CN105234365B - 重轨钢铸坯的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及重轨钢生产技术领域，提供了一种重轨钢铸坯的铸造方法，采用连铸机进行铸造，拉矫机的拉速控制在0.5m/min～0.75m/min之间；中间包钢水过热度控制在20℃～30℃之间；采用凝固末端大压下技术：利用拉矫机的拉矫辊对铸坯的凝固末端施压，压下速率为0.8～2.4mm/min，压下区间长度为4.0m～8.0m，单辊最大压下量小于或等于6.5mm；二冷区的冷却水供应量保持稳定。采用本发明生产的铸坯，中心致密度较高，整体质量好，能够很好地满足重轨的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及重轨钢生产技术领域，尤其是一种重轨钢铸坯的铸造方法。
背景技术
重轨钢是生产公称重量大于或等于30kg/m钢轨的钢种，我国主要是指生产60kg/m～75kg/m的重轨(含道岔)使用的钢种。重轨要承受机车车辆运行时的压力、冲击载荷和摩擦力的作用，所以对铸坯及轧材的质量要求非常严格，尤其是必须保证铸坯和轧材的中心致密度，否则就容易在冲压过程产生裂纹缺陷，使产品报废。因此如何提高重轨钢铸坯中心致密度是连铸生产该类钢种的关键问题之一。
目前，重轨钢铸坯主要通过连铸机生产，连铸机主要包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等，生产过程为：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。向结晶器通水使钢水冷却，即一冷，确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。结晶至一定的程度时，拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，进入连铸机二冷区，对带有液芯的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固,以达到在拉坯过程中均匀冷却，最后得到铸坯。
上述连铸过程中，拉矫机的拉速、钢水的过热度、冷却水供应量等参数对铸坯的质量有着直接的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种重轨钢铸坯的铸造方法，以提高重轨钢铸坯的中心致密度，更好地满足使用要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：重轨钢铸坯的铸造方法，采用连铸机进行铸造，拉矫机的拉速控制在0.5m/min～0.75m/min之间；中间包钢水过热度控制在20℃～30℃之间；采用凝固末端大压下技术：利用拉矫机的拉矫辊对铸坯的凝固末端施压，压下速率为0.8mm/min～2.4mm/min，压下区间长度为4.0m～8.0m，单辊压下量为2mm～6.5mm；二冷区的冷却水供应量保持稳定。
进一步地，所述二冷区的供水量为每吨铸坯0.40kg～0.50kg。
进一步地，铸坯在二冷区的表面温度控制在800℃～900℃。
进一步地，从中间包到结晶器的浇注过程中对钢水采用电流强度为600A的电磁搅拌技术进行搅拌。
进一步地，钢水从钢包到中间包、中间包到结晶器，加保护套管保护浇注。
本发明的有益效果是：拉速和钢液的浇注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量，追求高拉速。严格控制钢水过热度，使其在20℃～30℃的范围内变化，能够避免出结晶器时的铸坯壳薄，减少非金属夹杂物以及出现表面裂纹等质量问题。采用凝固末端大压下技术，通过增加连铸坯凝固末端压下量，以挤压排出溶质偏析钢液，同时焊合中心缩孔，能够显著地提高铸坯中心致密度，提高铸坯的质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明的重轨钢铸坯的铸造方法，采用连铸机进行铸造，拉矫机的拉速控制在0.5m/min～0.75m/min之间；中间包钢水过热度控制在20℃～30℃之间；采用凝固末端大压下技术：利用拉矫机的拉矫辊对铸坯的凝固末端施压，压下速率为0.8mm/min～2.4mm/min，压下区间长度为4.0m～8.0m，单辊压下量为2mm～6.5mm；二冷区的冷却水供应量保持稳定。
拉速即拉坯速度，是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。拉坯速度应和钢液的浇注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量。本发明将拉速控制在0.5m/min～0.75m/min之间，由于重轨钢铸坯的横截面积较大，拉速较低，可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析。过热度是指钢水实际温度与钢熔点温度之差，钢水浇注时的过热度应该严格控制，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。钢水过热度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。经过多次试验，本发明将钢水过热度控制在20℃～30℃之间，能够较好地保证铸件质量。采用凝固末端大压下技术，以挤压排出溶质偏析钢液，同时焊合中心缩孔，提高铸坯中心致密度。根据连铸坯的凝固补缩原理，压下量可由下式得出：
其中，Ri是第i个拉矫机的表面压下量，单位mm；ΔAi是第i个与第i-1个压下位置间铸坯凝固收缩横截面积，单位mm2；Xi是第i个拉矫机下的铸坯宽度，单位mm；ρl是钢液密度，单位kg/m3；ηi是第i个拉矫机下的压下效率。其中，ΔAi可以根据凝固传热模型计算得到，ηi可以根据黏弹塑性热力耦合模型计算得到；除压下效率外，其它各项计算得到为液芯压下量，即液芯需要补缩的压下量。具体参数控制为：压下速率为0.8mm/min～2.4mm/min，压下时拉速为0.5m/min～0.75m/min，压下区间，即同一时刻铸坯凝固末端受压部位的长度为4.0m～8.0m，压下辊子数量为4～6个，单辊压下量，即每个辊子的压下距离为2mm～6.5mm。二冷区内冷却水供应量并不随拉速变化而瞬时变化，流量根据铸坯的平均拉速确定，并保持稳定，使铸坯受冷均匀、稳定，减少铸坯的内部缺陷，提高中心致密度。采用本发明生产的铸坯，中心致密度较高，整体质量好，能够很好地满足重轨的使用要求。
二冷区内，冷却水供应量较大时，铸坯的冷却速度较快，生产效率较高，但其外壳和中心的温度差会较大，容易出现裂纹等缺陷，影响铸坯的质量；冷却水流量较小时，冷却速度慢，影响生产效率。经过多次试验，作为本发明优选地实施方式，所述二冷区的供水量为每吨铸坯0.40kg～0.50kg。
为了进一步地保证铸坯质量，铸坯在二冷区的表面温度控制在800℃～900℃。
从中间包到结晶器的浇注过程中对钢水采用电流强度为600A的电磁搅拌技术进行搅拌。采用电磁搅拌技术对钢水进行搅拌，使钢水在浇注的过程中温度保持一致，避免局部散热过快，影响铸坯的质量。
为了防止钢水在进入结晶器前散热过多，同时避免外部杂质进入钢水，钢水从钢包到中间包、中间包到结晶器，加保护套管保护浇注。
对比实例：
利用本方法铸造横断面尺寸为320mm×410mm的U78CrV大方坯，铸机拉速为0.72m/min，并保持拉速稳定不变，中间包钢水过热度为30℃，浇注过程采用了二冷动态控制，二冷区的供水量为每吨铸坯0.4kg；采用了凝固末端轻压下控制，压下速率为1.5mm/min，压下区间长度为7.7m，单辊压下量为2mm。
浇注完毕后，对大方坯铸坯内部质量进行低倍检验，检查结果表明，铸坯横向低倍无中心缩孔、中心裂纹缺陷，中心疏松缺陷评级为≤1.5级。
实施例一：
利用本方法铸造横断面尺寸为320mm×410mm的U78CrV大方坯，铸机拉速为0.72m/min，并保持拉速稳定不变，中间包钢水过热度为30℃，浇注过程采用了二冷动态控制，二冷区的供水量为每吨铸坯0.4kg；采用了凝固末端大压下控制，压下速率为0.8mm/min～2.4mm/min，压下区间长度为7.7m，压下辊数为6个，总压下量23.5mm，2#辊开始压下，2#辊压下量2.0mm，3#辊压下量3.0mm，4#辊压下量5.0mm，5#辊压下量6.5mm，6#辊压下量4.0mm，7#辊压下量3.0mm。
浇注完毕后，对大方坯铸坯内部质量进行低倍检验，检查结果表明，铸坯横向低倍无中心缩孔、中心裂纹缺陷，中心疏松缺陷评级为≤1.0级。
实施例二：
利用本方法铸造横断面尺寸为320mm×410mm的U78CrV大方坯，铸机拉速为0.75m/min，并保持拉速稳定不变，中间包钢水过热度为30℃，浇注过程采用了二冷动态控制，二冷区的供水量为每吨铸坯0.4kg；采用了凝固末端大压下控制，压下速率为0.8mm/min～2.4mm/min，压下区间长度为7.7m，压下辊数为6个，总压下量20.5mm，2#辊压下量1.0mm，3#辊压下量1.5mm，4#辊压下量4.0mm，5#辊压下量4.0mm，6#辊压下量5.0mm，7#辊压下量5.0mm。
浇注完毕后，对大方坯铸坯内部质量进行低倍检验，检查结果表明，铸坯横向低倍无中心缩孔、中心裂纹缺陷，中心疏松缺陷评级为≤1.0级。
Claims (5)
1.重轨钢铸坯的铸造方法，采用连铸机进行铸造，其特征在于，拉矫机的拉速控制在0.5m/min～0.75m/min之间；中间包钢水过热度控制在20℃～30℃之间；采用凝固末端大压下技术：利用拉矫机的拉矫辊对铸坯的凝固末端施压，压下速率为0.8mm/min～2.4mm/min，压下区间长度为4.0m～8.0m，单辊压下量为2mm～6.5mm；二冷区的冷却水供应量保持稳定。
2.如权利要求1所述的重轨钢铸坯的铸造方法，其特征在于：所述二冷区的供水量为每吨铸坯0.40kg～0.50kg。
3.如权利要求2所述的重轨钢铸坯的铸造方法，其特征在于：铸坯在二冷区的表面温度控制在800℃～900℃。
4.如权利要求1、2或3所述的重轨钢铸坯的铸造方法，其特征在于：从中间包到结晶器的浇注过程中对钢水采用电流强度为600A的电磁搅拌技术进行搅拌。
5.如权利要求1所述的重轨钢铸坯的铸造方法，其特征在于：钢水从钢包到中间包、中间包到结晶器，加保护套管保护浇注。
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