CN109940140A - 一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，属于板坯连续铸钢技术领域。所述方法为在二冷区设置两对电磁搅拌辊，电磁搅拌辊安装在距离结晶器弯月面垂直距离为3.5～8m处；两对电磁搅拌辊之间采用“三环式”方式布置；电磁搅拌辊产生的磁场方向每隔15秒变换一次；第一对电磁搅拌辊的电流为200～300A，频率为2～4Hz；第二对电磁搅拌辊的电流为300～400A，频率为3～5Hz；同时在凝固终点附近采用动态轻压下工艺处理，动态轻压下的压下区间设置在铸坯固相率为10％～80％的位置，压下率为0.8～1.5mm/m，总压下量为4.0～5.5mm。本发明能够使亚包晶钢铸坯中心偏析稳定控制在C0.5～C1.5，全部实现热装轧制，消除热轧卷(板)拉伸分层与断裂。

Description

一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法

技术领域

本发明涉及冶金行业中的板坯连续铸钢技术领域，具体是一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法。

背景技术

随着板坯连铸生产品种的多样化及对铸坯质量要求的提高，亚包晶钢板坯铸坯中心偏析质量成为越来越关注的质量问题之一；由于亚包晶钢具有强烈的表面裂纹敏感性，制约了利于提高中心偏析质量相关工艺在亚包晶钢上的使用；中心偏析质量直接影响成品钢材的性能，如钢板拉伸试样断口出现拉裂或分层现象；管线钢落锤性能不合等；因此，必须对亚包晶钢铸坯中心偏析进行改善提高。

目前，动态轻压下技术是板坯连铸机改善连铸坯中心偏析质量的最主要与有效技术，其原理是：通过在连铸坯凝固末期附近施加压力对铸坯产生一定的压下量，阻碍含富集偏析元素的钢液流动从而减弱中心偏析，同时补偿连铸坯的凝固收缩量以减轻中心疏松。其效果取决于铸坯凝固末端的准确识别与压下量、压下区间、压下率等工艺参数。

经检索，申请公布号为：CN 101934357A，申请公布日为：2011.01.05的发明专利《一种有效控制连铸板坯中心偏析的工艺》公开了一种有效控制连铸板坯中心偏析的工艺，其通过连铸坯凝固末端较强的二冷水量结合轻压下段液压缸压力控制共同实现对中心偏析的有效控制。控制轻压下段液压缸的压力值在1200-1500KN，同时控制轻压下段连铸坯内弧侧水量在6-12m3/h之间、轻压下段连铸坯外弧侧水量在9-15m3/h之间。在一定程度上控制了中心偏析的程度，减少了控制连铸坯中心偏析单纯对轻压下段液压缸压力的依赖，增加了轻压下设备的使用寿命。

又有，申请公布号为：CN 105562642 A，申请公布日为：2016.05.11的发明专利《管线钢板坯连铸典型中间裂纹及中心偏析的控制方法》公开了一种管线钢板坯连铸典型中间裂纹及中心偏析的控制方法，其通过对铸机辊缝进行离线标定及在线检测，保证精度在±0.2mm；进行钢种组划分，增强钢种与热物性参数的匹配性；严格控制过热度，增加等轴晶比例，避免发达柱状晶；调整拉速与二冷工艺，优化铸坯凝固过程中基础辊缝控制；优化轻压下量，根据连铸工艺尽量选择2～3段压下，不同扇形段之间压下分配避免大的压下量差异，提高了铸坯的内部质量。

上述现有提高板坯铸坯中心偏析质量的技术主要围绕扇形段辊缝精度控制、中间包过热度、拉速、二次冷却及轻压下工艺参数优化等方面开展，上述技术方法对亚包晶钢铸坯中心偏析质量均有一定效果，但中心偏析质量存在较大的波动性。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有解决亚包晶钢铸坯中心偏析问题的工艺存在波动性较大的不足，提供了一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法。采用“二冷区电磁搅拌辊”和“动态轻压下”两种工艺相结合，并通过设置合适的电磁搅拌辊位置，使得亚包晶钢铸坯中心偏析波动减小，亚包晶钢铸坯中心偏析质量大大高。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，在二冷区设置电磁搅拌辊，所述电磁搅拌辊与板坯连铸机结晶器中结晶器弯月面的垂直距离为3.5～8m；同时在凝固终点附近采用动态轻压下工艺处理。

进一步地，所述电磁搅拌辊包括第一对电磁搅拌辊和第二对电磁搅拌辊，两对电磁搅拌辊之间采用“三环式”方式布置，即将两对电磁搅拌辊分开安装，并通入方向相反的电流。两对电磁搅拌辊之间和两边共形成三个钢液循环流场，两对电磁搅拌辊之间的钢液流场为两对电磁搅拌辊叠加产生，这个区域钢水流动速度更快，抑制枝晶和促进等轴晶生成的效果更明显；两对电磁搅拌辊的间距根据流场强度要求设定，以保证两对电磁搅拌辊都有足够的电磁推力去推动钢水。

进一步地，所述电磁搅拌辊产生的磁场方向每隔15秒变换一次，以避免产生白亮带，提高产品的机械性能。

进一步地，所述第一对电磁搅拌辊的电流为200～300A，频率为2～4Hz。

进一步地，第二对电磁搅拌辊的电流为300～400A，频率为3～5Hz。

进一步地，所述动态轻压下工艺中，压下区间设置在铸坯固相率为10％～80％的位置。

进一步地，所述动态轻压下工艺的压下率为0.8～1.5mm/m。

进一步地，所述动态轻压下工艺的总压下量为4.0～5.5mm。

进一步地，该方法适用于碳含量为0.06～0.17％、浇铸速度为0.8～1.6m/min、厚度为210～250mm的亚包晶钢铸坯。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，通过将二冷区电磁搅拌辊与动态轻压下两种工艺相结合，并通过设置合适的电磁搅拌辊位置，能够有效稳定亚包晶钢铸坯中心偏析，提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量；

(2)本发明提供的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，两对电磁搅拌辊之间采用“三环式”方式布置，使得两对电磁搅拌辊之间的钢液流场为两对电磁搅拌辊叠加产生，钢水流动速度更快，抑制枝晶和促进等轴晶生成的效果更明显；

(3)本发明提供的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，电磁搅拌辊产生的磁场方向每隔15秒变换一次，以避免产生白亮带，提高产品的机械性能；

(4)本发明提供的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，第一对电磁搅拌辊的电流为200～300A，频率为2～4Hz；第二对电磁搅拌辊的电流为300～400A，频率为3～5Hz，能够加大钢液流速，加快消除过热度，同时能有效促进凝固前沿的溶质分配，为提高铸坯中心偏析质量创造条件；

(5)本发明提供的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，压下区间设置在铸坯固相率为10％～80％的位置，能够在提高铸坯中心偏析质量的同时避免铸坯内部产生裂纹缺陷；

(6)本发明提供的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，压下率为0.8～1.5mm/m，能够促使铸坯获得合适的凝固速度和机械压力，使铸坯中心质量更加均匀；

(7)本发明提供的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，总压下量为4.0～5.5mm，能够显著提高中心偏析质量和避免铸坯内部产生裂纹的产生；

(8)本发明提供的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，适用于碳含量为0.06～0.17％、浇铸速度为0.8～1.6m/min、厚度为210～250mm的亚包晶钢铸坯，能够将中心偏析稳定控制在C0.5～C1.5，并且全部实现热装轧制，消除热轧卷(板)拉伸分层、断裂等缺陷。

附图说明

图1、本发明中的电磁搅拌辊安装位置示意图；

图2、本发明中的钢液流动模式示意图，其中图(a)为顺时针，图(b)为逆时针。

附图中：1、板坯连铸机结晶器；2、结晶器弯月面；3、第一对电磁搅拌辊；4、第二对电磁搅拌辊。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

在铸坯凝固前沿，利用设置在二冷区电磁搅拌辊的电磁力驱动垂直于柱状晶的钢液流动，以均匀凝固前沿的温度，促进凝固前沿的夹杂物和气泡运动，从而能够减少凝固前沿溶质富集及优化温度梯度，打碎柱状晶，提高等轴晶比例，并将富集于凝固前沿的溶质均匀分布于溶体中，同时，结合采用动态轻压下工艺对铸坯凝固终点糊状区施加机械压力，促进糊状区溶质流动，进一步促进铸坯凝固终点溶质更加均匀的分布，进而降低铸坯中心偏析的波动，提高铸坯中心偏析质量。

浇铸中的铸坯为四周已凝固成一定厚度、内部为液态的混合体，随着距离结晶器弯月面2位置逐步增大，凝固的坯壳的厚度逐渐增厚，直至完全凝固成固态。当电磁搅拌辊的安装在距离结晶器弯月面垂直距离为3.5～8m处时，对应的坯壳的厚度适中，电磁搅拌辊产生的电磁力容易驱动枝晶碎片进入溶体，并成为新的结晶核，增加等轴晶数量，从而大大提高了连铸坯的质量，为在凝固末端动态轻压下工艺发挥最大功能奠定了基础。

另外，电磁搅拌辊的电流值决定铸坯液态钢水受收到的电磁推力大小，频率决定了电磁推力的衰减程度与有效作用范围，合适的电流和频率有利于加大钢液流速，加快消除过热度，同时能有效促进凝固前沿的溶质分配，为提高铸坯中心偏析质量创造条件。

在铸坯凝固终点，压下位置不合适，不但不能提高中心偏析质量，反而会导致铸坯产生内部裂纹缺陷，通过设置合适的压下位置，能够在提高铸坯中心偏析质量的同时避免铸坯内部产生裂纹缺陷；另外，压下总量偏小，提高中心偏析质量效果不明显，偏大则会产生内部裂纹，设置合适的压下总量能够显著提高中心偏析质量和避免铸坯内部产生裂纹的产生；压下速率一方面要补偿铸坯的凝固速度，另一方面要产生额外的机械压力，设置合适的压下率能够促使铸坯获得合适的凝固速度和机械压力，使铸坯中心质量更加均匀。

综上，将二冷区电磁搅拌辊与动态轻压下两种工艺相结合，不但能显著提高铸坯中心偏析质量，而且能降低中心质量的波动性，提高铸坯的综合性能。

实施例1

一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，应用于生产厚度为230mm、碳含量为0.12％、浇铸速度为1.2m/min的亚包晶钢铸坯，具体工艺如下：

ⅰ、如图1所示，在板坯连铸机结晶器1后的二冷区设置两对电磁搅拌辊：

A、第一对电磁搅拌辊3安装在距离结晶器弯月面2垂直距离d1为4.5m处，电流为250A，频率为3Hz；第二对电磁搅拌辊4安装在距离结晶器弯月面2垂直距离d2为7.2m处，电流为350A，频率为4Hz；

B、两对电磁搅拌辊之间采用“三环式”方式布置，使得钢液流动模式如图2所示；

C、所述电磁搅拌辊产生的磁场方向每隔15秒变换一次；

ⅱ、同时在凝固终点附近采用动态轻压下工艺处理：动态轻压下的压下区间设置在铸坯固相率为20％～65％的位置，压下率为1.0mm/m，总压下量为5.5mm。

经过上述连铸工艺生产出来的连铸板坯中心偏析为C0.5，热轧卷没有出现拉伸分层与断裂缺陷。

实施例2

本实施例中的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，与实施例1的不同和改进之处在于，应用于生产厚度为250mm、碳含量为0.17％、浇铸速度为0.8m/min的亚包晶钢铸坯，具体工艺如下：

ⅰ、如图1所示，在板坯连铸机结晶器1后的二冷区设置两对电磁搅拌辊：

A、第一对电磁搅拌辊3安装在距离结晶器弯月面2垂直距离d1为3.5m处，电流为200A，频率为4Hz；第二对电磁搅拌辊4安装在距离结晶器弯月面2垂直距离d2为8m处，电流为300A，频率为5Hz；

B、两对电磁搅拌辊之间采用“三环式”方式布置，使得钢液流动模式如图2所示；

C、所述电磁搅拌辊产生的磁场方向每隔15秒变换一次；

ⅱ、同时在凝固终点附近采用动态轻压下工艺处理：动态轻压下的压下区间设置在铸坯固相率为20％～65％的位置，压下率为1.5mm/m，总压下量为4mm。

经过上述连铸工艺生产出来的连铸板坯中心偏析为C1.5，热轧卷没有出现拉伸分层与断裂缺陷。

实施例3

本实施例中的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，与实施例1和2的不同和改进之处在于，应用于生产厚度为210mm、碳含量为0.06％、浇铸速度为1.6m/min的亚包晶钢铸坯，具体工艺如下：

ⅰ、如图1所示，在板坯连铸机结晶器1后的二冷区设置两对电磁搅拌辊：

A、第一对电磁搅拌辊3安装在距离结晶器弯月面2垂直距离d1为4m处，电流为300A，频率为2Hz；第二对电磁搅拌辊4安装在距离结晶器弯月面2垂直距离d2为7m处，电流为400A，频率为3Hz；

B、两对电磁搅拌辊之间采用“三环式”方式布置，使得钢液流动模式如图2所示；

C、所述电磁搅拌辊产生的磁场方向每隔15秒变换一次；

ⅱ、同时在凝固终点附近采用动态轻压下工艺处理：动态轻压下的压下区间设置在铸坯固相率为10％～80％的位置，压下率为0.8mm/m，总压下量为5.5mm。

经过上述连铸工艺生产出来的连铸板坯中心偏析为C1.0，热轧卷没有出现拉伸分层与断裂缺陷。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：在二冷区设置电磁搅拌辊，所述电磁搅拌辊与板坯连铸机结晶器(1)中结晶器弯月面(2)的垂直距离为3.5～8m；同时在凝固终点附近采用动态轻压下工艺处理。

2.根据权利要求1所述的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：所述电磁搅拌辊包括第一对电磁搅拌辊(3)和第二对电磁搅拌辊(4)，两对电磁搅拌辊之间采用“三环式”方式布置。

3.根据权利要求2所述的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：所述电磁搅拌辊产生的磁场方向每隔15秒变换一次。

4.根据权利要求2所述的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：所述第一对电磁搅拌辊(3)的电流为200～300A，频率为2～4Hz。

5.根据权利要求2所述的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：第二对电磁搅拌辊(4)的电流为300～400A，频率为3～5Hz。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：所述动态轻压下工艺中，压下区间设置在铸坯固相率为10％～80％的位置。

7.根据权利要求6所述的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：所述动态轻压下工艺的压下率为0.8～1.5mm/m。

8.根据权利要求7所述的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：所述动态轻压下工艺的总压下量为4.0～5.5mm。

9.根据权利要求8所述的一种提高亚包晶钢铸坯中心偏析质量的方法，其特征在于：该方法适用于碳含量为0.06～0.17％、浇铸速度为0.8～1.6m/min、厚度为210～250mm的亚包晶钢铸坯。