铸过程板坯展宽矫正的研究 付建勋)李京社)张慧3)张兴中3)沈昶) 刘学华)张乔英) 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)焦作大学机电系，焦作454000 3)中国钢研集团连铸技术国家工程研究中心，北京1000814)马鞍山钢铁股份公司，马鞍山243003 摘要通过对板坯连铸厂的调查发现连铸过程中铸坯的展宽现象在各厂都不同程度地存在，而且通过调整工艺参数来减 小铸坯展宽量的方法不可行·根据结晶器的尺寸与铸坯展宽的关系，经推导得到矫正铸坯展宽的结晶器设置公式，结合在铸 机出口位置处在线测量得到的铸坯宽度，可以算出矫正铸坯展宽的结晶器参数，从而精确控制铸坯的宽度·结合马鞍山钢铁 公司坯连铸机的参数给出了一个具体应用实例 关键词连铸：铸还：展宽：结晶器 Study on the broadening correction of slab in continuous casting FU Jian-xun2).LI Jing she).ZHA NG Hui).ZHA NG Xing zhong3),SHEN Chang.LIU Xue-hua).ZHA NG Qiao- ying 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Machinery 8Electric Department.University of Jiaozuo.Jiaozuo 454000.China 3)National Engineering Research Center of Continuous Casting Technology.China Iron.Steel Research Institute Group.Beijing 100081.China 4)Ma'anshan Iron 8.Steel Company Ltd..Ma'anshan 243003.China ABSTRACT With the investigation of continuous slab casting factory.the slab broadening phenomenon of different degrees in the continuous casting process was found,and the broadening amount could not be corrected through the adjustment of process parame- ters.According to the correlation between the mould size and slab broadening.the mould setting formulas for correcting the broaden- ing amount were obtained:combined with the width of slab measured at the exit of caster,the mould setting data for correcting the broadening amount could be obtained to control the width of the slab.A specific application is shown combined with the parameters of the secondary continuous slab caster in Ma anshan Iron and Steel Co..Ltd. KEY WORDS continuous casting:slab:broadening:mould 1铸坯的展宽现象 视，但随着大板坯高速连铸相关的技术应用于生产 实践，特别是一批具有世界先进水平的铸机投入使 展宽原是轧钢术语，指材料受力后沿力的垂直 用，在低拉速生产时不太明显的一些现象逐渐引起 方向变形的现象，连铸过程中的展宽，是指板坯出 生产技术人员的关注，有时这些因素甚至对正常连 结晶器后在连铸机二冷区沿宽度方向尺寸增大的现 铸生产带来显著影响，连铸过程铸坯的展宽现象就 象，铸坯在二冷区和空冷区是剧烈降温的过程，降 是一典型例子，调查发现铸坯的展宽现象在宽厚板 温引起了铸坯宽度的收缩，但铸坯宽度实际减少小 及高拉速生产中更为明显，连俦过程中展宽现象的 于冷却收缩量，有时宽度甚至增加，即冷态铸坯的宽 存在，对生产带来许多不利影响，不仅使俦坯尺寸难 度大于结晶器上口的宽度设置，这就是因为铸坯产 于精确控制，还对后续的轧制工序产生一系列不利 生了展宽 影响， 连铸过程的铸坯展宽现象一直没引起足够的重 目前文献对铸坯尺寸精确控制的研究主要集中 收稿日期：2009-05-30 基金项目：国家“十一五”科技支撑计划资助项目(N。.2006BAE03A04):北京市教育委员会共建项目专项资助(2008年北京科技大学) 作者简介：付建勋(1969一)，男，副教授，博士生，E-mail:Fu--Jianxun(@126.com
连铸过程板坯展宽矫正的研究 付建勋12） 李京社1） 张 慧3） 张兴中3） 沈 昶4） 刘学华4） 张乔英4） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 2） 焦作大学机电系焦作454000 3） 中国钢研集团连铸技术国家工程研究中心北京100081 4） 马鞍山钢铁股份公司马鞍山243003 摘 要 通过对板坯连铸厂的调查发现连铸过程中铸坯的展宽现象在各厂都不同程度地存在而且通过调整工艺参数来减 小铸坯展宽量的方法不可行．根据结晶器的尺寸与铸坯展宽的关系经推导得到矫正铸坯展宽的结晶器设置公式结合在铸 机出口位置处在线测量得到的铸坯宽度可以算出矫正铸坯展宽的结晶器参数从而精确控制铸坯的宽度．结合马鞍山钢铁 公司坯连铸机的参数给出了一个具体应用实例． 关键词 连铸；铸坯；展宽；结晶器 Study on the broadening correction of slab in continuous casting FU Jian-xun 12） LI Jing-she 1）ZHA NG Hui 3）ZHA NG Xing-z hong 3） SHEN Chang 4） LIU Xue-hua 4）ZHA NG Qiaoying 4） 1） School of Metallurgical and Ecological EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） Machinery ＆ Electric DepartmentUniversity of JiaozuoJiaozuo454000China 3） National Engineering Research Center of Continuous Casting TechnologyChina Iron ＆ Steel Research Institute GroupBeijing100081China 4） Ma’anshan Iron ＆ Steel Company Ltd．Ma’anshan243003China ABSTRACT With the investigation of continuous slab casting factorythe slab broadening phenomenon of different degrees in the continuous casting process was foundand the broadening amount could not be corrected through the adjustment of process parameters．According to the correlation between the mould size and slab broadeningthe mould setting formulas for correcting the broadening amount were obtained；combined with the width of slab measured at the exit of casterthe mould setting data for correcting the broadening amount could be obtained to control the width of the slab．A specific application is shown combined with the parameters of the secondary continuous slab caster in Ma’anshan Iron and Steel Co．Ltd． KEY WORDS continuous casting；slab；broadening；mould 收稿日期：2009-05-30 基金项目：国家“十一五”科技支撑计划资助项目（No．2006BAE03A04）；北京市教育委员会共建项目专项资助（2008年北京科技大学） 作者简介：付建勋（1969—）男副教授博士生E-mail：Fu—Jianxun＠126．com 1 铸坯的展宽现象 展宽原是轧钢术语指材料受力后沿力的垂直 方向变形的现象．连铸过程中的展宽是指板坯出 结晶器后在连铸机二冷区沿宽度方向尺寸增大的现 象．铸坯在二冷区和空冷区是剧烈降温的过程降 温引起了铸坯宽度的收缩但铸坯宽度实际减少小 于冷却收缩量有时宽度甚至增加即冷态铸坯的宽 度大于结晶器上口的宽度设置这就是因为铸坯产 生了展宽． 连铸过程的铸坯展宽现象一直没引起足够的重 视但随着大板坯高速连铸相关的技术应用于生产 实践特别是一批具有世界先进水平的铸机投入使 用在低拉速生产时不太明显的一些现象逐渐引起 生产技术人员的关注有时这些因素甚至对正常连 铸生产带来显著影响连铸过程铸坯的展宽现象就 是一典型例子调查发现铸坯的展宽现象在宽厚板 及高拉速生产中更为明显．连铸过程中展宽现象的 存在对生产带来许多不利影响不仅使铸坯尺寸难 于精确控制还对后续的轧制工序产生一系列不利 影响． 目前文献对铸坯尺寸精确控制的研究主要集中 第31卷 增刊1 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31Suppl．1 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．s1．004
.174 北京科技大学学报 2009年增刊1 于铸坯鼓肚[可]；Siyasiya等[对不锈钢的侧面鼓肚 平台边上，在铸坯的正上方约10m高处，避免铸坯 进行了研究：催立新等门、陈志平等8]研究了轻压 辐射对镜头的灼损，该测量装置的精度可以达到 下对铸坯侧面鼓肚的影响，但文献对铸坯展宽现象 1mm 却少有报道.本文作者通过五个板坯连铸厂结晶 2.3目标展宽率、表观收缩率和线收缩率之间的 器设置数据的调查，对铸坯展宽的普遍性进行了研 关系 究，得出板坯连铸过程展宽现象普遍存在的结论 板坯连铸厂通常根据理论计算、生产经验以及 实际铸坯的尺寸反馈等综合措施保证铸坯能够达到 2展宽矫正的方法 需要的目标尺寸（定尺）·排除偶然因素的情况，在 2.1铸坯展宽指标 稳定连续生产的情况下，连铸工厂为了给后面的轧 为了定量衡量铸坯的展宽幅度，特提出以下两 制工序提供合格的铸坯，无论是否产生展宽，生产者 个衡量铸坯展宽的指标、 都会根据铸坯的实际宽度的反馈，来调整结晶器上、 表观收缩率(S): 下口尺寸的设置值，以生产符合目标尺寸的铸坯 S=(U/W-1)×100% (1) 所以在稳定生产的情况下，可以近似认为冷却铸坯 目标展宽率(B): 的尺寸等于目标宽度，此时计算铸坯表观收缩率时， B=(W/T-1)×100% (2) 可用铸坯的目标尺寸代替实际尺寸进行计算，考虑 其中，U为结晶器上口尺寸，mm;W为坯子宽度， 到结晶器上口尺寸的操作方便及实际生产中结晶器 mm;T为目标尺寸，mm, 下口会产生气隙0，引起误差，故选用结晶器上口 表观收缩率用于衡量收缩率的大小，若结晶器 尺寸作为基准. 上口尺寸大于铸坯宽度，其值为正，反之为负，该指 连铸过程是明显的降温过程，铸坯的冷却收缩 标数值可用于控制结晶器尺寸的设定；目标展宽率 在结晶器内、二冷段和空冷段均存在，收缩量大小与 衡量展宽率的大小，若铸坯尺寸大于目标宽度，表观 降温幅度和钢种的收缩系数（热膨胀系数）有关，连 收缩率为正，反之为负，该指标可用于定量衡量铸坯 铸过程铸坯的收缩量基本恒定， 展宽，由于铸坯出铸机后不再继续展宽，且在此位 在结晶器中的俦坯由于边部有约束，相当于对 置的连铸平台上方易于安装测量装置，便于测量铸 铸坯侧面刚性固定，铸坯无法展宽；在二冷区前部含 坯宽度，故可用出铸机时铸坯的宽度测量值，计算铸 液芯区，坯壳由于缺少边部约束，在内部钢液压力和 坯的目标展宽率、表观收缩率，这样两项指标和结晶 外部各种力的作用下产生展宽山]；二冷区全凝后及 器上口尺寸和目标宽度便建立了联系 空冷区，由于无钢液压力作用，铸坯不展宽 2.2结晶器和铸坯宽度的测量 可见铸坯收缩和铸坯的展宽是铸坯连铸过程共 准确测量结晶器尺寸是矫正铸坯展宽的前提 存的两种现象，铸坯收缩在连铸全程均存在，而展宽 结晶器的尺寸包括结晶器上口尺寸、结晶器下口尺 现象只在二冷区前段存在·铸坯宽度尺寸的变化是 寸和结晶器两侧面的锥度.结晶器上口尺寸可用尺 铸坯展宽与冷却收缩两种现象叠加作用的结果.铸 子直接测量；结晶器两侧面的锥度可用锥度仪测量； 坯的宽度等于结晶器上口尺寸减去铸坯的收缩量， 结晶器下口尺寸可由结晶器上口尺寸减去两侧的锥 再加上铸坯的展宽量，即 度间接得到 W=U-U·r…△t十△D (3) 测量铸坯宽度的目的是为了准确把握铸坯的展 其中，△D为铸坯的展宽量；△t为温度降低值，℃；r 宽量，为矫正不同钢种的展宽提供实测数据，为精 为钢种单位温度的线收缩率，10-5.℃-1. 确测量铸坯的展宽量，特设计了热态铸坯在线测宽 将式(3)两侧同除以W整理得： 装置，用于在线连续测量铸坯宽度的变化，装置包 S=U·r.△t/W-△D/W (4) 括：光学镜头（定焦镜头、变焦镜头）、数字摄像机、 若忽略U、W、T三个尺寸在式(4)分母上的微 1394数据线、PC机、控制软件.其工作原理如下：数 小差别，可以得出： 字摄像机对热铸坯进行红外线光学摄影，控制软件 S=R-B (5) 对数字摄像机摄取的像素按指定频率读取，通过色 式中，R为铸坯的线收缩率，R=r·△t; 差处理程序对热铸坯图像识别，并将像素图形文件 铸坯的表观收缩率等于铸坯的线收缩率与目标 转换为像素的数字值存储，达到俦坯宽度的在线连 展宽率的差，根据铸坯的表观收缩率以及材料的线 续测宽，该装置可安装在连铸机出口处上方的连铸 收缩率便可以计算铸坯的目标展宽率
于铸坯鼓肚［1—5］；Siyasiya 等［6］对不锈钢的侧面鼓肚 进行了研究；催立新等［7］、陈志平等［8］ 研究了轻压 下对铸坯侧面鼓肚的影响．但文献对铸坯展宽现象 却少有报道．本文作者［9］通过五个板坯连铸厂结晶 器设置数据的调查对铸坯展宽的普遍性进行了研 究得出板坯连铸过程展宽现象普遍存在的结论． 2 展宽矫正的方法 2∙1 铸坯展宽指标 为了定量衡量铸坯的展宽幅度特提出以下两 个衡量铸坯展宽的指标． 表观收缩率（ S）： S＝（ U／W—1）×100％ （1） 目标展宽率（B）： B＝（ W／T—1）×100％ （2） 其中U 为结晶器上口尺寸mm；W 为坯子宽度 mm；T 为目标尺寸mm． 表观收缩率用于衡量收缩率的大小若结晶器 上口尺寸大于铸坯宽度其值为正反之为负该指 标数值可用于控制结晶器尺寸的设定；目标展宽率 衡量展宽率的大小若铸坯尺寸大于目标宽度表观 收缩率为正反之为负该指标可用于定量衡量铸坯 展宽．由于铸坯出铸机后不再继续展宽且在此位 置的连铸平台上方易于安装测量装置便于测量铸 坯宽度故可用出铸机时铸坯的宽度测量值计算铸 坯的目标展宽率、表观收缩率这样两项指标和结晶 器上口尺寸和目标宽度便建立了联系． 2∙2 结晶器和铸坯宽度的测量 准确测量结晶器尺寸是矫正铸坯展宽的前提． 结晶器的尺寸包括结晶器上口尺寸、结晶器下口尺 寸和结晶器两侧面的锥度．结晶器上口尺寸可用尺 子直接测量；结晶器两侧面的锥度可用锥度仪测量； 结晶器下口尺寸可由结晶器上口尺寸减去两侧的锥 度间接得到． 测量铸坯宽度的目的是为了准确把握铸坯的展 宽量为矫正不同钢种的展宽提供实测数据．为精 确测量铸坯的展宽量特设计了热态铸坯在线测宽 装置用于在线连续测量铸坯宽度的变化．装置包 括：光学镜头（定焦镜头、变焦镜头）、数字摄像机、 1394数据线、PC 机、控制软件．其工作原理如下：数 字摄像机对热铸坯进行红外线光学摄影控制软件 对数字摄像机摄取的像素按指定频率读取通过色 差处理程序对热铸坯图像识别并将像素图形文件 转换为像素的数字值存储达到铸坯宽度的在线连 续测宽．该装置可安装在连铸机出口处上方的连铸 平台边上在铸坯的正上方约10m 高处避免铸坯 辐射对镜头的灼损．该测量装置的精度可以达到 1mm． 2∙3 目标展宽率、表观收缩率和线收缩率之间的 关系 板坯连铸厂通常根据理论计算、生产经验以及 实际铸坯的尺寸反馈等综合措施保证铸坯能够达到 需要的目标尺寸（定尺）．排除偶然因素的情况在 稳定连续生产的情况下连铸工厂为了给后面的轧 制工序提供合格的铸坯无论是否产生展宽生产者 都会根据铸坯的实际宽度的反馈来调整结晶器上、 下口尺寸的设置值以生产符合目标尺寸的铸坯． 所以在稳定生产的情况下可以近似认为冷却铸坯 的尺寸等于目标宽度此时计算铸坯表观收缩率时 可用铸坯的目标尺寸代替实际尺寸进行计算．考虑 到结晶器上口尺寸的操作方便及实际生产中结晶器 下口会产生气隙［10］引起误差故选用结晶器上口 尺寸作为基准． 连铸过程是明显的降温过程铸坯的冷却收缩 在结晶器内、二冷段和空冷段均存在收缩量大小与 降温幅度和钢种的收缩系数（热膨胀系数）有关连 铸过程铸坯的收缩量基本恒定． 在结晶器中的铸坯由于边部有约束相当于对 铸坯侧面刚性固定铸坯无法展宽；在二冷区前部含 液芯区坯壳由于缺少边部约束在内部钢液压力和 外部各种力的作用下产生展宽［11］；二冷区全凝后及 空冷区由于无钢液压力作用铸坯不展宽． 可见铸坯收缩和铸坯的展宽是铸坯连铸过程共 存的两种现象铸坯收缩在连铸全程均存在而展宽 现象只在二冷区前段存在．铸坯宽度尺寸的变化是 铸坯展宽与冷却收缩两种现象叠加作用的结果．铸 坯的宽度等于结晶器上口尺寸减去铸坯的收缩量 再加上铸坯的展宽量即 W＝ U— U·r·Δ t＋Δw （3） 其中Δw 为铸坯的展宽量；Δt 为温度降低值℃；r 为钢种单位温度的线收缩率10—5·℃—1． 将式（3）两侧同除以 W 整理得： S＝ U·r·Δt／W—Δw／W （4） 若忽略 U、W、T 三个尺寸在式（4）分母上的微 小差别可以得出： S＝ R—B （5） 式中R 为铸坯的线收缩率R＝ r·Δt； 铸坯的表观收缩率等于铸坯的线收缩率与目标 展宽率的差根据铸坯的表观收缩率以及材料的线 收缩率便可以计算铸坯的目标展宽率． ·174· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1
Vol.31 Suppl.I 付建勋等：连铸过程板坯展宽矫正的研究 .175 2.4展宽的矫正 表1原X60钢结晶器参数 铸坯的展宽是连铸厂的设备、钢种、工艺等诸方 铸坯定 上口尺 下口尺 单侧锥 表观收 面因素共同作用的客观结果，其机理尚有待深入研 尺/mm 寸/mm 寸/mm 度/mm 缩率/% 究，通过调整优化工艺参数（例如增加二冷配水）， 1400 1423.8 1410.4 6.7 1.67 可以减小展宽的幅度，但这必然带来一系列其他的 1600 1627.6 1612.6 7.5 1.70 变化，这些措施很难为正常生产所采用，通过调整工 1800 1831.4 1815.0 8.2 1.71 艺参数来减小铸坯展宽量的方法不可行， 1900 1934.4 1917.0 8.7 1.78 更为有效的工艺措施如下：测量各钢种的铸坯 2050 2089.0 2070.2 9.4 1.87 在各个工艺条件下相对于定尺的展宽量，通过减小 结晶器宽度设置值矫正铸坯产生的展宽量， 使用前面介绍的方法，通过在线实测得到在出 根据目标展宽率、表观收缩率、线收缩率的关 铸机位置铸坯的平均宽度为1854mm,出铸机位置 系，在二冷区和空冷区宽度方向，结晶器尺寸与冷坯 铸坯的平均温度为850℃，实测该钢种的线收缩率 尺寸的差，等于铸坯线收缩的减少和展宽量的叠加， 为1.77×10-5[12]；浇注温度为1519℃，室温为 在二冷区末： 25℃. U-W1=U△T1r-△W (6) 利用式(8)计算出：U=1814.5mm,结晶器的 在空冷区末： 锥度保持原结晶器锥度，则结晶器下口尺寸则为： U-W2=U△T2Xr-△W (7) 1798.1mm;计算的结果比原结晶器下口尺寸减小 其中，W1为二冷区末铸坯宽度测量值，mm;△T1为 16.9mm,减小0.92%.该减小值和跟踪冷态铸坯 二冷区末温度降低值，℃；W2为空冷区末铸坯尺 测得的铸坯展宽量符合的很好，说明式(8)矫正铸坯 寸，mm,可用T代替；△T2为浇注开始至空冷段温 展宽与实际工况符合， 度下降值，℃ 假设该钢种不同规格的铸坯表观收缩率保持定 比较式(6)、(7)可得： 值，其他宽度的铸坯按同样的表观收缩率进行计算 U=(W1一T)/(△T2-△T1)r (8) 可得到相应的结晶器上口尺寸值，保持原有的锥度 利用式(8)，根据出铸机位置的实测温度和浇注 不变，可以得到连铸机不同规格铸坯的结晶器设置 温度、环境温度，可以求出△T2、△T1;根据铸坯在铸 参数表，如表2所示 机出口宽度的测量值，目标宽度以及钢种单位温度 表2矫正展宽后X60钢的结晶器参数表 的线收缩率，便可计算出矫正铸坯展宽量的结晶器 的上口值，钢种单位温度的线收缩率可查询资料或 目标 上口尺 下口尺 单侧锥 表观收 通过实验室测量得到， 宽/mm 寸/mm 寸/mm 度/mm 缩率/% 在连铸实际生产中，结晶器下口的尺寸是由结 1400 1411.3 1397.9 6.7 0.806 晶器上口尺寸减去两侧锥度得到的，结晶器长度是 1600 1612.9 1597.9 7.5 0.806 固定值，结晶器锥度的设置值与钢种的收缩特性相 1800 1814.5 1798.1 8.2 0.806 关，对一个钢种，其结晶器的锥度基本一致，故根据 1900 1915.3 1897.9 8.7 0.806 上口尺寸和两侧锥度可以得到结晶器下口的设置 2050 2066.5 2046.7 9.4 0.806 尺寸 3应用实例 4结论 本文以马鞍山钢铁公司某厂2#板坯连铸机生 (1)利用铸坯展宽和结晶器设置的关系，通过 产的X60管线钢为例，给出不同宽度系列铸坯结晶 结晶器尺寸的调节可以矫正铸坯的展宽，生产符合 器设置参数的计算方法，该连铸机X60管线钢原来 目标宽度的铸坯， 的铸坯结晶器参数如表1所示， (2)铸坯的表观收缩率等于铸坯的线收缩率与 对于目标宽度为1800mm的铸坯，原结晶器上 目标展宽率的差，根据铸坯的表观收缩率以及材料 口尺寸为1831.4mm,下口尺寸为1815.0mm,结晶 的线收缩率可判断铸坯的目标展宽率. 器长度800mm,两边每侧锥度为8.2mm,跟踪冷坯 (③)经推导得到矫正铸坯展宽的结晶器设置公 发现，铸坯的实际宽度大于定尺值， 式：U=(W1-T)/(△T2-△T1)r·
2∙4 展宽的矫正 铸坯的展宽是连铸厂的设备、钢种、工艺等诸方 面因素共同作用的客观结果其机理尚有待深入研 究．通过调整优化工艺参数（例如增加二冷配水） 可以减小展宽的幅度但这必然带来一系列其他的 变化这些措施很难为正常生产所采用通过调整工 艺参数来减小铸坯展宽量的方法不可行． 更为有效的工艺措施如下：测量各钢种的铸坯 在各个工艺条件下相对于定尺的展宽量通过减小 结晶器宽度设置值矫正铸坯产生的展宽量． 根据目标展宽率、表观收缩率、线收缩率的关 系在二冷区和空冷区宽度方向结晶器尺寸与冷坯 尺寸的差等于铸坯线收缩的减少和展宽量的叠加 在二冷区末： U— W1＝ UΔT1r—ΔW （6） 在空冷区末： U— W2＝ UΔT2× r—ΔW （7） 其中W1 为二冷区末铸坯宽度测量值mm；ΔT1 为 二冷区末温度降低值℃；W2 为空冷区末铸坯尺 寸mm可用 T 代替；ΔT2 为浇注开始至空冷段温 度下降值℃． 比较式（6）、（7）可得： U＝（ W1— T）／（ΔT2—ΔT1）·r （8） 利用式（8）根据出铸机位置的实测温度和浇注 温度、环境温度可以求出ΔT2、ΔT1；根据铸坯在铸 机出口宽度的测量值目标宽度以及钢种单位温度 的线收缩率便可计算出矫正铸坯展宽量的结晶器 的上口值．钢种单位温度的线收缩率可查询资料或 通过实验室测量得到． 在连铸实际生产中结晶器下口的尺寸是由结 晶器上口尺寸减去两侧锥度得到的结晶器长度是 固定值结晶器锥度的设置值与钢种的收缩特性相 关对一个钢种其结晶器的锥度基本一致．故根据 上口尺寸和两侧锥度可以得到结晶器下口的设置 尺寸． 3 应用实例 本文以马鞍山钢铁公司某厂2＃板坯连铸机生 产的 X60管线钢为例给出不同宽度系列铸坯结晶 器设置参数的计算方法．该连铸机 X60管线钢原来 的铸坯结晶器参数如表1所示． 对于目标宽度为1800mm 的铸坯原结晶器上 口尺寸为1831∙4mm下口尺寸为1815∙0mm结晶 器长度800mm两边每侧锥度为8∙2mm．跟踪冷坯 发现铸坯的实际宽度大于定尺值． 表1 原 X60钢结晶器参数 铸坯定 尺／mm 上口尺 寸／mm 下口尺 寸／mm 单侧锥 度／mm 表观收 缩率／％ 1400 1423∙8 1410∙4 6∙7 1∙67 1600 1627∙6 1612∙6 7∙5 1∙70 1800 1831∙4 1815∙0 8∙2 1∙71 1900 1934∙4 1917∙0 8∙7 1∙78 2050 2089∙0 2070∙2 9∙4 1∙87 使用前面介绍的方法通过在线实测得到在出 铸机位置铸坯的平均宽度为1854mm出铸机位置 铸坯的平均温度为850℃实测该钢种的线收缩率 为1∙77×10—5［12］；浇注温度为1519℃室温为 25℃． 利用式（8）计算出：U＝1814∙5mm结晶器的 锥度保持原结晶器锥度则结晶器下口尺寸则为： 1798∙1mm；计算的结果比原结晶器下口尺寸减小 16∙9mm减小0∙92％．该减小值和跟踪冷态铸坯 测得的铸坯展宽量符合的很好说明式（8）矫正铸坯 展宽与实际工况符合． 假设该钢种不同规格的铸坯表观收缩率保持定 值其他宽度的铸坯按同样的表观收缩率进行计算 可得到相应的结晶器上口尺寸值保持原有的锥度 不变可以得到连铸机不同规格铸坯的结晶器设置 参数表如表2所示． 表2 矫正展宽后 X60钢的结晶器参数表 目标 宽／mm 上口尺 寸／mm 下口尺 寸／mm 单侧锥 度／mm 表观收 缩率／％ 1400 1411∙3 1397∙9 6∙7 0∙806 1600 1612∙9 1597∙9 7∙5 0∙806 1800 1814∙5 1798∙1 8∙2 0∙806 1900 1915∙3 1897∙9 8∙7 0∙806 2050 2066∙5 2046∙7 9∙4 0∙806 4 结论 （1） 利用铸坯展宽和结晶器设置的关系通过 结晶器尺寸的调节可以矫正铸坯的展宽生产符合 目标宽度的铸坯． （2） 铸坯的表观收缩率等于铸坯的线收缩率与 目标展宽率的差根据铸坯的表观收缩率以及材料 的线收缩率可判断铸坯的目标展宽率． （3） 经推导得到矫正铸坯展宽的结晶器设置公 式：U＝（ W1— T）／（ΔT2—ΔT1） r． Vol．31Suppl．1 付建勋等： 连铸过程板坯展宽矫正的研究 ·175·
.176 北京科技大学学报 2009年增刊1 参考文献 (崔立新，张家泉，陈志平，等.基于耦合模型的板坯连铸结晶 器内温度场的分析.钢铁，2004,39（增刊）：569) [1]Chen S Y,Chang G W.Wang JZ.et al.Effects of correlative factors on the interdendritic melt flow brought by the bulge in [8]Chen Z P.Cheng N L.Cui L X.et al.Application of dynamic continuous casting slabs.J Univ Sci Technol Beijing.2008. soft reduction for slab casting.Iron Steel,2004.39(Suppl):354 (陈志平，程乃良，崔立新，等，动态轻压下在板坯连铸中的应 15(4):407 [2]Miyazawa K.Schwerdtfeger K.Computation of bulging of con- 用.钢铁，2004,39（增刊）：354) tinuously cast slabs with simple bending theory.Ironmaking [9]Fu JX,Li JS,Zhang H.et al.Research on slab's broadening Steelmaking,1979.2:68 and mould's setting.Steelmaking.2010,26(1):15 (付建勋，李京社，张慧，等.连铸过程铸坯的展宽与结晶器设置 [3]Royzman S E.Shrinking stresses in a solidifying continuous slab. Steel Technol Int.1994.5:123 的研究炼钢，2010,26(1)：15) [4]Fujii H,Ohashi T,Hiromoto T.On the formation of internal [10]Wu D F,Cheng SS.Cheng Z J.Characteristics of shell thick- cracks in continuously cast slabs.Trans ISIJ,1978.18(5):510 ness in a slab continuous casting mold.Int J Miner Metall Mater,2009,16(1):25 [5]Zhu GS.Wang X H.Yu H X,et al.Strain in solidifying shell of continuous casting slabs.J Univ Sci Technol Beijing.2003. [11]Fu JX.Li JS.Zhang H.et al.Relations between broadening 10(6):26 of slab and casting speed.JIron Steel Res.2010.22(2):10 [6]Siyasiya C.van Rooyen GT.Stumpf W E.Metallurgical factors (付建勋，李京社，张慧，等，铸坯展宽现象及其与拉速关系的 that affect the strand width during continuous casting of DIN 研究.钢铁研究学报，2010,22(2)：10) 1.4003 stainless steel.J South African Inst Mining Metall, [12]Fu JX.Research on Mechanism and Control of Slab Broaden- 2005,105(7):473 ing in Continuous Casting [Dissertation]Beijing:University of [7]Cui L X.Zhang J Q.Chen Z P,et al.Analysis of temperature Science and Technology Beijing.2010:67 profiles in slab casting moulds with a coupled thermal model.Iron (付建勋连铸过程板坯展宽机理及控制的研究[学位论文] Steel,2004.39(Suppl):569 北京：北京科技大学，2010：67)
参 考 文 献 ［1］ Chen S YChang G WWang J Zet al．Effects of correlative factors on the interdendritic melt flow brought by the bulge in continuous casting slabs． J Univ Sci Technol Beijing2008 15（4）：407 ［2］ Miyazawa KSchwerdtfeger K．Computation of bulging of continuously cast slabs with simple bending theory． Ironmaking Steelmaking19792：68 ［3］ Royzman S E．Shrinking stresses in a solidifying continuous slab． Steel Technol Int19945：123 ［4］ Fujii HOhashi THiromoto T．On the formation of internal cracks in continuously cast slabs．T rans ISIJ197818（5）：510 ［5］ Zhu G SWang X HYu H Xet al．Strain in solidifying shell of continuous casting slabs． J Univ Sci Technol Beijing2003 10（6）：26 ［6］ Siyasiya Cvan Rooyen G TStumpf W E．Metallurgical factors that affect the strand width during continuous casting of DIN 1∙4003 stainless steel． J South A f rican Inst Mining Metall 2005105（7）：473 ［7］ Cui L XZhang J QChen Z Pet al．Analysis of temperature profiles in slab casting moulds with a coupled thermal model．Iron Steel200439（Suppl）：569 （崔立新张家泉陈志平等．基于耦合模型的板坯连铸结晶 器内温度场的分析．钢铁200439（增刊）：569） ［8］ Chen Z PCheng N LCui L Xet al．Application of dynamic soft reduction for slab casting．Iron Steel200439（Suppl）：354 （陈志平程乃良崔立新等．动态轻压下在板坯连铸中的应 用．钢铁200439（增刊）：354） ［9］ Fu J XLi J SZhang Het al．Research on slab’s broadening and mould’s setting．Steelmaking201026（1）：15 （付建勋李京社张慧等．连铸过程铸坯的展宽与结晶器设置 的研究．炼钢201026（1）：15） ［10］ Wu D FCheng S SCheng Z J．Characteristics of shell thickness in a slab continuous casting mold． Int J Miner Metall Mater200916（1）：25 ［11］ Fu J XLi J SZhang Het al．Relations between broadening of slab and casting speed．J Iron Steel Res201022（2）：10 （付建勋李京社张慧等．铸坯展宽现象及其与拉速关系的 研究．钢铁研究学报201022（2）：10） ［12］ Fu J X．Research on Mechanism and Control of Slab Broadening in Continuous Casting ［Dissertation］．Beijing：University of Science and Technology Beijing2010：67 （付建勋．连铸过程板坯展宽机理及控制的研究［学位论文］． 北京：北京科技大学2010：67） ·176· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1