CN109277542A - 高碳钢大方坯角部裂纹控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，所述方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、连轧生产工艺，高碳钢大方坯连铸工艺中拉速控制0.065±0.03m/min，连铸过程中对所述高碳钢大方坯进行气雾冷却，其中，在所述气雾冷却的过程中，二冷比水量满足范围0.25L/kg，且控制高碳钢大方坯表面中心温度与角度温度差低于110‑120℃。该方法避开了高碳钢在第三脆性区温度，消除了了矫直与大压下时拉矫辊与大方坯角部应力集中，消除了矫直与大压下时所形成的角部横裂纹缺陷。

Description

高碳钢大方坯角部裂纹控制方法

技术领域

本申请涉及高碳钢连铸技术领域，具体而言，涉及一种高碳钢大方坯角部裂纹控制方法。

背景技术

高碳钢常用于制造齿轮、弹簧及锯片等机械设备，高碳钢中的带状组织与钢基体变形性存在差异，在交变应力的作用下形成疲劳破坏源，而带状组织通常与铸坯中心偏析有密切联系，现有技术中的高碳钢铸坯中心偏析水平往往较低，从而，工件在服役过程中经受周期性交变应力作用，容易产生疲劳破坏，进而导致工件失效，并且，高碳钢铸坯出现表面凹陷和角部裂纹的情况。

高碳钢由于碳含量比较高，液相线温度比较低，因此，浇铸困难，尤其是对于高碳钢大方坯的浇铸，很容易发生开浇失败及漏钢等恶性事故，对连铸生产线造成比较大的影响，严重的影响生产节奏，给生产厂家造成巨大的经济损失。

凝固末端大压下技术是通过在连铸坯凝固终点附近施加一定的压下量，通过促进凝固末期钢液逆向流动、补偿凝固收缩以及促使中心疏松和缩孔焊合等方式，成为改善连铸坯中心偏析和疏松的一种有效控制手段，逐渐被应用在大方坯连铸生产过程中。但由于凝固末端附近连铸坯表面温度低(尤其是角部)，以及大的压下量导致连铸坯在压下过程中表面应力大的特点，从而在连铸坯表面，尤其是角部，形成裂纹缺陷造成后续轧材表面缺陷，严重影响产品表面质量。

本发明因此而来。

发明内容

本申请旨在提供一种高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，所述方法包括包括转炉冶炼、精炼、连铸、连轧生产工艺，

高碳钢大方坯连铸工艺中拉速控制0.065±0.03m/min，连铸过程中对所述高碳钢大方坯进行气雾冷却，其中，在所述气雾冷却的过程中，二冷比水量满足范围0.25L/kg，且控制高碳钢大方坯表面中心温度与角度温度差低于110-120℃。本发明通过工艺的调整，在拉速控制和水量冷却控制上，使高碳钢大方坯表面中心温度与角度温度差低于110-120℃，保证高碳钢大方坯在铸坯宽度方向上的应力分布较为均匀，从而实现在保证最终铸坯轧制成线材的成品碳偏析指数的同时内部无裂纹缺陷。

进一步的技术方案是，所述方法中，连铸用拉矫辊包括拉矫辊本体，所述拉矫辊本体上端部的直径小于所述拉矫辊本体中心的直径，且拉矫辊本体端部形成平滑的倒角。本发明人经长期研究拉矫辊的受力和应力分配，发现铸坯经过拉矫辊时带钢在拉矫辊的端部应力相对中间较大，矫直时与大压下时拉矫辊与大方坯角部应力集中，该原因是造成高碳钢大方坯角部裂纹的重要成因。本发明根据带钢对拉矫辊的受力情况，改进拉矫辊，改进后的拉矫辊非直辊，为端部直径小，中心直径大的曲线辊，采用曲线辊后，曲线辊与铸坯的应力均匀，铸坯不容易产生裂纹。

进一步的技术方案是，所述倒角边缘切线与拉矫辊本体中心线的夹角在0～5°范围内。本发明拉矫辊的端部具有倒角，倒角的角度可以根据铸坯的厚度、宽度进行调整。

进一步的技术方案是，所述倒角在拉矫辊的轴截面上成弧线或平滑的斜线。本发明技术方案中倒角优选为轴截面为弧线的倒角，在拉矫辊整体应力均匀，进一步保证了产品质量。

进一步的技术方案是，所述拉矫辊本体的中心直径在390～400mm；所述拉矫辊本体的端部直径在390～398mm。

进一步的技术方案是，所述倒角在拉矫辊的轴截面上的宽度在70～90mm。

进一步的技术方案是，当所述倒角在拉矫辊的轴截面上成弧线时，所述倒角的曲率是9.306×10^-8～1.376×10^-11。

进一步的技术方案是，高碳钢大方坯浇铸过热度控制在25～35℃。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比较具有以下突出的优点和效果：

本发明高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，应用于碳含量在0.060％以上的高碳钢，铸坯轧制成线材的成品碳偏析指数能控制到1.05以下，能显著减少铸坯内部偏析，提高铸坯的内部质量，同时避免角部裂纹缺陷的产生。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法中拉矫辊结构示意图。

图2为本发明的一个实施例的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法的拉矫辊辊型图。

图3为本发明的一个实施例的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法的拉矫辊辊型应力分布图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本发明的目的在于提出一种消除高碳钢大方坯大压下过程中角部裂纹的方法，其可以在现有大方坯连铸工艺和设备基础上，主要通过优化连铸结晶器铜管圆角半径、提高连铸拉速和降低二冷比水量等工艺参数来提高大方坯进矫直辊前的大方坯角部温度，通过改进拉矫辊辊型设计，消除了矫直和大压下时的角部应力集中，从而避免了高碳钢大方坯角部在第三脆性区矫直和压下，消除了角部横裂纹缺陷的形成。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

1)大方坯结晶器铜管圆角半径由15mm增加至20mm；

2)提高高碳钢大方坯连铸拉速，由原来的0.60±0.03m/min提高至0.65±0.03m/min；

3)降低高碳钢大方坯连铸二冷比水量，由原来的0.27L/kg降至0.25L/kg；

4)将大方坯拉矫辊由平辊优化为带凸度辊，见附图1所示。

所述大方坯断面为390×300mm，所述高碳钢为碳含量≥0.060％，大方坯大压下量为20-25mm。所述拉矫辊本体的中心直径D1在390～400mm；所述拉矫辊本体的端部直径D2在390～398mm。所述拉矫辊本体上端部的直径小于所述拉矫辊本体中心的直径，且拉矫辊本体端部形成平滑的倒角。所述拉矫辊本体的宽度L在440-450mm；所述倒角在拉矫辊的轴截面上的宽度在70～90mm。当所述倒角在拉矫辊的轴截面上成弧线时，所述倒角的曲率是9.306×10^-8～1.376×10^-11。

本发明通过对优化结晶器铜管圆角半径、优化连铸拉速和二冷比水量，提高了高碳钢大方坯角部温度，避开了高碳钢在第三脆性区温度矫直和大压下；通过优化拉矫辊辊型设计，将平辊改为凸度辊，消除了了矫直与大压下时拉矫辊与大方坯角部应力集中，消除了矫直与大压下时所形成的角部横裂纹缺陷。

实施例1：

高碳钢C72DA大方坯，连铸过热度28℃，连铸拉速为0.67m/min，连铸二冷Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区水流量分别为86、29、19、18L，比水量0.25L/kg，进拉矫机前连铸坯表面中心温度为1036℃，角部最低温度923℃，实际压下量23mm。大方坯取样表面酸洗后未发现角部裂纹缺陷。

实施例2：

高碳钢C80DA大方坯，连铸过热度32℃，连铸拉速为0.65m/min，连铸二冷Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区水流量分别为83、28、19、18L，比水量0.25L/kg，进拉矫机前连铸坯表面中心温度为1025℃，角部最低温度915℃，实际压下量22mm。大方坯取样表面酸洗后未发现角部裂纹缺陷。

实施例3：

高碳钢C82DA大方坯，连铸过热度30℃，连铸拉速为0.66m/min，连铸二冷Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区水流量分别为84、28、19、18L，比水量0.25L/kg，进拉矫机前连铸坯表面中心温度为1033℃，角部最低温度918℃，实际压下量22mm。大方坯取样表面酸洗后未发现角部裂纹缺陷。

实施例4：

高碳钢C70DA大方坯，连铸过热度28℃，连铸拉速为0.65m/min，连铸二冷Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区水流量分别为83、30、19、18L，比水量0.25L/kg，进拉矫机前连铸坯表面中心温度为1022℃，角部最低温度911℃，实际压下量22mm。大方坯取样表面酸洗后未发现角部裂纹缺陷。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，所述方法包括包括转炉冶炼、精炼、连铸、连轧生产工艺，

高碳钢大方坯连铸工艺中拉速控制0.65±0.03m/min，连铸过程中对所述高碳钢大方坯进行气雾冷却，其中，在所述气雾冷却的过程中，二冷比水量满足范围0.25L/kg，且控制高碳钢大方坯表面中心温度与角度温度差低于110-120℃，角部温度控制在900℃以上。

2.根据权利要求1所述的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，

所述方法中，连铸用拉矫辊包括拉矫辊本体，所述拉矫辊本体上端部的直径小于所述拉矫辊本体中心的直径，且拉矫辊本体端部形成平滑的倒角。

3.根据权利要求2所述的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，

所述倒角边缘切线与拉矫辊本体中心线的夹角在0～5°范围内。

4.根据权利要求2所述的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，

所述倒角在拉矫辊的轴截面上成弧线或平滑的斜线。

5.根据权利要求2所述的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，

所述拉矫辊本体的中心直径在390～400mm；所述拉矫辊本体的端部直径在390～398mm。

6.根据权利要求2所述的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，

所述拉矫辊本体的宽度在440-450mm；所述倒角在拉矫辊的轴截面上的宽度在70～90mm。

7.根据权利要求2所述的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，

当所述倒角在拉矫辊的轴截面上成弧线时，所述倒角的曲率是9.306×10^-8～1.376×10^-11。

8.根据权利要求1所述的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，

高碳钢大方坯浇铸过热度控制在25～35℃。

9.根据权利要求1所述的高碳钢大方坯角部裂纹控制方法，其特征在于，

高碳钢大方坯结晶器铜管圆角半径为20mm。