CN113500172B - 单辊重压下最优位置的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单辊重压下最优位置的确定方法，包括如下步骤：在铸坯上的预设压下区间内取不同位置作为单辊重压下位置，对每个单辊重压下位置进行单辊重压下，并取每个单辊重压下位置上的单辊重压下后的铸坯作为试样坯；对纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍；对纵样低倍进行V型偏析和缩孔的不稳定性效应统计处理，得到每个单辊重压下位置上的试样坯的稳定性统计结果；将所述稳定性统计结果为V型偏析和缩孔沿拉坯方向均表现不稳定性的试样坯所在的单辊重压下位置作为单辊重压下的最优位置。利用本发明能够解决目前在现有技术中，单辊重压下工艺，缺少一种精确确定单辊重压下的最优压下位置，达到全面解决铸坯内部质量的有效方法等问题。
Description
技术领域
本发明属于连铸连轧技术领域，更为具体地，涉及一种单辊重压下最优位置的确定方法。
背景技术
连铸坯内部缺陷，主要包括中心偏析、中心疏松和缩孔等。连铸坯内部缺陷会给轧制终材带来分层、带状、探伤不合格、组织性能均匀性不合格等缺陷，因此会对方坯的质量和性能产生重要影响，甚至导致判废。
为了解决连铸坯内部缺陷，采用最直接有效的技术为压下技术。压下技术目前应用很广泛，而且发展出了不同模式，主要有轻压下、重压下、单辊重压下和组合压下(即前面用轻压下后面用重压下的组合方式)。对于各种压下方法，为了寻找合适的压下区间，传统上一般要先寻找精确的凝固末端位置，然后采用射钉法、灌铅法、加强末端电搅搅拌出白亮带方法，在此基础上，通过验证压下效果来确定最终的压下区间。通过传统的方法，对于轻压下、重压下和组合压下等都可以给出能全面解决铸坯内部质量的工艺方法。
但对于单辊重压下技术，压下只是在单辊单点的方式进行，压下位置要求更加精确，目前不论从理论上还是实践效果上，并没有给出行之有效的方法来精确的找到单辊重压下的最优压下位置，从而达到全面解决铸坯内部质量，即提高致密度、降低偏析、消除缩孔及降低疏松。并且，基于模型制定的压下位置一般按照铸坯中心固相率区间来定量化，但此中心固相率为模型结果，实际中并不可测，需要用实验方法来验证和校验，目前对于单辊重压下工艺并没有可靠、简易的方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种单辊重压下最优位置的确定方法，以解决目前的在现有技术中，对于单辊重压下工艺，缺少一种精确确定单辊重压下的最优压下位置，达到全面解决铸坯内部质量的有效方法等问题。
本发明提供一种单辊重压下最优位置的确定方法，包括如下步骤：
在铸坯上的预设压下区间内取不同位置作为单辊重压下位置，对每个单辊重压下位置进行单辊重压下，并取每个单辊重压下位置上的单辊重压下后的铸坯作为试样坯；其中，
所述预设压下区间的区间上限为所述铸坯的中心固相率0.75对应的位置；所述预设压下区间的区间下限为所述铸坯的中心固相率0.25对应的位置；
将所述试样坯沿中心位置进行纵刨处理，得到纵样；
对所述纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍；
对所述纵样低倍进行V型偏析和缩孔的不稳定性效应统计处理，得到每个单辊重压下位置上的试样坯的稳定性统计结果；
将所述稳定性统计结果为V型偏析和缩孔沿拉坯方向均表现不稳定性的试样坯所在的单辊重压下位置作为单辊重压下的最优位置。
此外，优选的方案是，所述预设压下区间的确定方法包括：
根据给定工况，通过温度场计算模型对铸坯的温度场进行计算，得到铸坯温度场；
根据所述铸坯温度场，通过缩孔形成判定公式确定所述铸坯在沿拉坯方向上的缩孔形成的临界位置，将所述临界位置作为所述预设压下区间的区间上限；
根据区间下限中心固相率标准，确定所述预设压下区间的区间下限，并根据所述区间上限和所述区间下限确定所述预设压下区间。
此外，优选的方案是，所述温度场计算模型采用转换温度、转换热焓法，包括如下算法公式：
传热微分简化公式为：
其中，ρ为铸坯密度，t为传热时间，λ0是参考温度T0下的导热系数，φ为转换温度，H为热焓，热焓的单位为kJ·kg-1；
热焓计算公式为：
其中，T0是任选的参考温度，H0是对应的参考热焓；L为凝固潜热，凝固潜热的单位为J·kg-1，cp(τ)为温度τ下的比热，fs为固相率；
转换温度与温度对应关系公式为：
其中，λ0是参考温度T0下的导热系数；λ(t)为温度t下的导热系数。
此外，优选的方案是，所述预设压下区间的区间上限的确定方法包括：
从所述铸坯的温度场中获取所述铸坯的凝固前沿的温度梯度和冷却速率，分别作为待定温度梯度和待定冷却速率；
根据所述待定温度梯度和所述待定冷却速率，通过缩孔形成判定公式，确定所述铸坯的缩孔形成的临界位置，将所述临界位置作为所述预设压下区间的区间上限；其中，
所述缩孔形成判定公式为：
其中，G为待定温度梯度，单位为℃/m；为待定冷却速率，单位为℃/s；m和n为常数，Pcri为铸坯的缩孔形成的临界位置，当G和T的指数乘积开始小于Pcri时，缩孔完全形成。
此外，优选的方案是，所述对每个单辊重压下位置进行单辊重压下的压下量大于等于10mm。
此外，优选的方案是，所述单辊重压下位置的数量至少为两个。
此外，优选的方案是，所述对所述纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍包括：按照国标YBT 153-1999对所述纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍；且在对所述纵样进行低倍酸洗的过程中，对所述纵样进行双面低倍侵蚀。
此外，优选的方案是，所述试样坯沿拉坯方向的总长度大于等于800mm。
从上面的技术方案可知，本发明提供的单辊重压下最优位置的确定方法，通过在预设压下区间内的不同位置进行单辊重压下，并取每个单辊重压下位置上的铸坯作为试样坯，通过对试样坯依次进行纵刨处理、低倍酸洗、V型偏析和缩孔的不稳定性效应统计处理，得到每个单辊重压下位置对应的铸坯的稳定性统计结果，将V型偏析和缩孔沿拉坯方向均表现不稳定性的试样坯所在的单辊重压下位置作为单辊重压下的最优位置。对于一个稳定的连铸工艺，在缩孔形成之前和之后，单辊重压下会带来不同的铸坯质量改善效果，但改善效果基本上稳定，而在缩孔形成的区域，由于铸坯中心处是不稳定状态，单辊重压下后会带来不同的铸坯改善效果，即低倍的不稳定效应，会出现V型偏析和缩孔交织的情况，依据此原理可以得到单辊重压下最优压下位置，同时可以校核单辊重压下模型；本发明能够简单、方便、快捷的获得单辊重压下最优压下位置，在任何现场的手段皆可以实现；本发明可以较快地找到单辊重压下的最优压下位置，从而获得全面解决铸坯内部质量的单辊重压下工艺；确定单辊重压下最优压下位置后，不用进行中心偏析的测量评价，确保是单辊重压下改善偏析的最优位置。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的单辊重压下最优位置的确定方法的流程图；
图2为根据本发明实施例1的方案1#的纵样低倍结果图；
图3为根据本发明实施例1的方案2#的纵样低倍结果图；
图4为根据本发明实施例1的方案3#的纵样低倍结果图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的目前在现有技术中，对于单辊重压下工艺，缺少一种精确确定单辊重压下的最优压下位置，达到全面解决铸坯内部质量的有效方法等问题，提出了一种单辊重压下最优位置的确定方法。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的单辊重压下最优位置的确定方法，图1示出了根据本发明实施例的单辊重压下最优位置的确定方法的流程。
如图1所示，本发明提供的单辊重压下最优位置的确定方法，包括如下步骤：
S110、在铸坯上的预设压下区间内取不同位置作为单辊重压下位置，对每个单辊重压下位置进行单辊重压下，并取每个单辊重压下位置上的单辊重压下后的铸坯作为试样坯。
其中，预设压下区间的区间上限为铸坯的中心固相率0.75对应的位置；预设压下区间的区间下限为铸坯的中心固相率0.25对应的位置。
具体的，预设压下区间的区间范围为单辊压下时裂纹形成的临界位置至缩孔形成的临界位置，根据实验验证得到预设压下区间的区间下限为铸坯的中心固相率0.25对应的位置；预设压下区间的区间上限为铸坯的中心固相率0.75对应的位置。在预设压下区间内部进行单辊重压下能够得到改善疏松、提高致密度，同时消除缩孔和改善偏析的综合效果。因此，在预设压下区间内取不同的位置作为单辊重压下位置，然后对每个单辊重压下位置进行单辊重压下，并取每个单辊重压下位置上的单辊重压下后的铸坯作为试样坯。
作为本发明的一个优选实施例，预设压下区间的确定方法包括：
根据给定工况，通过温度场计算模型对铸坯的温度场进行计算，得到铸坯温度场；
根据铸坯温度场，通过缩孔形成判定公式确定铸坯在沿拉坯方向上的缩孔形成的临界位置，将临界位置作为预设压下区间的区间上限；
根据区间下限中心固相率标准，确定预设压下区间的区间下限，并根据区间上限和区间下限确定所述预设压下区间。
具体的，给定工况是指给定连铸过程中用于温度场计算的参数；铸坯温度场是指铸坯各个点上温度的集合。通过温度场计算模型能够快速完成对铸坯温度场的计算，温度场计算模型中储存温度场计算公式，将给定工况的参数输入至温度场计算模型中，直接输出铸坯温度场。临界位置的判断机理以缩孔完全形成的位置为标准，结合温度场计算模型获得的铸坯温度场，求出凝固前沿的温度梯度和冷却速率，依据缩孔形成判定公式得到缩孔形成的临界位置。区间下限中心固相率标准主要以避免压下裂纹来确定，通过裂纹预测模型或实验得到，以单辊重压下不带来压下裂纹为标准。将裂纹形成时的中心固相率作为区间下限中心固相率标准，再通过铸坯温度场确定区间下限中心固相率标准对应的位置，作为预设压下区间的区间下限。
作为本发明的一个优选实施例，温度场计算模型采用转换温度、转换热焓法，包括如下算法公式：
传热微分简化公式为：
其中，ρ为铸坯密度，t为传热时间，λ0是参考温度T0下的导热系数，φ为转换温度，H为热焓，热焓的单位为kJ·kg-1；
热焓计算公式为：
其中，T0是任选的参考温度，H0是对应的参考热焓；L为凝固潜热，凝固潜热的单位为J·kg-1，cp(τ)为温度τ下的比热，fs为固相率；
转换温度与温度对应关系公式为：
其中，λ0是参考温度T0下的导热系数；λ(t)为温度t下的导热系数。
具体的，采用转换温度和转换热焓的方式，采用温度和热焓转换算法，自然地计入凝固潜热和比热随温度变化；用温度和转换温度的变化关系考虑了导热系数随温度的变化和钢种物性参数随温度变化。
作为本发明的一个优选实施例，预设压下区间的区间上限的确定方法包括：
从铸坯的温度场中获取铸坯的凝固前沿的温度梯度和冷却速率，分别作为待定温度梯度和待定冷却速率；
根据待定温度梯度和待定冷却速率，通过缩孔形成判定公式，确定铸坯的缩孔形成的临界位置，将临界位置作为所述预设压下区间的区间上限；其中，缩孔形成判定公式为：
其中，G为待定温度梯度，单位为℃/m；为待定冷却速率，单位为℃/s；m和n为常数，Pcri为铸坯的缩孔形成的临界位置，当G和T的指数乘积开始小于Pcri时，缩孔完全形成。
具体的，在铸坯拉坯过程中，当G和T的指数乘积开始小于Pcri时，缩孔完全形成，即确定出缩孔形成的临界位置，将缩孔形成的临界位置作为预设压下区间的区间上限。
作为本发明的一个优选实施例，对每个单辊重压下位置进行单辊重压下的压下量大于等于10mm。
具体的，为了对不同单辊重压下位置上的试样坯进行稳定性统计，每个单辊重压下位置出的单辊重压下的压下量相同且大于等于10mm。确保压下量足够达到实验效果。
作为本发明的一个优选实施例，单辊重压下位置的数量至少为两个。为了统计比较不同位置上的试样坯的稳定性，单辊重压下位置至少为了两个，具体数量根据实际情况确定。
作为本发明的一个优选实施例，试样坯沿拉坯方向的总长度大于等于800mm。
具体的，试样坯沿拉坯方向的总长度不少于800mm，可以分割为几块长度来进行低倍酸洗腐蚀。
S120、将试样坯沿中心位置进行纵刨处理，得到纵样。
具体的，为了便于统计试样坯的内部的稳定性，需要将试样坯沿中心位置进行纵刨处理，得到纵样。
S130、对纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍。
具体的，通过低倍酸洗后便于对试样坯内的V型偏析和缩孔的不稳定性效应统计处理。
作为本发明的一个优选实施例，对纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍包括：按照国标YBT 153-1999对纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍；且在对纵样进行低倍酸洗的过程中，对纵样进行双面低倍侵蚀。
具体的，为了避免纵样制备过程中无法严格的沿中心纵刨，导致缩孔评价出现偏差，对纵刨样的两个面都进行低倍酸洗，用两个面的低倍结果评价缩孔的稳定性。
S140、对纵样低倍进行V型偏析和缩孔的不稳定性效应统计处理，得到每个单辊重压下位置上的试样坯的稳定性统计结果。
S150、将稳定性统计结果为V型偏析和缩孔沿拉坯方向均表现不稳定性的试样坯所在的单辊重压下位置作为单辊重压下的最优位置。
为了更好的说明本发明所提供的单辊重压下最优位置的确定方法，提供以下具体实施例，如下：
实施例1
以某钢厂180mm×180mm小方坯连铸为主，钢种为82B，拉速为1.45m/min，为了找到最佳的单辊重压下位置和临界区域边界，分别利用连续三台拉矫机进行了单辊重压下，单辊重压下量皆为12mm，对应三个方案号，分别为1#、2#、3#方案，每个方案号取试样长度为900mm总长，分成3段各300mm长的小段。进行沿内外弧中心位置刨开，对试样的两面按照国标YBT 153-1999的方法进行试样制备和低倍酸洗。
图2～图4是三个方案对应的低倍结果，从中可以看出：在方案1#中，纵样低倍以V型偏析为主，没有缩孔，低倍组织稳定(如图2)；在方案3#中，纵样低倍以缩孔为主，并且缩孔带有明显的稳定性，V型偏析不明显，低倍组织稳定(如图4所示)；在方案2#中，连铸的铸坯纵样低倍中，出现低倍组织的不稳定性，有些地方以V型偏析为主无缩孔，有些地方以缩孔为主而V型偏析不明显(如图3所示)。
在机理上，在缩孔形成的临界位置，凝固前沿的组织并不稳定，导致压下后的效果出现不稳定性。
通过铸坯温度场得到三个方案对应的压下位置中心固相率分别为0.49、0.75、1.0，得到单辊重压下临界上限位置为中心固相率为0.75所对应的位置。
通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的单辊重压下最优位置的确定方法，通过在预设压下区间内的不同位置进行单辊重压下，并取每个单辊重压下位置上的铸坯作为试样坯，通过对试样坯依次进行纵刨处理、低倍酸洗、V型偏析和缩孔的不稳定性效应统计处理，得到每个单辊重压下位置对应的铸坯的稳定性统计结果，将V型偏析和缩孔沿拉坯方向均表现不稳定性的试样坯所在的单辊重压下位置作为单辊重压下的最优位置。对于一个稳定的连铸工艺，在缩孔形成之前和之后，单辊重压下会带来不同的铸坯质量改善效果，但改善效果基本上稳定，而在缩孔形成的区域，由于铸坯中心处是不稳定状态，单辊重压下后会带来不同的铸坯改善效果，即低倍的不稳定效应，会出现V型偏析和缩孔交织的情况，依据此原理可以得到单辊重压下最优压下位置，同时可以校核单辊重压下模型；本发明能够简单、方便、快捷的获得单辊重压下最优压下位置，在任何现场的手段皆可以实现；本发明可以较快地找到单辊重压下的最优压下位置，从而获得全面解决铸坯内部质量的单辊重压下工艺；确定单辊重压下最优压下位置后，不用进行中心偏析的测量评价，确保是单辊重压下改善偏析的最优位置。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的单辊重压下最优位置的确定方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的单辊重压下最优位置的确定方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (8)
1.一种单辊重压下最优位置的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
在铸坯上的预设压下区间内取不同位置作为单辊重压下位置，对每个单辊重压下位置进行单辊重压下，并取每个单辊重压下位置上的单辊重压下后的铸坯作为试样坯；其中，
所述预设压下区间的区间上限为所述铸坯的中心固相率0.75对应的位置；所述预设压下区间的区间下限为所述铸坯的中心固相率0.25对应的位置；
将所述试样坯沿中心位置进行纵刨处理，得到纵样；
对所述纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍；
对所述纵样低倍进行V型偏析和缩孔的不稳定性效应统计处理，得到每个单辊重压下位置上的试样坯的稳定性统计结果；
将所述稳定性统计结果为V型偏析和缩孔沿拉坯方向均表现不稳定性的试样坯所在的单辊重压下位置作为单辊重压下的最优位置。
2.根据权利要求1所述的单辊重压下最优位置的确定方法，其特征在于，所述预设压下区间的确定方法包括：
根据给定工况，通过温度场计算模型对铸坯的温度场进行计算，得到铸坯温度场；
根据所述铸坯温度场，通过缩孔形成判定公式确定所述铸坯在沿拉坯方向上的缩孔形成的临界位置，将所述临界位置作为所述预设压下区间的区间上限；
根据区间下限中心固相率标准，确定所述预设压下区间的区间下限，并根据所述区间上限和所述区间下限确定所述预设压下区间；其中，将裂纹形成时的铸坯的中心固相率作为区间下限中心固相率标准。
3.根据权利要求2所述的单辊重压下最优位置的确定方法，其特征在于，所述温度场计算模型采用转换温度、转换热焓法，包括如下算法公式：
传热微分简化公式为：
其中，ρ为铸坯密度，t为传热时间，λ0是参考温度T0下的导热系数，φ为转换温度，x和y分别为温度场的横坐标和纵坐标；H为热焓，热焓的单位为kJ·kg-1；
热焓计算公式为：
其中，T0是任选的参考温度，H0是对应的参考热焓；L为凝固潜热，凝固潜热的单位为J·kg-1,cp(τ)为温度τ下的比热，fs为固相率；
转换温度与温度对应关系公式为：
其中，λ0是参考温度T0下的导热系数；λ(t)为温度t下的导热系数。
4.根据权利要求2所述的单辊重压下最优位置的确定方法，其特征在于，所述预设压下区间的区间上限的确定方法包括：
从所述铸坯的温度场中获取所述铸坯的凝固前沿的温度梯度和冷却速率，分别作为待定温度梯度和待定冷却速率；
根据所述待定温度梯度和所述待定冷却速率，通过缩孔形成判定公式，确定所述铸坯的缩孔形成的临界位置，将所述临界位置作为所述预设压下区间的区间上限；其中，
所述缩孔形成判定公式为：
其中，G为待定温度梯度，单位为℃/m；T为待定冷却速率，单位为℃/s；m和n为常数，Pcri为铸坯的缩孔形成的临界位置，当G和T的指数乘积开始小于Pcri时，缩孔完全形成。
5.根据权利要求1所述的单辊重压下最优位置的确定方法，其特征在于，所述对每个单辊重压下位置进行单辊重压下的压下量大于等于10mm。
6.根据权利要求1所述的单辊重压下最优位置的确定方法，其特征在于，所述单辊重压下位置的数量至少为两个。
7.根据权利要求1所述的单辊重压下最优位置的确定方法，其特征在于，所述对所述纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍包括：
按照国标YBT 153-1999对所述纵样进行低倍酸洗，得到纵样低倍；且在对所述纵样进行低倍酸洗的过程中，对所述纵样进行双面低倍侵蚀。
8.根据权利要求1所述的单辊重压下最优位置的确定方法，其特征在于，所述试样坯沿拉坯方向的总长度大于等于800mm。
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| JPH0740019A (ja) * | 1993-07-28 | 1995-02-10 | Kawasaki Steel Corp | 鋼の連続鋳造における鋳片の中心偏析軽減方法 |
| CN102921914A (zh) * | 2012-12-01 | 2013-02-13 | 新余钢铁集团有限公司 | 一种改善特厚板坯中心偏析和中心疏松的大压下技术 |
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Patent Citations (5)
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