CN103128247A - 一种利用低压缩比生产>60mm特厚板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金领域，特别是涉及一种利用低压缩比生产特厚板的方法。其技术方案如下：（1）利用国内学者叶凡新凝固传热模型计算铸坯中心固相率为0.75-0.95；（2）在凝固末端进行压下10-30mm。本方法的特点是：从表面到高温中心部的压下变形可有效地使中心疏松压合，可以有效解决厚板或特厚板探伤不合格的问题，确保压缩比在1.5时所生产的厚板探伤合格率仍然能高达95%。该方法可对普通连铸厚板生产工艺生产出内部质量良好的特厚钢板，实现了大幅度降低铸坯中心疏松的目的，设备易得，操作方法简单，可以广泛推广应用于工业。

Description

一种利用低压缩比生产>60mm特厚板的方法

技术领域    

本发明属于冶金领域，特别是涉及一种通过低压缩比技术生产>60mm厚板方法控制特厚板铸坯内部疏松。

背景技术  

过去生产特厚板是采用大断面钢锭，经较大压下比轧成成品。但是当采用普通连铸机生产的铸坯在轧制时虽然利用强压下轧制或当压下率不能确保时，受轧机能力限制等因素，轧制后成材仍残留少许疏松缺陷，根据特厚钢板成品尺寸，有的仍残留在最终产品中，当利用超声波检测时可以发现这些缺陷，所以超厚板生产的厚度受到限制。且特厚板用连铸坯连铸过程中由于断面较厚，拉速较低，且二冷区采取弱冷方式，造成特厚板用连铸坯凝固速率较低。特厚板用连铸坯慢速凝固造成枝晶间残余钢液的流动趋于达西流状态，铸坯中的C、S、P元素的偏析较常规厚铸坯要严重，疏松、缩孔等内部缺陷也更趋明显。中心疏松缺陷是指当对连铸坯沿中心轴纵向抛光热酸浸后，在轴心附近可见到“空洞”或“蜂窝”状缺陷。中心疏松的产生可以看成是铸坯凝固时由于柱状晶向中心生长，碰到一起造成了“搭桥”，阻止了钢水向桥下面钢液凝固收缩的补充，全部凝固后就留下许多小孔隙。主要影响因素有：(1) 浇铸速度；(2) 浇铸温度；(3) 铸坯断面形状；(4) 钢的成分，特别是钢中含碳量等。在浇铸凝固末期，由于钢水凝固时的体积收缩导致产生缩孔，这些缩孔以中心疏松的形式残留在铸坯中。根据作者们对厚铸坯的调查，很多情况如图1所示，残留在铸坯中。厚度超过100mm特厚成品钢板，主要用于桥梁、模具以及大型农业机械等，所以对总体质量要求高，内部质量要健全。另外近几年随着海上石油钻井平台等能源领域钢结构的需求的不断增加，对厚板的内在质量水平的要求也越来越严格。所以在铸坯阶段就保证产品的内部质量，降低中心疏松，是需要解决的一项重要课题。因此，开发控制铸坯阶段的中心疏松技术是非常重要的。 

对特厚钢板保证内部质量的生产是最重要的，为了确保厚度中心的机械性能和确保中心疏松(气孔) 焊合，常采用了强压下轧制。因此，作者们开发了对在连铸机上的铸坯凝固末期采用强压下，把内在质量的铸坯厚度中心疏松问题在连铸过程中通过压合使之减少的方法低压缩比厚板生产技术。利用该方法可用普通连铸厚板生产工艺生产出了内部质量良好的特厚钢板。厚板及特厚板生产技术上难题之一是探伤不合，其主要原因是由于压缩比不够，当压缩比小于3时，经常会出现厚板或特厚板的探伤不合格。 

目前生产高级别、厚度达100mm以上的特厚板普遍采用大单重钢锭、锻压坯或初轧坯，为了控制钢板内部组织疏松、偏析等缺陷，一般要求大压下比（不小于4.0）。虽然钢板内部组织致密、质量优良，但也不可避免的“二火”成材，存在着整个流程能耗高、金属综合成材率低等缺点。与之相比，连铸生产特厚板的工艺缩短了冶金生产过程、减少了厂房和设备投资、节约了能源、提高了金属收得率，采用连铸坯的生产特厚板必定是将来的主导方向。然而生产特厚板需要宽厚连铸坯料，随着铸坯厚度的增加，利用铸坯制造特厚板难度随之增大，主要表现在特厚板内部缺陷率高、探伤合格率低、“Z”向拉伸性能不好等。特厚板用连铸坯凝固过程中，受断面、拉速、比水量的影响，易导致柱状晶发达；另外，铸坯凝固过程中枝晶搭桥的形成、坯壳鼓胀和凝固末期铸坯收缩等都会导致中心疏松、缩孔及偏析等缺陷。因此，采用特厚板用连铸坯轧制的特厚板材质量出现一系列问题，表现在：强度偏低、可焊接性差、层状撕裂、化学成分不均匀和带状组织等现象。

发明内容

利用连铸坯进行低压缩比轧制是生产特厚板的发展趋势，但是目前低压缩比轧制的特厚板一直受探伤不合问题的困扰。本发明方法可对普通连铸厚板生产工艺生产出内部质量良好的特厚钢板，实现了大幅度降低铸坯中心疏松的目的。

一种利用低压缩比生产>60mm特厚板的方法，技术方案如下： 

(1) 利用国内学者叶凡新(板坯连铸二冷动态配水模型的开发与应用，连铸，2009，3，p26-28)凝固传热模型计算铸坯中心固相率为0.75-0.95；

(2) 在凝固末端进行压下10-30mm。

本发明的优点：通过采用开发的低压缩比厚板生产技术，连铸坯凝固末端大压下加低压缩比轧制的工艺，从表面到高温中心部的压下变形可有效地使中心疏松压合，实现了大幅度降低铸坯中心疏松的目的，提高铸坯中心压下效率，愈合部分缺陷，得到较好内部质量的铸坯。以前必须用大断面钢锭生产的特厚钢板，现在采用普通连铸厚板生产工艺即可完成。生产出符合探伤要求的特厚板，打破国外技术垄断和封锁。本提出的生产工艺，确保压缩比在1.5时所生产的>60mm厚板探伤合格率仍然能高达95%。

附图说明   

图1是铸坯中心疏松低倍图。

图2是现场连铸机低压缩比厚板生产技术应用示意图。

具体实施方式   

本发明的技术方案低压缩比厚板生产技术法是在铸坯厚度中心未完全凝固前对铸坯施加大压下，在中心疏松形成阶段将其压合的方法。

实施低压缩比厚板生产技术的条件：强度为400、500、600MPa级的钢种，C含量为0.09％～0.15％。铸坯尺寸为国外某厂连铸机的最大尺寸：300mm厚×2300mm宽，根据具体钢种不同，拉速在0.55～0.60m/min范围内，利用国内学者叶凡新(板坯连铸二冷动态配水模型的开发与应用，连铸，2009，3，p26-28)论文凝固传热模型计算中心固相率为0.75-0.95，中心未完全凝固前给予了约10-30mm的压下。

因为铸坯表面温度与中心温度差约为500℃左右，所以这种方法的特点是：从表面到高温中心部的压下变形可有效地使中心疏松压合，提高铸坯中心压下效率，愈合部分缺陷，得到较好内部质量的铸坯。 

实施实例1

国外某厂铸坯尺寸为连铸机的最大尺寸：300mm厚×2300mm宽，根据具体钢种不同，拉速在0.55～0.60m/min范围内，利用国内学者叶凡新(板坯连铸二冷动态配水模型的开发与应用，连铸，2009，3，p26-28)论文凝固传热模型计算中心固相率为0.75-0.95，中心未完全凝固前给予了约10mm的压下，达到改善中心疏松程度，采用以上工艺铸坯内部质量效果良好，可生产出质量优良的厚钢板。 

实施实例2

根据国内某博士计算，对国内某厂330×2500mm板坯连铸机在 Msc.Marc建立数学模型进行10mm，20mm，30mm的大压下量计算，压下辊设为刚体，铸坯设为可变形体。接触区域采用自动细化网格，以确保计算精度。中碳微合金钢的临界应力为10MPa左右，总压下量10，20，30mm需要的夹紧力1340t，1610t，1790t，不同压下量时凝固前沿的主应力均未超过此值，因此进行重压下不会产生内部裂纹。

Claims (1)

1.一种利用低压缩比生产>60mm特厚板的方法，其特征在于技术方案如下： 

（1）、利用国内学者叶凡新凝固传热模型计算铸坯中心固相率为0.75-0.95；

（2）在凝固末端进行压下10-30mm。