CN116140571A - 一种改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于连续铸钢技术领域，公开一种改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法。低碳钢钢水经过精炼后进入中间包过热度控制为17‑35℃；采用结晶器电磁搅拌，搅拌电流为250‑350A，频率为2.5‑3.5HZ；二冷水控制采用内外弧面和两侧面分开控制，内外弧面比水量为0.8‑1.2L/kg，两侧面比水量为0.3‑0.42L/kg，内外弧面比水量/两侧面比水量控制范围为2‑4；铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺，在固相率为0.5‑0.8范围内进行压下，压下量为10‑15mm，固相率为0.9‑1.0范围内进行单辊重压下，压下量为8‑12mm。按此连铸方法生产低碳钢，铸坯中心缩孔消失。
Description
技术领域
本发明属于连续铸钢技术领域，尤其是一种改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法，属于冶金技术领域。
背景技术
钢液在凝固过程中，随着温度的降低，铸坯中柱状晶发达，容易造成搭桥等现象，出现中心缩孔等缺陷。小方坯中心缩孔在后续的轧制过程中不易轧合，会出现开裂等产品缺陷，影响钢材性能。
中国专利文献(申请号为201210204232.X)公开一种改善高碳钢小方坯中心缩孔的连铸方法，通过控制过热度和浸入式水口的吹氩量以及全保护浇铸、调整二冷冷却比水量及拉速、结晶器电磁搅拌和凝固末端轻压下的方式，具体工艺参数如下，采用全程保护浇铸，控制浸入式水口的吹氩量15～20L/min，每一流结晶器相对应的铸坯平均拉速在2.6～3.0m/min，每一流结晶器二冷段的二冷水的冷却比水量为0.8～1.2L/kg，气雾冷却；采用全程低过热度浇铸，过热度20～40℃，采用460～480A，5～7Hz条件的结晶器电磁搅拌和0.4～4.5m的凝固末端轻压下。中国专利文献(申请号为201210584888.9)公开一种改善高碳钢铸坯凝固质量的工艺，主要包括以下工艺流程：1、100t转炉；2、100t-LF精炼炉；3、150mm×150mm小方坯连铸；4、加热炉；5、高速线材轧机轧制盘条，通过优化连铸过程中二冷比水量、二冷区冷却水在各个冷却段的分配、钢水过热度、连铸拉速等工艺参数，改善连铸坯内部质量。综合以上现有技术，可以看到，钢水在连续浇注过程中，过热度、电磁搅拌控制、二冷水控制及轻压下控制都会对铸坯心部质量造成较大影响。但是现有技术中均未涉及二冷水内外弧面和侧面分开控制的方法改善压下效率和连铸轻压下两项区和凝固后分开控制的方法。连铸坯凝固末端轻压下的原理是在铸坯凝固末端通过铸辊施加一定的压力使铸坯变形，一方面在两相区压下，抵消铸坯凝固过程中凝固收缩，降低中心缩孔；另一方面在凝固完成后压下，有效消除中心缩孔。而轻压下实施过程中，压下效率为铸坯压下变形时传递到铸坯凝固前沿压下量的效率，压下效率用来衡量轻压下时凝固坯壳对铸坯表面压下的消耗程度。压下效率对于制定合理的压下量来补充凝固前沿的凝固收缩至关重要。针对小方坯铸坯，二冷水控制基本都是四周均匀喷水，其二冷水比水量一致，这样会导致铸坯液芯横截面呈圆形，在其后的轻压下工艺中，铸坯变形抗力较大，压下效果较差，中心缩孔控制难度较大。
发明内容
本发明的目的在于改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法，可使小方坯低碳钢中心缩孔消失。
为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：
一种改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法，包括如下步骤：
低碳钢钢水经过精炼后进入中间包过热度控制为17-35℃(优选17-25℃)；采用结晶器电磁搅拌，搅拌电流为250-350A，频率为2.5-3.5HZ(优选2.5-3HZ)；二冷水控制采用内外弧面和两侧面分开控制的策略，内外弧面比水量为0.8-1.2L/kg，两侧面比水量为0.3-0.42L/kg，内外弧面比水量/两侧面比水量控制范围为2-4(优选2.5-3.5)；铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺，在固相率为0.5-0.8范围内进行压下，压下量为10-15mm，固相率为0.9-1.0范围内进行单辊重压下，压下量为8-12mm。按此连铸方法生产低碳钢，铸坯中心缩孔消失。
进一步的，低碳钢钢水经过精炼后进入中间包过热度控制为17-25℃协同结晶器电磁搅拌，同时搅拌电流为250-350A，频率为2.5-3HZ，可以有效降低小方坯柱状晶率。
本发明的二冷水控制方法可有效控制连铸坯凝固末端中心钢液横截面形貌，进而有效改善压下效率，改善铸坯心部质量。
本发明在上述工艺基础上，协同铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺，具体在固相率为0.5-0.8范围内进行压下，压下量为10-15mm，同时在固相率为0.9-1.0范围内进行压下量为8-12mm的单辊重压下，可改善连铸坯中心缩孔至铸坯中心缩孔消失。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：本发明方法可有效改善低碳钢小方坯的压下效率，改善铸坯心部质量，且中心缩孔消失。
附图说明
图1为二冷比水量比值为1时，不同凝固期时压辊压下效率；
图2为二冷比水量比值为2时，不同凝固期时压辊压下效率；
图3为二冷比水量比值为3时，不同凝固期时压辊压下效率；
图4为Q195钢铸坯中心缩孔对比；
图5为35K钢铸坯中心缩孔对比；
图6为本发明凝固末端中心未凝固的钢液形貌。
具体实施方式
首先以160mm*160mm小方坯生产的Q195和35K钢为研究对象，选择轻压下位置前后300mm长1/4断面的铸坯作为研究对象，采用MSC.MARC有限元软件建立了铸机单辊压下时铸坯变形的有限元分析模型，对小方坯连铸过程铸坯变形行为进行了定量分析研究。铸坯在浇注过程中，由于二冷水比水量的不一致，铸坯内外弧液芯厚度和左右弧液芯厚度存在差异。定义P为内外弧面比水量/两侧面比水量。当P为1时，为常规小方坯二冷水布置，其压下量和压下效率关系如图1所示。从图1可以看到，在铸坯凝固末端不同位置(fs为铸坯中心固相率)进行压下，压下效率随着中心固相率的增加而降低。图2和图3为P＝2和P＝3时，压下量和压下效率关系图。从图上可以看到，在同样压下位置，单辊压下效率有较大幅度的提升。这主要是改变连铸坯二冷水分配比例后，铸坯心部液芯出现了较明显的变化，内外弧液芯厚度减少，两侧液芯厚度增加，在同样的压下位置时，压下效率有明显的提升。本发明最核心的点就是二冷水的控制和轻压下的联合控制。前面过热度控制和电磁搅拌属于正常工艺，但是也是生产过程中必不可少的参数。这部分是我们做了大量实验和试验得到二冷水控制和轻压下控制相关的相关性。决定了本发明采用的二冷水控制参数和轻压下控制参数的选择。
铸坯轻压下压下效率的提升对应中心缩孔改善效果明显。本发明在生产实际中进行了广泛的应用。
本发明轻压下采用分级压下策略，在两相区(固相率fs为0.5-0.8时)多辊压下量控制为10-15mm，补充凝固收缩尺寸；在凝固后(固相率fs为0.9-1时)单辊大压下量为8-10mm，彻底消除中心缩孔缺陷。
本发明下面结合具体实施例作进一步详述：
实施例1：
本发明在160mm*160mm连铸机上浇注Q195钢采用下述具体的工艺步骤。
Q195钢钢水经过精炼后进入中间包过热度控制为23℃；采用结晶器电磁搅拌，搅拌电流为350A，频率为3.5HZ；二冷水控制采用内外弧面和两侧面分开控制的策略，内外弧面比水量为1.1L/kg，两侧面比水量为0.3L/kg，内外弧面比水量/两侧面比水量控制范围为3.67；铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺，在固相率为0.5-0.8范围内进行多辊压下，压下量为13mm，固相率为0.9-1.0范围内进行单辊重压下，压下量为11mm。按此连铸方法生产低碳钢，铸坯中心缩孔消失。浇注完毕后随机取4块铸坯，对铸坯沿着中心线纵向切割，磨光腐蚀，其优化前后中心组织如图4所示。
实施例2
本发明在160mm*160mm连铸机上浇注35K钢采用下述具体的工艺步骤。
35K钢钢水经过精炼后进入中间包过热度控制为21℃；采用结晶器电磁搅拌，搅拌电流为300A，频率为3.5HZ；二冷水控制采用内外弧面和两侧面分开控制的策略，内外弧面比水量为0.9L/kg，两侧面比水量为0.4L/kg，内外弧面比水量/两侧面比水量控制范围为2.25；铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺，在固相率为0.5-0.8范围内进行多辊压下，压下量为15mm，固相率为0.9-1.0范围内进行单辊重压下，压下量为8mm。按此连铸方法生产低碳钢，铸坯中心缩孔消失。浇注完毕后随机取4块铸坯，对铸坯沿着中心线纵向切割，磨光腐蚀，其优化前后中心组织如图5所示。
本发明二冷水控制方法，上下面喷水较强，钢液凝固快，两侧面喷水较弱，钢液凝固满。这样凝固末端中心未凝固的钢液从横截面来看就是呈椭圆形(见图6)。椭圆形的液芯在轻压下过程中更容易压下，改善钢水偏析和缩孔等缺陷。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法，其特征在于：包括如下步骤：
低碳钢钢水经过精炼后进入中间包过热度控制为17-35℃；采用结晶器电磁搅拌，搅拌电流为250-350A，频率为2.5-3.5HZ；二冷水控制采用内外弧面和两侧面分开控制的策略，内外弧面比水量为0.8-1.2L/kg，两侧面比水量为0.3-0.42L/kg，内外弧面比水量/两侧面比水量控制范围为2-4；铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺，在固相率为0.5-0.8范围内进行压下，压下量为10-15mm，固相率为0.9-1.0范围内进行单辊重压下，压下量为8-12mm。
2.根据权利要求1所述的改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法，其特征在于：中间包过热度控制为17-25℃。
3.根据权利要求1所述的改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法，其特征在于：结晶器电磁搅拌频率为2.5-3HZ。
4.根据权利要求1所述的改善小方坯低碳钢中心疏松的连铸方法，其特征在于：内外弧面比水量/两侧面比水量控制范围为2.5-3.5。
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