板坯连铸机轻压下扇形段的设计特点

　　作为抑制凝固末端两相区枝晶间液相流动、减轻铸坯中心偏析程度的一种有效手段,轻压下技术已经被广泛地应用于现代板坯连铸机的工艺设计之中[1],其对板坯质量的影响效果强烈取决于轻压下实施的合理性,而轻压下工艺是否合理,关键点即在于能否准确地判断出铸坯中凝固末端的位置。研究表明,轻压下区域选择在铸坯横断面中心位置处固相分数fs=0.55～0.75的范围内是比较适宜的[2]。若轻压下实施过早,则根本达不到减轻中心偏析的效果;反之,则更有可能恶化铸坯的质量。

　　扇形段是对凝固过程中的铸坯进行支撑和导向的连铸机关键组成设备,是轻压下技术的实施对象,其设计特点对于连铸过程的顺利进行和铸坯质量的严格保证具有重要影响。常规的板坯连铸机扇形段不具备压力反馈系统,因此轻压下位置的确定完全通过数学模型来进行预测,其准确度与数学模型的仿真精度密切相关。通常情况下,数学模型都是在针对实际情况作出大量简化假设的前提下进行推导的(特别是针对板坯连铸这一极其复杂的冶金过程)[3],模型中不可能全面地考虑到影响连铸过程的众多影响因素,特别是对于可能出现的异常情况,数学模型的仿真精度则会大打折扣。因此,仅仅依靠数学模型的计算结果来确定出轻压下位置是并不完全可靠的,有时候甚至可能会取得适得其反的效果。

　　近年来,随着板坯连铸机工程技术的不断发展,扇形段的结构形式已获得了长足的改进。针对轻压下技术的合理应用,意大利DDD公司和德国SMSD公司分别开发了技术先进、形式新颖的OPTIMUM扇形段和CYBERLINK扇形段,较之常规的板坯连铸机扇形段,其重大改进之处在于能在浇铸条件发生变化的情况下准确地找出凝固终点的位置,确保在浇铸过程中实现真正意义上的动态轻压下,这对于板坯质量的保证是十分有利的。文中从板坯连铸机工程建设的角度出发,全面地讨论了两种优化扇形段的结构设计特点,为板坯连铸动态轻压下技术的实现提供了一定的指导意义。

　　1　OPTIMUM扇形段的设计特点

　　OPTIMUM扇形段是意大利DDD公司针对板坯连铸机的建设而开发出的最新一代扇形段技术,如图1所示即为其结构示意图。从图中可以看出:每个扇形段包含6对从动辊和1对分别由液压缸单独进行驱动的驱动辊,且驱动辊安装在扇形段的中间位置处,这样的驱动布置可确保任意时刻驱动辊与铸坯之间存在最大的牵引力,且在穿入引锭杆时可以单独抬升起驱动辊;扇形段上框架与下框架之间通过4根连杆相连接,板坯入口端的两根连杆可以转动且承受了浇铸方向上所有的剪切力,板坯出口端的两根连杆采用一对销子进行连接且允许扇形段延伸及旋转,并通过4个液压缸的驱动来实现上、下框架之间的相对运动,从而执行扇形段的夹紧和松开。