CN111633193A - 一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不锈钢铸造领域，涉及一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，先按照公式：Qi=（K×D2×ρ×V+C）×Ji计算二冷区各个冷却段的基础冷却水量，然后在切前拉速段以小方坯矫直后表面温度850℃为目标进行配水补偿，所述配水补偿，当连铸机拉速V＞1.14m/min时，补偿水量△Q=（t‑850）×0.3，其中t为铸坯矫直后表面温度，当补偿水量△Q＜‑3时，补偿水量△Q取值‑4～‑3L/min，补偿水量△Q按二冷区各冷却段水量分配系数进行分配；当连铸机拉速V≤1.14m/min时，补偿水量△Q=0；本发明能够避免因铸坯温度低，强度、硬度高，铸坯强度、硬度超过拉矫机矫直能力造成的翘头，同时能够保证铸坯具有良好的凝固组织。

Description

一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法
技术领域
本发明属于不锈钢铸造领域，涉及一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法。
背景技术
气阀钢包括：40Cr10Si2Mo、42Cr9Si2、45Cr9Si3，该系列钢种是制造汽油发动机和柴油发动机进、排气阀的必用材料，也是整个发动机中的关键材料，因含有较高碳、硅、钼元素，具有热强度高，热硬性好，疲劳强度高，耐磨性和抗腐蚀好的特点，钢铁企业一般采用模铸、大方坯工艺生产轧制用坯，模铸坯、大方坯轧制线材需要采取两火成材、开坯等工艺，生产成本高且易导致线材脱碳。
采用小方坯弧形连铸机生产该系列钢种不用开坯，因此成本低且避免了脱碳，但为了确保产品质量，小方坯弧形连铸机会采用较低工作拉速；小方坯弧形连铸机首炉生产时，从连铸机开始浇铸至首支铸坯端部到达火焰切割机切割点这段时间，因设备处于低温（室温），且小方坯体积小蓄热少、温降快，若拉速设计、铸坯冷却参数设计等不合适，会使铸坯温度低，强度、硬度高，铸坯强度、硬度超过拉矫机矫直能力，铸坯会出现翘头顶坯生产事故，该问题不解决就无法采用小方坯生产马氏体气阀钢。
本发明提供一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，消除了气阀钢小方坯连铸过程的翘头问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，消除了气阀钢小方坯连铸过程的翘头问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：先按照公式：Qi=（K×D2×ρ×V+C）×Ji计算二冷区各个冷却段的基础冷却水量，然后在切前拉速段以小方坯矫直后表面温度850℃为目标进行配水补偿，
所述公式Qi=（K×D2×ρ×V+C）×Ji，其中Qi为二冷区各个冷却段的基础冷却水量（L/min），K为比水量（L/kg），D为小方坯横截面边长（m），ρ钢水密度（kg/m3），V连铸机拉速（m/min），C水量常数（L/min），Ji 二冷区各个冷却段水量分配系数；
所述配水补偿，当连铸机拉速V＞1.14m/min时，补偿水量△Q=（t-850）×0.3，其中t为铸坯矫直后表面温度，当补偿水量△Q＜-3时，补偿水量△Q取值-4～-3L/min，补偿水量△Q按二冷区各冷却段水量分配系数进行分配，二冷区各冷却段实际输出水量为Q实际i=Qi+△Q×Ji；当连铸机拉速V≤1.14m/min时，补偿水量△Q=0。
现有技术中，二冷区的冷却水量通过公式计算得到，但是在生产过程中，因受钢水成分、钢水温度、冷却水温度、连铸机本身温度波动影响，会使小方坯表面温度出现变化，致使小方坯翘头，本发明在切前拉速段根据拉矫后铸坯表面目标温度850℃对二冷水进行配水补偿，当连铸机拉速V＞1.14m/min时，补偿水量△Q=（t-850）×0.3，其中t为铸坯矫直后表面温度，当补偿水量△Q＜-3时，补偿水量△Q取值-4～-3L，补偿水量△Q按二冷区各冷却段水量分配系数进行分配；当连铸机拉速V≤1.14m/min时，补偿水量△Q=0，能够避免因受钢水成分、钢水温度、冷却水温度、连铸机本身温度等因素的影响造成的铸坯翘头，又能保证铸坯具有良好的凝固组织。
优选的，切前拉速段连铸机拉速V为1.15－1.24 m/min，切后连铸机拉速V为1.05－1.14 m/min。
从连铸机开始浇铸至首支铸坯端部到达火焰切割机切割点这段时间为切前拉速段，切后指首支铸坯端部过火焰切割机切割点之后。从连铸机开始浇铸至首支铸坯端部到达火焰切割机切割点这段时间，因设备处于低温（室温），小方坯体积小蓄热少、温降快，切前拉速段采用较高拉速可以缩短铸坯到达火焰切割机切割点所需时间，减少热量损失，因此切前拉速段连铸机拉速V设计为1.15－1.24 m/min，切后连铸机拉速V设计为1.05－1.14m/min。
优选的，当拉速0.5＜V≤1.14时，比水量K为0.210－0.230 L/kg，水量常数C为0L/min；当拉速V＞1.14时，比水量K为0.180－0.200L/kg，水量常数C为0L/min。
相对于现有技术，本发明不同拉速时采用不同的K值，K、C参数取值与连铸机拉速关联。
优选的，二冷区采用两个冷却段进行水冷，分别为一区和二区，一区水量分配系数Ji为0.506－0.514，二区水量分配系数Ji为0.486－0.494。
优选的，当拉速V为0 m/min时，比水量K为0 L/kg，水量常数C为0 L/min；当拉速0＜V≤0.5时，比水量K为0 L/kg，水量常数C为18－20 L/min。
拉速V为0时，比水量和水量常数为0，是在没有铸坯时二冷区冷却水不启动；拉速0＜V≤0.5时，比水量K为0 L/kg，水量常数C为18－20 L/min，是为了在拉速较低的异常情况下，对连铸设备起保护作用，避免高温的铸坯对设备造成损害。
优选的，结晶器水流量1400 -1500 L/min。
优选的结晶器水流量可以减少散热，提高铸坯表面温度，避免铸坯翘头，同时又能使铸坯具有良好的凝固组织。
优选的，铸坯尺寸为150mm×150mm。
具体实施方式
本发明一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，结晶器水流量1400 -1500 L/min，按照公式：Qi=（K×D2×ρ×V+C）×Ji计算二冷区各个冷却段的基础冷却水量，然后在切前拉速段以小方坯矫直后表面温度850℃为目标，在基础冷却水量基础上进行配水补偿，以150mm×150mm小方坯为例，D为150mm，ρ为7800 kg/m3，当拉速V为0 m/min时，比水量K为0L/kg，水量常数C为0 L/min；当拉速V≤0.5时，比水量K为0 L/kg，水量常数C为18－20 L/min；当拉速0.5＜V≤1.14时，比水量K为0.210－0.230 L/kg，水量常数C为0L/min；当拉速V＞1.14时，比水量K为0.180－0.200L/kg，水量常数C为0L/min；二冷区采用两个冷却段进行冷却，分别为一区和二区，一区水量分配系数Ji为0.506－0.514，二区水量分配系数Ji为0.486－0.494，切前拉速段连铸机拉速V为1.15－1.24 m/min，切后连铸机拉速V为1.05－1.14 m/min，则按照公式Qi=（K×D2×ρ×V+C）×Ji计算出二冷区两个二冷段的基础冷却水量，所述配水补偿，在切前拉速段，当连铸机拉速V＞1.14m/min时，补偿水量△Q=（t-850）×0.3，其中t为铸坯矫直后表面温度，当补偿水量△Q＜-3时，补偿水量△Q取值-4～-3L/min，补偿水量△Q按二冷区各冷却段水量分配系数进行分配，二冷区各冷却段实际输出水量为Q实际i=Qi+△Q×Ji；当连铸机拉速V≤1.14m/min时，补偿水量△Q=0；切后不再进行配水补偿。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1－9
实施例1－9按照上述生产工艺进行生产，钢坯尺寸为150mm×150mm，各实施例中生产钢种、结晶器水流量、铸坯矫直后表面温度第一次取值和相应的补偿水量、铸坯是否翘头列于表1中，各实施例中切前拉速段比水量K、水量常数C、拉速V、二冷区一区和二区水量分配系数Ji及相应的冷却水量列于表2中，切后比水量K、水量常数C、拉速V、二冷区一区和二区水量分配系数Ji及相应的冷却水量列于表3中。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE006
实施例1－9切后不再进行配水补偿，按照公式Qi=（K×D2×ρ×V+C）×Ji计算的基础冷却水量即为实际输出水量。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，其特征在于，先按照公式：Qi=（K×D2×ρ×V+C）×Ji计算二冷区各个冷却段的基础冷却水量，然后在切前拉速段以小方坯矫直后表面温度850℃为目标进行配水补偿，
所述公式Qi=（K×D2×ρ×V+C）×Ji，其中Qi为二冷区各个冷却段的基础冷却水量（L/min），K为比水量（L/kg），D为小方坯横截面边长（m），ρ钢水密度（kg/m3），V连铸机拉速（m/min），C水量常数（L/min），Ji 二冷区各个冷却段水量分配系数；
所述配水补偿，当连铸机拉速V＞1.14m/min时，补偿水量△Q=（t-850）×0.3，其中t为铸坯矫直后表面温度，当补偿水量△Q＜-3时，补偿水量△Q取值-4～-3L/min，补偿水量△Q按二冷区各冷却段水量分配系数进行分配，二冷区各冷却段实际输出水量为Q实际i=Qi+△Q×Ji；当连铸机拉速V≤1.14m/min时，补偿水量△Q=0。
2.根据权利要求1所述的一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，其特征在于，切前拉速段连铸机拉速V为1.15－1.24m/min，切后连铸机拉速V为1.05－1.14 m/min。
3.根据权利要求1所述的一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，其特征在于，当拉速0.5＜V≤1.14时，比水量K为0.210－0.230 L/kg，水量常数C为0L/min；当拉速V＞1.14时，比水量K为0.180－0.200L/kg，水量常数C为0L/min。
4.根据权利要求1所述的一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，其特征在于，二冷区采用两个冷却段进行水冷，分别为一区和二区，一区水量分配系数Ji为0.506－0.514，二区水量分配系数Ji为0.486－0.494。
5.根据权利要求1－4任一项所述的一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，其特征在于，当拉速V为0 m/min时，比水量K为0 L/kg，水量常数C为0 L/min；当拉速0＜V≤0.5时，比水量K为0 L/kg，水量常数C为18－20 L/min。
6.根据权利要求1－4任一项所述的一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，其特征在于，结晶器水流量1400 -1500 L/min。
7.根据权利要求1－4任一项所述的一种马氏体气阀钢小方坯的连铸方法，其特征在于，铸坯尺寸为150mm×150mm。
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