CN109396368A - 一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法 - Google Patents

一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，包括如下步骤：(1)选用高碳钢进行连铸生产；(2)控制连铸坯拉速为0.45～0.6m/min；调整二次冷却区的比水量为0.15～0.30L/kg，连铸坯宽面和厚度方向的比水量比值为1:1～3:1；(3)控制压下区间内连铸坯宽面表面温度600～800℃，厚度表面温度700～900℃；(4)在第一个压下辊前设置电磁搅拌；以液相点和固相点之间的距离计算的固相率确定压下区间，在压下区间根据固相率、总压下量和系数k确定各压下辊的压下量。本发明的方法能够减轻高碳钢连铸坯的中心偏析、中心疏松和中心缩孔等缺陷，有效地改善连铸坯的内部质量。

Description

一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法
技术领域
本发明涉及方坯连铸领域，具体的说是一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部偏析的方法。
背景技术
高碳钢在凝固过程在选分结晶的作用下，大量的低熔点溶质在凝固末期富集，再加上连铸坯凝固末端两相区凝固收缩产生的强大吮吸作用，使富集低熔点杂质的溶质向连铸坯的中心流动，形成中心偏析，并伴随中心疏松，严重时产生中心缩孔。连铸坯的断面越大，铸坯的中心偏析、中心疏松和中心缩孔就越严重。这些连铸坯的内部缺陷在后继加热、轧制过程中又难以有效消除，并影响最终产品质量。
现有技术中专利201310386312.6公开了一种解决大方坯内部质量的方法，其中连铸过程中在铸坯拉速为0.6～0.85m/min、固相比为0.7～0.9区间采用拉矫辊大压下方案，精确控制拉矫机辊缝开口度，使压下量在10～20mm。拉矫辊表面居中设有圆周凸台，圆周凸台两端与拉矫辊辊面之间分别设有斜度为1:3～1:10的斜面；该专利的采用圆周凸台的压下辊回造成铸坯内弧产生相应的凹面，容易产生表面裂纹；铸坯的表面温度(内外弧和侧弧)对轻压下的效果有着重要影响，该专利对压下区间内铸坯表面温度没有提出相应的要求。
专利200710048924.9公开了一种重轨钢大方坯连铸动态轻压下工艺，技术措施为控制拉速和钢水温度，连铸拉速0.6～0.80m/min，钢液过热度15～40℃，比水量为0.25～0.3L/kg，轻压下连铸坯表面温度控制在900～1020℃，轻压下区凝固率30％～100％，总压下量1.6～7.0mm；铸坯的表面温度(内外弧和侧弧)对轻压下的效果有着重要影响，该专利虽然对压下区间内铸坯表面温度提出相应的要求，但是对铸坯的内外弧和侧弧温度没有进行要求；该专利要求的总压下量过小，对碳含量更高的钢种，改善中心质量的效果有限。
实际上，钢种、连铸坯断面尺寸、拉速及连铸机的特点对于改善连铸坯内部偏析的影响较大，因此要根据这些参数确定合理的工艺制度，才能有效改善连铸坯内部质量。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的，本发明提供一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，该方法能够减轻高碳钢连铸坯的中心偏析、中心疏松和中心缩孔等缺陷，有效地改善连铸坯的内部质量。
技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，包括如下步骤：
(1)选用C质量百分含量0.7％～1.10％的高碳钢进行连铸生产；
(2)采用连铸机进行连铸生产，控制连铸坯拉速为0.45～0.6m/min；调整二次冷却区的比水量为0.15～0.30L/kg，连铸坯宽面和厚度方向的比水量比值为1:1～3:1；
(3)控制压下区间内连铸坯宽面表面温度600～800℃，厚度表面温度700～900℃；
(4)在第一个压下辊前设置电磁搅拌；以液相点和固相点之间的距离计算的固相率确定压下区间，在压下区间根据固相率、总压下量和系数k确定各压下辊的压下量。
其中，步骤(2)所述的连铸机为铸坯断面尺寸宽400～500mm、厚300～400mm的连铸机。
其中，步骤(4)所述的电磁搅拌设置在第一个压下辊前3-5m。
进一步地，步骤(4)所述的电磁搅拌的电流强度为500～1100A，频率为5～8Hz。
进一步地，步骤(4)所述的压下区间内共有4-6个压下辊。
进一步地，步骤(4)所述压下区间的固相率为30％～120％，总压下量为10～25mm。
进一步地，步骤(4)所述系数k的范围为0.1～0.5。
进一步地，步骤(4)所述各辊压下量为总压下量与固相率及系数k的乘积。
本发明中电磁搅拌和凝固末端轻压下应用在连铸生产中是改善铸坯中心偏析与中心疏松。电磁搅拌通过电磁场作用未凝固钢液，产生电磁力，带动钢液运动均匀钢液成份，从而改善中心偏析；凝固末端轻压下主要依靠空冷区拉矫机压下完成，利用铸坯凝固末期铸坯表面与心部形成的温度梯度，通过压下辊进行压下，弥补凝固收缩，防止或减少低熔点溶质进入铸坯中心，从而改善铸坯内部质量。两种技术都有改善凝固末期铸坯的内部质量的作用，同时合理的使用两种技术，优化相关参数将更有效地连铸坯改善凝固末期铸坯的内部质量。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，该方法根据连铸机参数和钢种特点，制定拉速制度和二次冷却制度，控制连铸坯的内外弧和侧弧温度，将电磁搅拌和轻压下技术相结合，从而改善连铸坯内部质量。根据第一个压下辊的位置确定电磁搅拌的位置，根据液相点和固相点之间的相对位置得到固相率，建立压下量与固相率的关系，确定不同位置的压下量。该方法能够减轻高碳钢连铸坯的中心偏析、中心疏松和中心缩孔等缺陷，有效地改善连铸坯的内部质量。同时本发明工艺流程简便易于实施，制造成本低，可以大规模工业化生产应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
钢种含碳量为0.95％(C质量百分含量)，连铸坯宽度为480mm，厚度为320mm，拉速为0.51m/min，二次冷却区比水量为0.15L/kg，宽面和厚度方向比水量为2:1，宽面比水量为0.10L/kg，厚度比水量为0.05L/kg，控制压下区间内连铸坯宽面表面温度600～800℃，厚度表面温度700～900℃；电磁搅拌安装在第一个压下辊前3m，电磁搅拌电流强度1100A，频率为6Hz；压下区间固相率为30％～120％，压下区间内共有5个压下辊，总压下量为15mm，1～5#压下辊位置的固相率分别为40％、56％、72％、90％和110％，对应系数k分别为0.33、0.24、0.28、0.30和0.24，计算得到各辊压下量为2mm、2mm、3mm、4mm和4mm。连铸坯中心偏析评级为1.0，中心疏松为1.0，无中心缩孔。
实施例2
钢种含碳量为0.95％(C质量百分含量)，连铸坯宽度为480mm，厚度为320mm，拉速为0.54m/min，二次冷却区比水量为0.15L/kg，宽面和厚度方向比水量为2:1，宽面比水量为0.10L/kg，厚度比水量为0.05L/kg；控制压下区间内连铸坯宽面表面温度600～800℃，厚度表面温度700～900℃；电磁搅拌安装在第一个压下辊前3m，电磁搅拌电流强度为1000A，频率为6Hz；压下区间固相率为30％～120％，压下区间内共有6个压下辊，总压下量为15mm，1～6#压下辊位置的固相率分别为32％、46％、60％、78％、92％和112％，对应系数k分别为0.42、0.43、0.33、0.34、0.29和0.24，计算得到各辊压下量为2mm、3mm、3mm、4mm、4mm和4mm。连铸坯中心偏析评级为1.0，中心疏松为1.0，无中心缩孔。
实施例3
钢种含碳量为0.7％(C质量百分含量)，连铸坯宽度为400mm，厚度为300mm，拉速为0.45m/min，二次冷却区比水量为0.15L/kg，宽面和厚度方向比水量为1:1，宽面比水量为0.75L/kg，厚度比水量为0.75L/kg；控制压下区间内连铸坯宽面表面温度600～800℃，厚度表面温度700～900℃；电磁搅拌安装在第一个压下辊前3m，电磁搅拌电流强度500A，频率为5Hz；压下区间固相率为30％～120％，压下区间内共有4个压下辊，总压下量为10mm，1～4#压下辊位置的固相率分别为60％、76％、92％和110％，对应系数k分别为0.33、0.26、0.43和0.18，计算得到各辊压下量为2mm、2mm、4mm和2mm。连铸坯中心偏析评级为1.0，中心疏松为1.0，无中心缩孔。
实施例4
钢种含碳量为1.1％(C质量百分含量)，连铸坯宽度为500mm，厚度为400mm，拉速为0.6m/min，二次冷却区比水量为0.3L/kg，宽面和厚度方向比水量为3:1，宽面比水量为0.225L/kg，厚度比水量为0.075L/kg；控制压下区间内连铸坯宽面表面温度600～800℃，厚度表面温度700～900℃；电磁搅拌安装在第一个压下辊前5m，电磁搅拌电流强度1100A，频率为8Hz；压下区间固相率为30％～120％，压下区间内共有6个压下辊，总压下量为25mm，1～6#压下辊位置的固相率分别为30％、46％、62％、78％、95％和115％，对应系数k分别为0.26、0.17、0.21、0.21、0.21和0.14，计算得到各辊压下量为2mm、2mm、3mm、4mm、5mm和4mm。连铸坯中心偏析评级为1.0，中心疏松为1.0，无中心缩孔。

Claims (8)

1.一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)选用C质量百分含量0.7％～1.10％的高碳钢进行连铸生产；
(2)采用连铸机进行连铸生产，控制连铸坯拉速为0.45～0.6m/min；调整二次冷却区的比水量为0.15～0.30L/kg，连铸坯宽面和厚度方向的比水量比值为1:1～3:1；
(3)控制压下区间内连铸坯宽面表面温度600～800℃，厚度表面温度700～900℃；
(4)在第一个压下辊前设置电磁搅拌；以液相点和固相点之间的距离计算的固相率确定压下区间，在压下区间根据固相率、总压下量和系数k确定各压下辊的压下量。
2.根据权利要求1所述的改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，其特征在于，步骤(2)所述的连铸机为铸坯断面尺寸宽400～500mm、厚300～400mm的连铸机。
3.根据权利要求1所述的改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，其特征在于，步骤(4)所述的电磁搅优选拌设置在第一个压下辊前3-5m。
4.根据权利要求1所述的改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，其特征在于，步骤(4)所述的电磁搅拌的电流强度为500～1100A，频率为5～8Hz。
5.根据权利要求1所述的改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，其特征在于，步骤(4)所述的压下区间内共有4-6个压下辊。
6.根据权利要求1所述的改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，其特征在于，步骤(4)所述压下区间的固相率为30％～120％，总压下量为10～25mm。
7.根据权利要求1所述的改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，其特征在于，步骤(4)所述系数k的范围为0.1～0.4。
8.根据权利要求1所述的改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，其特征在于，步骤(4)所述各辊压下量为总压下量与固相率及系数k的乘积。
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