CN105839002A - 贝氏体钢坯连铸工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种贝氏体钢坯连铸工艺。该工艺包括：在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压下量和铸坯中心固相率fs的关系为：当0≤fs＜0.20时压下量为0mm；当0.2≤fs≤0.3时压下量为1.8mm；当0.35≤fs≤0.45时压下量为3.2mm；当0.50≤fs≤0.60时压下量为4.3mm；当0.65≤fs≤0.80时压下量为5.7mm；当0.8＜fs≤1时压下量为0mm。该工艺通过铸坯中心固相率的变化来控制压下量，减轻和消除了铸坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等缺陷。

Description

贝氏体钢坯连铸工艺
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种贝氏体钢坯连铸工艺。
背景技术
随着铁路运输朝着重载化、高效化的不断发展，对钢轨及道岔的使用性能和寿命提出越来越高的要求，为了使钢轨具有良好的各项性能，要求钢轨的连铸坯内部质量良好。重载线路用贝氏体钢轨属于高强高韧性合金钢，具有良好的韧性和耐磨性，合金含量较高，凝固区间温度变化大，凝固过程容易形成严重的中心偏析，在后续的轧制和热处理过程中难以消除，影响钢轨的延展性、焊接性能以及抗氢致裂纹能力等。再加上大方坯连铸机断面尺寸较大，凝固时间更长，铸坯内部出现中心疏松、中心偏析等缺陷的倾向性更大。因此，研究制定合理的动态轻压下技术，结合结晶器电磁搅拌技术和动态二冷配水，解决重载线路用贝氏体钢连铸坯中心偏析、中心疏松等较为严重的技术难题，浇铸出高质量的连铸坯，是开发生产重载线路用贝氏体钢轨的关健环节。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种贝氏体钢坯连铸工艺。
本发明提供一种贝氏体钢坯连铸工艺，包括：
在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压下量和铸坯中心固相率fs的关系为：当0≤fs＜0.20时压下量为0mm；当0.2≤fs≤0.3时压下量为1.8mm；当0.35≤fs≤0.45时压下量为3.2mm；当0.50≤fs≤0.60时压下量为4.3mm；当0.65≤fs≤0.80时压下量为5.7mm；当0.8＜fs≤1时压下量为0mm；当轻压下机架铸坯中心固相率处于上述两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用线性插值法计算该机架所对应的压下量；
所述贝氏体钢坯中C的含量为0.14～0.22wt％,Si含量为0.80～1.20wt％,Mn的含量为2.20～2.45wt％,Cr、Ni和Mo的总含量不超过2.3wt％，余量为铁。
进一步地，所述贝氏体钢坯的尺寸为320mm×415mm。
进一步地，连铸拉速为0.50～0.65m/min，中间包钢水过热度25～30℃。
进一步地，二冷比水量为0.27～0.31L/kg，轻压下区域铸坯表面温度为810～940℃。
进一步地，二冷区铸坯表面最大回温速率不大于15℃/m，最大降温速率不大于10℃/m。
进一步地，结晶器电磁搅拌工艺参数如下：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向旋转。
进一步地，结晶器水量为3900L/min。
进一步地，轻压下区域到结晶器弯月面的距离为16600～24400mm，轻压下区域总长度为7000～8000mm。
进一步地，总压下量为10～15mm，单个轻压下机架的最大压下量为3mm，最大压下速率为4mm/m。
进一步地，浇注过程中水口浸入深度为120mm。
本发明提供一种贝氏体钢坯连铸工艺，该工艺在连铸坯动态轻压下中，通过铸坯中心固相率的变化来控制压下量，由此减轻和消除了铸坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等缺陷。试验证明，采用本发明提供的连铸工艺生产的铸坯，中心碳偏析指数控制在0.93～1.06，平均为1.02，锰偏析指数0.97～1.02；该工艺还可明显改善高强贝氏体钢铸坯的中心疏松和中心缩孔，铸坯中心疏松≤1级、中心缩孔≤0.5级。以本发明方法加工的连铸坯轧制的钢轨，可以满足重载线路高强贝氏体钢轨的技术要求。
具体实施方式
本发明公开了一种贝氏体钢坯连铸工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明针对贝氏体钢坯连铸易出现中心偏析、中心疏松、中心缩孔等铸坯内部质量缺陷问题进行了改进，其关键之处是根据该贝氏体钢的成分提出合理的动态轻压下工艺。
本发明提供一种贝氏体钢坯连铸工艺，包括：
在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压下量和铸坯中心固相率fs的关系为：当0≤fs＜0.20时压下量为0mm；当0.2≤fs≤0.3时压下量为1.8mm；当0.35≤fs≤0.45时压下量为3.2mm；当0.50≤fs≤0.60时压下量为4.3mm；当0.65≤fs≤0.80时压下量为5.7mm；当0.8＜fs≤1时压下量为0mm；当轻压下机架铸坯中心固相率处于上述两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用线性插值法计算该机架所对应的压下量。
贝氏体钢坯中C的含量为0.14～0.22wt％,Si含量为0.80～1.20wt％,Mn的含量为2.20～2.45wt％,Cr、Ni和Mo的总含量不超过2.3wt％，余量为铁。杂质中P的含量不超过0.022wt％，S的含量不超过0.015wt％。
上述方法特别适用于尺寸为320mm×415mm的贝氏体钢坯。
进一步地，连铸拉速与中间包钢水过热度优选按照如下方式设置：连铸拉速为0.50～0.65m/min，中间包钢水过热度25～30℃。确保铸坯凝固末端位于轻压下区域，轻压下区域总长度能适应连铸工艺如钢种成分、连铸拉速、过热度、冷却强度等的变化灵活调节轻压下区域长度及压下量。
优选地，二冷区域的控制参数按照如下方式设置：二冷比水量为0.27～0.31L/kg，轻压下区域铸坯表面温度为810～940℃。轻压下区域铸坯凝固率为20～100％。以确保连铸轻压下区域铸坯具有良好的高温延展性能，进一步地，二冷区铸坯表面最大回温速率不大于15℃/m，最大降温速率不大于10℃/m。
轻压下区域根据各个拉矫辊位置铸坯中心的固相率控制压下量，轻压下区域铸坯凝固率20-100％。压下量和固相率如上文所述，总压下量优选为10～15mm，单个轻压下机架的最大压下量为3mm，最大压下速率为4mm/m。轻压下区域到结晶器弯月面的距离优选为16600～24400mm，轻压下区域总长度优选为7000～8000mm，更优选为7800mm。
结晶器电磁搅拌工艺参数优选如下：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向旋转。进一步地，结晶器水量优选为3900L/min。
浇注过程中，水口浸入深度优选为120mm。
采用本发明工艺制造的钢坯可显著减轻该钢铸坯中心偏析，铸坯中心碳偏析指数可控制在0.93～1.06，平均为1.03，锰偏析指数控制在0.97～1.02，该工艺还可明显改善贝氏体钢铸坯中心疏松和中心缩孔，铸坯中心疏松≤1级比例达到90％，中心缩孔≤0.5级比例为100％。以本发明方法加工的连铸坯轧制的高强度贝氏体钢轨，可以满足高速重载线路钢轨技术要求。进一步的，通过相应控制拉速、过热度、冷却强度等，还可以进一步优化钢坯性能。
下面结合实施例，进一步阐述本发明。以下实施例在设有6机架拉矫机的连铸机上实施，轻压下区域到结晶器弯月面的距离在16600-24400mm范围内，轻压下区域总长度为7800mm。
实施例1
连铸工艺参数如下：
钢坯断面尺寸：320mm×415mm；主要化学成分列于表1；
比水量：0.27L/kg；
轻压下区域铸坯表面温度：810℃
二冷区铸坯表面最大回温速率：15℃/m，最大降温速率：10℃/m
连铸拉速、中间包钢水过热度及轻下压区域工艺参数列于表2；
结晶器电磁搅拌工艺参数：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向旋转；结晶器水量为3900L/min；
浇注过程中水口浸入深度为120mm。
表1 钢坯化学成分(质量百分数：wt％，余量为Te)
表2 连铸工艺参数
实施例2
连铸工艺参数如下：
钢坯断面尺寸：320mm×415mm；主要化学成分列于表3；
比水量：0.31L/kg；
轻压下区域铸坯表面温度：940℃
二冷区铸坯表面最大回温速率：5℃/m，最大降温速率：≤5℃/m
连铸拉速、中间包钢水过热度及轻下压区域工艺参数列于表4；
结晶器电磁搅拌工艺参数：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向旋转；结晶器水量为3900L/min；
浇注过程中水口浸入深度为120mm。
表3 钢坯化学成分(质量百分数：wt％，余量为Te)
表4 连铸工艺参数
实施例3
连铸工艺参数如下：
钢坯断面尺寸：320mm×415mm；主要化学成分列于表5；
比水量：0.29L/kg；
轻压下区域铸坯表面温度：880℃
二冷区铸坯表面最大回温速率：5℃/m，最大降温速率：5℃/m
连铸拉速、中间包钢水过热度及轻下压区域工艺参数列于表6；
结晶器电磁搅拌工艺参数：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向旋转；结晶器水量为3900L/min；
浇注过程中水口浸入深度为120mm。
表5 钢坯化学成分(质量百分数：wt％，余量为Te)
表6 连铸工艺参数
浇注结束后，在冷床上对大方坯铸坯表面质量进行了检查，同时对内部质量进行了硫印、热酸低倍检验并跟踪检查了后续轧材和热加工钢材质量，检查过程中未发现明显铸坯表面及内部质量缺陷，铸坯质量良好。铸坯内部质量检验结果如表7所示。
表7 各实例铸坯内部质量检验结果
实施例1 实施例2 实施例3
碳偏析指数 0.93 1.06 0.99
锰偏析指数 0.97 1.02 0.98
中心疏松 ≤1级 ≤1级 ≤1级
中心缩孔 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5
由上述内容可知，本发明工艺通过连铸坯动态轻压下，减轻和消除了铸坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等缺陷。铸坯中心碳偏析指数控制在0.93～1.06，平均为1.02，锰偏析指数0.97～1.02；该工艺还可明显改善高强贝氏体钢铸坯的中心疏松和中心缩孔，铸坯中心疏松≤1级、中心缩孔≤0.5级。以本发明方法加工的连铸坯轧制的钢轨，可以满足重载线路高强贝氏体钢轨的技术要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，包括：
在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压下量和铸坯中心固相率fs的关系为：当0≤fs＜0.20时压下量为0mm；当0.2≤fs≤0.3时压下量为1.8mm；当0.35≤fs≤0.45时压下量为3.2mm；当0.50≤fs≤0.60时压下量为4.3mm；当0.65≤fs≤0.80时压下量为5.7mm；当0.8＜fs≤1时压下量为0mm；当轻压下机架铸坯中心固相率处于上述两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用线性插值法计算该机架所对应的压下量；
所述贝氏体钢坯中C的含量为0.14～0.22wt％，Si含量为0.80～1.20wt％，Mn的含量为2.20～2.45wt％，Cr、Ni和Mo的总含量不超过2.3wt％，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，所述贝氏体钢坯的尺寸为320mm×415mm。
3.根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，连铸拉速为0.50～0.65m/min，中间包钢水过热度25～30℃。
4.根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，二冷比水量为0.27～0.31L/kg，轻压下区域铸坯表面温度为810～940℃。
5.根据权利要求4所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，二冷区铸坯表面最大回温速率不大于15℃/m，最大降温速率不大于10℃/m。
6.根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，结晶器电磁搅拌工艺参数如下：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向旋转。
7.根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，结晶器水量为3900L/min。
8.根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，轻压下区域到结晶器弯月面的距离为16600～24400mm，轻压下区域总长度为7000～8000mm。
9.根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，总压下量为10～15mm，单个轻压下机架的最大压下量为3mm，最大压下速率为4mm/m。
10.根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，浇注过程中水口浸入深度为120mm。
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