CN101912953B - 控制连铸坯表层凝固组织的二次冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有效控制连铸板坯表面凝固组织的二次冷却方法。连铸坯出结晶器后，在铸机垂直段以3～10℃/s冷速冷却，冷却时间为50～160S，在此时间对应的冷却区段内二冷水量增大为原来水量的2～5倍，即宽面水量为260～600L/min，窄面水量为50～125L/min。在铸机垂直段的强冷方式结束后在之后的冷却区段采用0.55～0.8L/kg比水量的二冷冷却方式。实践证明，该二冷模式下浇注的铸坯表层组织致密、晶粒尺寸为10～100um，晶界析出物较少且均匀，高温下原奥氏体晶界不明显，通过对钢的高温塑性测试发生钢的塑性明显改善，有助于消除铸坯裂纹缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种连铸坯表面冷却方法，特别是有效控制连铸板坯表面凝固组织的二次冷却方法。有效的控制铸坯表层凝固组织和析出物位置、分布状态，改善了钢的高温塑性，有助于消除铸坯裂纹缺陷。
背景技术
连铸坯的表面裂纹一直是冶金界的重点和难点，以角横裂纹和表面横裂纹为例，多年来学者进行了大量卓有成效的研究工作但均未能彻底解决。铸坯横裂纹产生的机理基本得到共识：在连铸的应变速率下，钢在凝固过程中存在二个低塑性区间，与表面裂纹密切相关的是低温塑性区900-700℃，因为铸坯在低温塑性区内进行弯曲-矫直致使铸坯开裂。钢在此温度范围内显现低塑性的根源有两方面，一方面是由于该温度处于奥氏体的低温侧，大量的析出物在奥氏体晶间析出使钢晶界脆化。另一方面，先共析铁素体薄膜强度很低，仅有基体强度月1/4，应力容易集中导致开裂。
目前解决铸坯表面横裂纹最为普遍的方式是减弱或者加强铸坯二冷水量，是铸坯表面温度避开钢的第三低塑性温度区，实际应用效果很有限，因为铸坯角部为二维传热，冷却较快，不可避开的进入低塑性区，不能完全解决裂纹问题。并且，现在大多数连铸机的所设置铸坯的二冷冷却速度基本在0.5-2.5℃/s之间，铸坯表层组织大体类似，常温下组织为铁素体+珠光体，晶粒尺寸为100～500um。通过控制析出物和凝固组织来提高钢的高温塑性的研究极少，日本住友金属kato博士曾经在试验和实验小铸机上研究过相关机理，但是具体的工艺参数、控制方法以及工业生产的效果均无报道。
针对控制铸坯表面裂纹的相关专利极少，如：
“专利号：200710048925.3”的专利介绍了关于控制含钒高氮铸坯表面裂纹缺陷的方式，他是通过调整结晶器振动参数、提高拉速、减弱二次冷却的方式来控制板坯角横裂纹缺陷。
“专利号：200520113359.6”的专利介绍了通过改造结晶器水槽位置和距来减轻铸坯表面纵裂纹。
发明内容
本发明目的在于提供一种有效的控制铸坯表层组织的二冷冷却方法，使铸坯表层组织晶粒细小，析出物大多包裹在晶粒内部，改善钢的高温延塑性。
本发明可以应用在国内绝大多数直弧型连铸机上，过程控制参数具有通用性和普遍适用性。
本发明涉及一种有效的控制铸坯表层组织的二冷冷却方法，连铸板坯出结晶器后，在铸机垂直段以3～10℃/s冷速冷却，冷却时间为50～160S，在此时间对应的冷却区段内二冷水量增大为原来水量的2～5倍，即宽面水量为260～600L/min，窄面水量为50～125L/min。以上在铸机垂直段的强冷方式结束后在之后的冷却区段采用0.55～0.8L/kg比水量的二冷冷却方式。
本发明通过上述连铸二冷方式的设置，铸坯表层组织致密、晶粒尺寸为10～100um，晶界析出物较少且均匀，高温下原奥氏体晶界不明显，通过对钢的高温塑性测试发生钢的塑性明显改善。塑性的改善使铸坯能够抵抗连铸过程的弯曲-矫直应变，降低裂纹敏感性，有助于避免铸坯裂纹。
具体实施方式
实例1：
国内某厂在浇注220mm规格厚板坯的时候，铸坯内弧东西侧边部出现横裂纹，采用本发明重新制定二冷冷却方式。
钢种为Q345R，断面尺寸为1800mm×220mm，结晶器浸入水口插入深度为150mm、水口角度为15℃，拉速为1.02m/min。二冷设置为：铸坯出结晶器后，在铸机垂直段采用强冷方式，宽面水量增加2.2倍，水量为280L/min，窄面水量增加2.3倍，水量为78L/min，冷却速度为5.5℃/s，运行时间为60S。随后采用0.65L/kg比水量量水表浇注。
对下线铸坯进行检验，铸坯表面组织致密，没有发现裂纹缺陷。
实例2：
国内某厂在浇注220mm规格厚板坯的时候，铸坯内弧宽度方向1/4位置出现横裂纹，采用本发明重新制定二冷冷却方式。
钢种为Q345-Z25，断面尺寸为2000mm×250mm，结晶器浸入水口插入深度为155mm、水口角度为15℃，拉速为1.0m/min。二冷设置为：铸坯出结晶器后，在铸机垂直段采用强冷方式，宽面水量增加3倍，水量为381L/min，窄面水量增加2.6倍，水量为88L/min，冷却速度为6.7℃/s，运行时间为60S。随后采用0.6L/kg比水量水表浇注。
对下线铸坯进行检验，铸坯表面组织致密，没有发现裂纹缺陷。
实例3：
国内某厂在浇注250mm规格厚板坯的时候，铸坯内弧宽度方向距离边部300～500mm位置出现横裂纹，采用本发明重新制定二冷冷却方式。
钢种为SS400，断面尺寸为1800mm×220mm，结晶器浸入水口插入深度为155mm、水口角度为15℃，拉速为1.05m/min。二冷设置为：铸坯出结晶器后，在铸机垂直段采用强冷方式，宽面水量增加3.3倍，水量为419L/min，窄面水量增加2.9倍，水量为98L/min，冷却速度为8.3℃/s，运行时间为60S。随后采用0.56L/kg比水量水表浇注。
对下线铸坯进行检验，铸坯表面组织致密，没有发现裂纹缺陷。
Claims (1)
1.控制连铸坯表层凝固组织的二次冷却方法，其特征在于：连铸坯出结晶器后，在铸机垂直段以3～10℃/s冷速冷却，冷却时间为50～160秒，在此时间对应的冷却区段内二冷水量增大为宽面水量为260～600L/min，窄面水量为50～125L/min，铸坯在铸机垂直段的强冷方式结束后在后面的冷却区段采用0.55～0.8L/kg比水量的二冷冷却方式。
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