CN110899648A - 提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法 - Google Patents

提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法 Download PDF

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Abstract

一种提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法，其包括浇注、拉矫和切割过程；在拉矫机与切割机之间距离拉矫机1.5～2.5m处设置热轧机对铸坯进行压下，热轧机的线速度与连铸的拉速同步；所述铸坯在表面温度为820～870℃时进行压下，单道次压下量为35～45mm。本方法通过设置热轧机在连铸坯完全凝固后，利用铸坯芯表190℃左右的温差，利用高温余热在线单道次大压下量轧制，使铸坯内部变形量大于表面；从而压合铸坯内部缩孔和疏松、破碎枝晶、细化晶粒，提高铸坯的致密度；同时铸坯处于高温塑性区，不易产生裂纹，从而整体提高铸坯的内部质量。本方法简单，可有效消除大方坯轴承钢铸坯的内部疏松和缩孔，提高铸坯内部质量。

Description

提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法
技术领域
本发明涉及一种连铸方法，尤其是一种提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法。
背景技术
在大方坯生产过程中，铸坯内部疏松、缩孔等缺陷影响最终产品的质量。连铸坯的中心疏松和缩孔主要来源于两个方面，一是铸坯在凝固的过程中首先在外部坯壳形成激冷层，之后柱状晶向中心生长，当铸坯不同方向上的柱状晶碰到一起时造成“搭桥”，从而阻止桥上面的钢水向桥下面流动补缩，因此桥下会留下很多小孔隙，即形成了中心疏松；另一个方面是铸坯的凝固收缩，如铸坯的凝固收缩能得到液相的及时补充则可防止疏松的形成，如果补缩通道关闭，铸坯的凝固收缩容易加剧中心疏松和缩孔。铸坯的中心疏松和缩孔会伴随着成分偏析，这些缺陷会影响轧材的力学性能以及成品的使用性能，因此改善铸坯的中心疏松和缩孔十分重要。
专利申请号201510183899.X，名称为“一种消除铸坯中心疏松和提高铸坯致密度的方法”公开了一种提高铸坯致密度的方法，具体公开：在扇形段出口后方设置两对压下辊，压下辊线速度与连铸机拉速同步，压下量为15mm～35mm。此发明采用在线铸坯压下，压下方式采用压下辊，但是压下率较小，对铸坯中心质量改善较差。
专利申请号201610123821.1，名称为“提高铸坯中心致密度的方法”公开了一种提高车轴用钢铸坯致密度的方法，具体公开：利用拉矫机的拉矫辊对铸坯的凝固末端实施压下，压下区间长度为4m～8m，压下辊子数量为4~6个，单辊最大压下量为5mm～6.5mm。此发明采用在线铸坯压下，压下方式采用拉矫辊压下，并且压下区间较大，不能很好的将压下力传到铸坯中心。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效果好的提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括浇注、拉矫和切割过程；在拉矫机与切割机之间距离拉矫机1.5～2.5m处设置热轧机对铸坯进行压下，热轧机的线速度与连铸的拉速同步；所述铸坯在表面温度为820～870℃时进行压下，单道次压下量为35～45mm。
本发明所述钢水全程保护浇注，铸坯拉速为0.42～0.55m/min。
本发明所述浇注过程的过热度控制在15～40℃，采用动态二冷控制方式，二冷比水量为0.12～0.22L/kg。
本发明所述轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 0.93%～1.05%，Si 0.15%～0.35%，Mn 0.20%～0.45%，Cr 1.40%～1.65%，Al 0.010%～0.040%，Ni≤0.25%，Cu≤0.25%，Mo≤0.10%，Ti≤0.0050%，O≤0.0012%，S≤0.01%，其余为Fe及不可避免的杂质。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过设置热轧机在连铸坯完全凝固后，利用铸坯芯表190℃左右的温差，利用高温余热在线单道次大压下量轧制，使铸坯内部变形量大于表面；从而压合铸坯内部缩孔和疏松、破碎枝晶、细化晶粒，提高铸坯的致密度；同时铸坯处于高温塑性区，不易产生裂纹，从而整体提高铸坯的内部质量。本发明工艺简单，可有效地消除大方坯轴承钢铸坯的内部疏松和缩孔，提高铸坯的内部质量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法采用连铸机进行生产，连铸机包括钢水包、中间包、结晶器、振动台装置、二冷装置、拉矫机、切割机等。连铸机为大方坯连铸机，铸坯断面尺寸大于220mm×220mm。本方法采用的设备是在拉矫机与切割机之间设置有热轧机，热轧机的工作辊半径为600～1000mm；热轧机设在距离拉矫机1.5～2.5m处，这样即可采用热轧机利用铸坯的高温余热进行压下（轧制）；将热轧机放置在此处的好处是不需要另外调整铸坯的拉坯速度，二冷配水，同时也不需要额外的铸坯补热措施，就能保证在轧机压下位置铸坯存在最佳的芯表温差，从而获得较好的生产效果。
本连铸方法包括有浇注、拉矫、压下和切割过程。浇注过程中，钢水全程保护浇注，铸坯拉速为0.42～0.55m/min；中间包过热度控制在15℃～40℃之间，采用动态二冷控制方式，二冷比水量为0.12～0.22L/kg。连铸坯通过拉矫机拉出，此时连铸坯已经完全凝固，进入压下过程，采用热轧机对铸坯上下表面实施压下轧制；所述压下过程中，热轧机的线速度与连铸的拉速同步，铸坯开始压下时的表面温度为820～870℃，单道次压下量为35～45mm；铸坯的表面温度为820～870℃时，铸坯芯部温度为1000～1060℃，保持有约190℃的芯表温差，此时铸坯的变形渗透性好。压下过程后的铸坯通过火焰切割机按照定尺长度的要求进行切割，切割完成的铸坯送往轧钢车间进行成品轧制。
实施例1：本提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法采用下述具体工艺。
本实施例轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 0.95%～0.99%，Si 0.20%～0.35%，Mn 0.28%～0.45%，Cr 1.42%～1.65%，Al 0.012%～0.040%，Ni≤0.25%，Cu≤0.25%，Mo≤0.10%，Ti≤0.0050%，O≤0.0012%，S≤0.003%，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产上述轴承钢，采用直弧形连铸机生产断面为300mm×360mm的铸坯，钢水全程保护浇注，铸坯拉速为0.48m/min。中间包过热度控制在30℃，采用动态二冷控制方式，二冷比水量为0.18L/kg。在拉矫机后方2m处设置热轧机，控制铸坯到达轧机位置时表面温度为820～840℃，压下辊辊径为800mm，压下量为40mm。
通过低倍评级和金属原位分析评价采用本工艺前后铸坯的质量。采用本工艺前统计325例，平均疏松评级为1.5，平均中心致密度为0.957；采用本工艺后统计355例，平均疏松评级为0.5，平均中心致密度为0.973。
实施例2：本提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法采用下述具体工艺。
本实施例轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 0.95%～1.02%，Si 0.18%～0.30%，Mn 0.28%～0.35%，Cr 1.42%～1.50%，Al 0.012%～0.022%，Ni≤0.25%，Cu≤0.25%，Mo≤0.10%，Ti≤0.0050%，O≤0.0012%，S≤0.003%，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产上述轴承钢，铸坯的断面尺寸为360mm×450mm大方坯，钢水浇注过程全程保护，铸坯拉速为0.42m/min，中间包过热度控制在35℃，二冷比水量为0.16L/kg。在拉矫机后方2.0m处设置热轧机，控制铸坯到达轧机位置时表面温度为830～850℃，压下辊辊径为1000mm，压下量为45mm。
通过低倍评级和金属原位分析评价采用本工艺前后铸坯的质量。采用本工艺前统计560例，平均疏松评级为1.5，平均中心致密度为0.949；采用本工艺后统计525例，平均疏松评级为1.0，平均中心致密度为0.971。
实施例3：本提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法采用下述具体工艺。
本实施例轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 0.93%～1.00%，Si 0.18%～0.25%，Mn 0.28%～0.40%，Cr 1.42%～1.50%，Al 0.010%～0.025%，Ni≤0.20%，Cu≤0.20%，Mo≤0.05%，Ti≤0.0050%，O≤0.0010%，S≤0.008%，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产上述轴承钢，铸坯断面尺寸为280mm×320mm的方坯，钢水浇注过程全程保护，铸坯拉速为0.52m/min，中间包过热度控制在35℃，二冷比水量为0.22L/kg。在拉矫机后方1.5m处设置热轧机，控制铸坯到达轧机位置时表面温度为850～870℃，压下辊辊径为600mm，压下量为35mm。
通过低倍评级和金属原位分析评价采用本工艺前后铸坯的质量。采用本工艺前统计830例，平均疏松评级为1.0，平均中心致密度为0.967；采用本工艺后统计780例，平均疏松评级为0.5，平均中心致密度为0.985。
实施例4：本提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法采用下述具体工艺。
本实施例轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 0.93%～0.97%，Si 0.20%～0.30%，Mn 0.28%～0.32%，Cr 1.42%～1.48%，Al 0.010%～0.020%，Ni≤0.25%，Cu≤0.25%，Mo≤0.05%，Ti≤0.0050%，O≤0.0010%，S≤0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产上述轴承钢，铸坯断面尺寸为280mm×320mm的方坯，钢水浇注过程全程保护，铸坯拉速为0.50m/min，中间包过热度控制在40℃，二冷比水量为0.20L/kg。在拉矫机后方1.5m处设置热轧机，控制铸坯到达轧机位置时表面温度为840～860℃，压下辊辊径为900mm，压下量为37mm。
通过低倍评级和金属原位分析评价采用本工艺前后铸坯的质量。采用本工艺前统计550例，平均疏松评级为1.5，平均中心致密度为0.957；采用本工艺后统计580例，平均疏松评级为1.0，平均中心致密度为0.975。
实施例5：本提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法采用下述具体工艺。
本实施例轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 1.05%，Si 0.32%，Mn 0.25%，Cr 1.55%，Al 0.035%，Ni 0.10%，Cu 0.22%，Mo 0.08%，Ti 0.002%，O 0.0005%，S 0.010%，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产上述轴承钢，采用直弧形连铸机生产断面为360mm×450mm的铸坯，钢水全程保护浇注，铸坯拉速为0.55m/min。中间包过热度控制在25℃，采用动态二冷控制方式，二冷比水量为0.15L/kg。在拉矫机后方2.5m处设置热轧机，控制铸坯到达轧机位置时表面温度为825～850℃，压下辊辊径为650mm，压下量为40mm。
通过低倍评级和金属原位分析评价采用本工艺前后铸坯的质量。采用本工艺前统计560例，平均疏松评级为1.5，平均中心致密度为0.959；采用本工艺后统计550例，平均疏松评级为1.0，平均中心致密度为0.972。
实施例6：本提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法采用下述具体工艺。
本实施例轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 0.98%，Si 0.15%，Mn 0.40%，Cr 1.40%，Al 0.02%，Ni 0.06%，Cu 0.10%，Mo 0.03%，Ti 0.003%，O 0.0007%，S 0.008%，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产上述轴承钢，采用直弧形连铸机生产断面为300mm×360mm的铸坯，钢水全程保护浇注，铸坯拉速为0.45m/min。中间包过热度控制在15℃，采用动态二冷控制方式，二冷比水量为0.13L/kg。在拉矫机后方1.7m处设置热轧机，控制铸坯到达轧机位置时表面温度为830～860℃，压下辊辊径为700mm，压下量为43mm。
通过低倍评级和金属原位分析评价采用本工艺前后铸坯的质量。采用本工艺前统计475例，平均疏松评级为1.5，平均中心致密度为0.961；采用本工艺后统计523例，平均疏松评级为0.5，平均中心致密度为0.978。
实施例7：本提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法采用下述具体工艺。
本实施例轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 1.03%，Si 0.27%，Mn 0.20%，Cr 1.60%，Al 0.040%，Ni 0.15%，Cu 0.05%，Mo 0.10%，Ti 0.003%，O 0.0012%，S 0.005%，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产上述轴承钢，采用直弧形连铸机生产断面为300mm×360mm的铸坯，钢水全程保护浇注，铸坯拉速为0.43m/min。中间包过热度控制在20℃，采用动态二冷控制方式，二冷比水量为0.12L/kg。在拉矫机后方2.2m处设置热轧机，控制铸坯到达轧机位置时表面温度为830～870℃，压下辊辊径为900mm，压下量为35mm。
通过低倍评级和金属原位分析评价采用本工艺前后铸坯的质量。采用本工艺前统计625例，平均疏松评级为1.5，平均中心致密度为0.953；采用本工艺后统计595例，平均疏松评级为0.5，平均中心致密度为0.978。

Claims (4)

1.一种提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法，其包括浇注、拉矫和切割过程，其特征在于：在拉矫机与切割机之间距离拉矫机1.5～2.5m处设置热轧机对铸坯进行压下，热轧机的线速度与连铸的拉速同步；所述铸坯在表面温度为820～870℃时进行压下，单道次压下量为35～45mm。
2.根据权利要求1所述的提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法，其特征在于：所述钢水全程保护浇注，铸坯拉速为0.42～0.55m/min。
3.根据权利要求2所述的提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法，其特征在于：所述浇注过程的过热度控制在15～40℃，采用动态二冷控制方式，二冷比水量为0.12～0.22L/kg。
4.根据权利要求1-3任一项所述的提高轴承钢连铸坯内部质量的连铸方法，其特征在于：所述轴承钢化学成分组成及质量百分含量为：C 0.93%～1.05%，Si 0.15%～0.35%，Mn0.20%～0.45%，Cr 1.40%～1.65%，Al 0.010%～0.040%，Ni≤0.25%，Cu≤0.25%，Mo≤0.10%，Ti≤0.0050%，O≤0.0012%，S≤0.01%，其余为Fe及不可避免的杂质。
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