矩形坯輕壓下技術(shù)的開發(fā)與實(shí)踐

甄先鋒　徐志成　孫樹立

摘? 要：通過對(duì)矩形坯輕壓下技術(shù)的開發(fā)與推廣實(shí)踐，高碳鋼軋材偏析2.0級(jí)及以下綜合比例穩(wěn)定在96%以上，鑄坯質(zhì)量得到顯著提升，用戶的滿意度得到提升。同時(shí)也希望能夠?yàn)槠渌髽I(yè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：矩形坯;輕壓下;凝固

中圖分類號(hào)：TF777? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）07-0140-02

Abstract： Through the development and promotion practice of light reduction technology for rectangular billet， the comprehensive proportion of segregation grade 2.0 （and below） of high carbon steel is stable at more than 96%， the billet quality has been significantly improved， and the satisfaction of users has been improved. Meanwhile， this is also intended to provide reference for other enterprises.

Keywords： rectangular billet; light reduction; solidification

1 概述

連鑄輕壓下系指在鑄坯凝固末端一個(gè)合適的兩相區(qū)內(nèi)利用當(dāng)?shù)氐膴A輥或其它專門設(shè)備，對(duì)鑄坯在線實(shí)施一個(gè)合適的壓下量，用以抵消鑄坯凝固末端的體積收縮，避免中心縮孔（疏松）[1]形成;抑制凝固收縮而引起的濃化鋼水流動(dòng)與積聚，減輕中心的宏觀偏析程度。煉鋼結(jié)合鋼種特點(diǎn)和輕壓下布置位置及間距，利用輕壓下原理、進(jìn)行工藝實(shí)踐探索，開創(chuàng)符合高碳鋼硬線系列鋼種的輕壓下使用模式。鑄坯偏析合格率可得到明顯提升，增強(qiáng)了鑄坯質(zhì)量穩(wěn)定性。

2 背景

為了鑄坯偏析能夠得到穩(wěn)定控制，團(tuán)隊(duì)成員絞盡腦汁，利用輕壓下原理，大膽創(chuàng)新提出壓下模式，并結(jié)合國內(nèi)外小矩形坯輕壓下方式的現(xiàn)狀，迅速投入到確定輕壓下參數(shù)的實(shí)踐中。

3 實(shí)踐

3.1 拉坯速度的確定和編制凝固傳熱數(shù)學(xué)模型

拉坯速度是連續(xù)鑄鋼過程中連鑄坯拉矯的一個(gè)極為重要的工藝參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)。從理論上講，拉速愈高，鑄機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)能力愈大，一般都希望實(shí)行高速鑄造，但在實(shí)際操作中最大拉速受到許多條件的限制，其中最重要的限制是安全坯殼厚度和冶金長度以及矯直點(diǎn)延伸變形率。參照連鑄機(jī)的原始設(shè)計(jì)拉速，同時(shí)兼顧產(chǎn)能需求和爐機(jī)合理匹配，初步確定拉速1.10m/min。

依據(jù)鑄機(jī)斷面、節(jié)點(diǎn)、連鑄機(jī)弧半徑、鋼種、澆注溫度、拉速、比水量、進(jìn)出水溫差、水量、固相率系數(shù)、界面當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)、兩相區(qū)導(dǎo)熱系數(shù)等參數(shù)，編制凝固傳熱數(shù)學(xué)模型。

3.2 射釘試驗(yàn)校正

通過射釘試驗(yàn)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，確定準(zhǔn)確的固相率（圖1）。

3.3 確定合理壓下區(qū)間和輕壓下參數(shù)

鑄坯在進(jìn)行輕壓下時(shí)，由于開始?jí)合挛恢玫墓滔嗦蔥2]較低（fs約為0.3），液芯較厚，柱狀晶之間仍然有不少液相存在，然而，這些殘余液相中的溶質(zhì)元素濃度較高，偏析嚴(yán)重，不少還會(huì)以夾雜物等形式存在于晶界上，使晶界的高溫強(qiáng)度和高溫塑性大大降低，從而引起晶間脆性，同時(shí)偏析還會(huì)降低枝晶間液膜的凝固點(diǎn)，加大脆性溫度區(qū)間，這樣凝固前沿開裂就變得相對(duì)容易，而壓下輥的壓下作用又致使凝固前沿承受較大的拉應(yīng)力，很容易就會(huì)超過鋼種的臨界值，從而使鑄坯撕裂形成中間裂紋。

開始?jí)合挛恢?，壓下量要小一些，一是為了防止中間裂紋的出現(xiàn)，二是為了促進(jìn)下游的鋼液向上游流動(dòng);到中后期壓下量設(shè)的最大，這個(gè)階段本來凝固收縮量就大，需要的壓下量也就大一些，而此時(shí)鑄坯的中心仍有一定厚度的液芯，大的壓下量也不會(huì)超過輥?zhàn)拥念~定載荷;壓下結(jié)束位置，也就是最后一個(gè)壓下輥，此時(shí)中心的凝固收縮量最大，但是為了保護(hù)設(shè)備，壓下量應(yīng)該略小于壓下設(shè)備所能達(dá)到的最大壓下量（表1）。

3.4 反復(fù)試驗(yàn)優(yōu)化輕壓下參數(shù)

通過取大量的鑄坯低倍和盤條偏析檢驗(yàn)，反復(fù)試驗(yàn)優(yōu)化輕壓下參數(shù)（圖2，圖3）。

3.5 確定最佳工藝參數(shù)

歷經(jīng)三個(gè)月的時(shí)間，優(yōu)化試驗(yàn)參數(shù)組合70余次，最終確定合理的輕壓下工藝參數(shù)（表2）。

4 結(jié)束語

通過對(duì)矩形坯輕壓下技術(shù)的開發(fā)與推廣實(shí)踐，高碳鋼軋材偏析2.0級(jí)及以下綜合比例穩(wěn)定在96%以上，偏析控制穩(wěn)定性增強(qiáng)，鑄坯質(zhì)量得到顯著提升，提高了用戶滿意度、認(rèn)可度，形成品牌效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃希鈷.鋼鐵冶金原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

[2]陳家祥.鋼鐵冶金學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.