動態(tài)輕壓下技術在軸承鋼GCr15連鑄矩形坯生產(chǎn)中的實踐

羅 輝

(華菱錫鋼特鋼有限公司，江蘇 靖江214500)

華菱錫鋼特鋼有限公司煉鋼廠生產(chǎn)軸承鋼GCr15工藝流程:90t超高功率交流偏心底電弧爐→100t雙工位LF鋼包爐→100t雙工位VD真空脫氣爐→4機4流方圓坯連鑄機。因280mm×360mm連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量一直存在中心偏析、中心疏松、縮孔級別較高的內(nèi)部缺陷，為解決這些質(zhì)量問題，特在軸承鋼GCr15在該連鑄機上實施動態(tài)輕壓下技術。輕壓下技術即在快要完全凝固處，對鑄坯進行輕微地壓下，減輕中心偏析［1］。

1 生產(chǎn)軸承鋼GCr15連鑄一般過程控制參數(shù)見下

規(guī)格:280×360，一冷水量:2 800l/min，二冷比水量:0.24l/kg，振幅:2mm，結晶器電磁攪拌頻率:2Hz，電流:650A，拉速:(0.55～0.65)m/min，中包過熱度:20～40℃。

2 試驗方案及試驗結果

2.1 未進行動態(tài)輕壓下的軸承鋼低倍照片(縱剖)見圖1

圖1

以上所選取的低倍存在肉眼可見的中心疏松(縮孔)，級別達到了4級，很嚴重;同時經(jīng)過五點鉆樣進行中心碳偏析的分析，中心偏析指數(shù)(指鑄坯中心碳含量/對角線1/4處四個點的平均碳含量)達到1.15、1.12，也較嚴重。我廠連鑄軸承鋼一般未經(jīng)過動態(tài)輕壓下的連鑄坯中心碳偏析指數(shù)≥1.10，中心疏松(縮孔)一般為級別為2～4級。

2.2 試驗方案簡介

2.2.1 方案簡述

本臺連鑄機4機4流，每流拉矯機臺數(shù)為9臺，動態(tài)輕壓下從上向下選擇在每流2#、3#、4#、5#、6#拉矯機上進行壓下。輕壓下的基本概念是通過在凝固階段產(chǎn)生的收縮補償抑制宏觀偏析的形成并中斷殘留物的吸入。基本依據(jù)是跟據(jù)中間包過熱度、拉速決定在那幾個機架壓下及壓下量的設定，壓下量的選擇滿足三方面要求:

(1)壓下量必須完全補償壓下外鋼液的收縮;

(2)防止產(chǎn)生中間裂紋;

(3)輕壓下產(chǎn)生的反作用力不會對輥子的疲勞壽命帶來不利影響。

2.2.2 經(jīng)過多輪的試驗，試驗了以下內(nèi)容:

(1)試驗不同中包過熱度與拉速及壓下量相關性。

(2)試驗了2#、3#、4#、5#、6#的機架的壓下量大小的調(diào)整，整體壓下量從最初的2mm逐步增加到25mm，壓下量太小，效果不顯著，壓下量太大，出現(xiàn)嚴重的中間裂紋。

(3)試驗了壓下量在各機架(2#、3#、4#、5#、6#的機架)中的分配方式:

A、平均分配壓下量。

B、從大到小分配壓下量。

C、從小到大分配壓下量。

2.3 試驗結果及分析

從最終結果來看，壓下量從小到大的分配更有利于提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。

試驗的結果表明:當壓下量較大時(10～25mm)，中心疏松(縮孔)、偏析有較大的好轉，但是出現(xiàn)了嚴重的中間裂紋，典型的低倍照片(縱剖)見圖2。

圖2

因此，為解決中間裂紋成為最大的課題，對試驗的大量據(jù)數(shù)進行統(tǒng)計，主要統(tǒng)計拉速、實際壓下量、中包過熱度、中心偏析、中心疏松、中間裂紋等數(shù)據(jù)并進行相關的設定。對上以上大量數(shù)據(jù)經(jīng)Minitab統(tǒng)計軟件回歸分析結果如下:

(1)中心疏松(縮孔)嚴重程度隨著中間包過熱的增加而增加(相關性較弱)，隨拉速的增加而降低(相關性較弱)，隨Ⅰ流坯子的實際壓下量的增加而降低(相關性強)。

(2)中間裂紋嚴重程度隨著拉速的增加而增加(相關性較弱)，隨中間包過熱度的增加而降低(相關性弱)，隨Ⅰ流坯子的實際壓下量的增加而增加(相關性強)。

(3)中心C偏析嚴重程度隨著拉速的增加而降低(相關性較弱)，隨中間包過熱度的增加而增加(相關性弱)，隨Ⅰ流坯子的實際壓下量的增加而降低(相關性強)。

綜上2.3所述，壓下量的大小以及壓下的分配方式?jīng)Q定了連鑄坯中間裂紋的嚴重程度，同時也極大地影響了中心碳偏析和中心疏松(縮孔)的嚴重程度。

3 最終確定的優(yōu)化方案

經(jīng)過大量的試驗方案，經(jīng)分析改進，確定了最優(yōu)壓下方式及壓下量隨拉速的變化，優(yōu)化后的壓下參數(shù)見表1。

表1

從上表可以看出:拉速一般控制在(0.56～0.65)m/min之間，壓下量在4.5～8.5mm之間，壓下量的分配方式是從小到大，逐步增加，整體壓下量的大小取決于拉速。

按照表1的參數(shù)，進行了多輪多批次的試驗，試驗取得了較好的效果，

選取典型的低倍照片(縱剖)見圖3。

圖3

由于優(yōu)化確定的方案取得了較好的效果，無論是中心碳偏析(五點鉆樣)、中心疏松(縮孔)都取得了很好的效果，中心碳偏析指數(shù)一般數(shù)據(jù)在0.97～1.05之間，中心疏松(縮孔)級別較低，一般≤1.5級，疏松或者縮孔的極別得到了較大的改善，也解決了中間裂紋的難題，隨逐步推行在我廠大規(guī)模軸承鋼的生產(chǎn)中，軸承鋼內(nèi)部質(zhì)量得到了大幅度的改進。

4 結論

(1)我廠通過對軸承鋼GCr15矩形坯280mm×360mm連鑄生產(chǎn)中實施動態(tài)輕壓下技術，極大地改改善了連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。中心碳偏析指數(shù)從未輕壓下的≥1.08降至0.97～1.05范圍內(nèi)，中心疏松從未輕壓下的2～4級降至≤1.5級。

(2)解決由于采用動態(tài)輕壓而產(chǎn)生的中間裂紋關鍵在于控制拉速、壓下量及

壓下量在各機架之間的分配。我廠拉速一般控制在(0.56～0.65)m/min之間，壓下量控制在4.5～8.5mm之間，壓下量的分配方式是從小到大，逐步增加，整體壓下量的大小取決于拉速。

［1］主編:干勇，煉鋼—連鑄新技術800問，冶金工業(yè)出版社，2004