CN106001476B - 一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于连铸生产领域，具体涉及一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法。本发明针对大方坯连铸机与宽厚板连铸机的各自特点，提供一种两阶段连续动态重压下的方法，给出了重压下工艺实施的具体工艺参数设计方法，包括压下区间的选择、划分以及压下量的设计。本发明过在第一阶段压下改善了铸坯偏析缺陷，在第二阶段的持续压下改善铸坯的疏松缺陷，从而实现了铸坯偏析与疏松的同步改善。

Description

一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法

技术领域

本发明属于连铸生产领域，具体涉及一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法。

背景技术

大断面方坯连铸机、宽厚板坯连铸机能替代传统模铸，生产对轧制压缩比要求严格的连铸坯，其金属收得率可提高10％以上，吨钢能耗可降低25％以上，且具有成分均匀稳定、表面质量良好等优点，能显著提高大规格铸坯产品的性能。然而，随着铸坯断面尺寸的增加，其内部冷却条件明显恶化，凝固组织中柱状晶发达，枝晶间富含溶质偏析元素的残余钢液流动趋于平衡，导致铸坯偏析、疏松和缩孔缺陷愈加严重。这些缺陷在后继加热、轧制过程中又难以有效消除，从而影响了最终产品质量。

凝固末端轻压下技术是改善铸坯中心偏析与疏松的有效手段，已经成为新建连铸机的普遍配备技术。大方坯凝固末端轻压下主要依靠空冷区拉矫机压下完成，轻压下的单辊压下量一般不超过5mm，压下总量一般不超过15mm。

然而，随着铸坯断面的增加，压下量向铸坯心部的渗透效率明显降低，常规轻压下的压下量已不能完全补偿凝固收缩。与此同时，铸坯凝固末期，铸坯表面与心部形成了天然的温度梯度(高达500℃以上)，若在此时进行大变形量压下，压下量向心部的渗透效率远超过粗轧过程(粗轧过程铸坯为均温坯)，从而可达到焊合凝固缩孔，甚至细化心部奥氏体晶粒的工艺效果。根据这一理念，国际上已有少数国家对大方坯连铸机进行了改进升级，提出了凝固末端重压下技术。连铸坯凝固末端重压下技术可实现压下总量25mm以上的压下，远超过轻压下的压下总量，从而达到焊合凝固缩孔的工艺效果。

目前连铸坯凝固末端重压下技术采用多种技术模式实现，例如日本川崎制铁提出了大方坯凝固末端的Continuous Forging(连续锻压)技术，该技术通过在凝固末端安装一对砧板实现对铸坯的连续锻压，从而改善铸坯中心疏松。日本新日铁提出了NS BloomLarge Reduction Technology(新日铁大方坯重压下技术)，其通过在铸坯刚刚凝固位置处安装一对类似粗轧机的凸型辊，实现重压下的实施。韩国浦项的POSharp技术采用扇形段形式完成凝固末端重压下的实施，其压下区间在fs＝0.05-0.6范围，压下率5-20mm/m。此外，住友金属的PCCS技术也采用单个辊进行10mm左右的压下，以完成板坯凝固末端重压下过程。

川崎制铁的连续锻压技术、新日铁的大方坯重压下技术以及住友金属的PCCS技术，均是采用单个设备在较短范围内完成重压下的一次性实施，因此其需要较强的设备压下能力。浦项的POSharp技术虽然采用扇形段结构完成，但其扇形段也为固定方式，安装在固定位置。各重压下技术提出的压下位置不尽相同，但多未给出具体位置。实际上，由于凝固末端随拉速、钢种、过热度、断面尺寸的不同而大相径庭，因此在固定位置压下显然不能最大限度发挥工艺合理性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，目的是针对大方坯连铸机与宽厚板坯连铸机的各自特点，改善凝固末端溶质偏析与疏松，提升铸坯致密度。

本发明的连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，所述的连铸坯是大方坯，按照以下步骤进行：

采用n台大方坯连铸拉矫机进行压下，其中压下起点位置处是大方坯中心固相率fs≥0.6的位置，压下终点为铸坯内部中心温度与表面温差≤200℃位置处，大方坯凝固终点位于第m台与第m+1台拉矫机之间；

从压下起点的第一台拉矫机至第m-1台拉矫机的压下为第一阶段压下，控制第一阶段压下总压下量10-20mm，第一阶段处于大方坯的未完全凝固区域内，在此区域内坯壳厚度随距结晶器位置的后移而增长，且符合平方根定律，因此各拉矫机的压下量R成逐步倍增关系，即第i台拉矫机压下量为第i-1台拉矫机压下量的a_i倍：R₂＝a₂·R₁，R₃＝a₃·R₂，R₄＝a₄·R₃……R_i＝a_i·R_i-1，其中i≥2，a_i取1.2-2.0；

从第m台拉矫机至压下终点前最后一台拉矫机的压下为第二阶段压下，第二阶段内拉矫机数量≥2台，每台拉矫机压下量≥5mm，第二阶段总压下量15-20mm，完成了大方连铸坯的两阶段连续动态重压下。

其中，所述的大方坯断面尺寸≥200mm×200mm，大方坯钢种为中碳钢、高碳钢、中碳合金钢、高碳合金钢中的一种。

所述的拉矫机为5-12台，具有远程辊缝可调功能，单台拉矫机的最大压下力在18kN-20kN范围内，最大压下量≥5mm，控制拉矫机的液压系统压力为18MPa-21MPa，当所述的单台拉矫机最大压下量无法达到5mm时，按18-21MPa压力压坯。

本发明的连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，所述的连铸坯是宽厚板坯，按照以下步骤进行：

宽厚板坯连铸机的扇形段压下起点位置处是宽厚板坯水平段中心固相率fs≥0.6的位置，以凝固终点作为第一阶段压下与第二阶段压下的分界，压下终点为铸坯内部中心温度与表面温差≤200℃位置处，当凝固终点落在某个扇形段内时，该扇形段按第二阶段压下工艺执行，出口辊缝保证该扇形段压下率≥4mm/m；

在进行第一阶段压下时，扇形段压下率设定为2-5mm/m，即扇形段长度方向上每米压下2-5mm，扇形段长度为2.0-2.5米，单个扇形段压下量为4mm-12.5mm；

在进行第二阶段压下时，扇形段压下率设定为2-10mm/m，单个扇形段压下量为4mm-25mm，第二阶段内扇形段数量≥2个，完成宽厚板坯连铸坯的两阶段连续动态重压下。

其中，所述的宽厚板坯断面厚度≥150mm，宽度≥1000mm，适用钢种为中碳钢、低碳钢、包晶钢、中碳合金钢、低碳合金钢中的一种。

当宽厚板坯连铸机受限于液压系统压力无法达到预定压下量时，按扇形段的最大压坯能力压坯。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明技术方案中，压下终点的确定是基于当铸坯内外温差较小时，内外温度梯度已不足以保证铸坯表面压下量能充分传递至铸坯心部，因此压下终点为铸坯内部中心温度与表面中心温度的温差小于等于200℃位置处。

本发明的两阶段重压下是基于第一阶段位于铸坯未完全凝固区域内，此时压下能够有效改善铸坯偏析缺陷；第二阶段位于铸坯凝固终点及完全完成凝固后，此时进行大压下量实施能够充分利用铸坯内外温差，显著改善中心疏松，提升铸坯致密度。

本发明针对大方坯连铸机与宽厚板连铸机的各自特点，提供一种两阶段连续动态重压下的方法，给出了重压下工艺实施的具体工艺参数设计方法，包括压下区间的选择、划分以及压下量的设计。本发明过在第一阶段压下改善了铸坯偏析缺陷，在第二阶段的持续压下改善铸坯的疏松缺陷，从而实现了铸坯偏析与疏松的同步改善。

附图说明

图1是本发明实施例1中GCr15大方坯内部中心温度与表面中心温度变化图；

图2是本发明实施例1中经两阶段重压下的大方坯与未经两阶段重压下的大方坯的低倍横切片对比图片；

其中：(a)未经两阶段重压下的大方坯横切片；(b)本实施例经两阶段重压下的大方坯横切片；(c)未经两阶段重压下的大方坯加工成轧材的横切片；(d)本实施例经两阶段重压下的大方坯加工成轧材的横切片；

图3是本发明实施例2的中经两阶段重压下的宽厚板坯与未经两阶段重压下的宽厚板坯在宽向1/4位置处低倍横切片对比图；

其中：(a)未经两阶段重压下的宽厚板坯横切片；(b)本实施例经两阶段重压下的宽厚板坯横切片。

具体实施方式

实施例1

本实施例中某大方坯连铸机断面尺寸380mm×490mm，空冷区有12台拉矫机机架，采用0.45m/min的拉速浇铸轴承钢GCr15时，压下起点位于3#拉矫机位置处，大方坯内部中心温度与表面中心温度变化图如图1所示，从图1可以看出压下终点为铸坯内部中心温度与表面温差≤200℃位置处，即9#拉矫机处，凝固终点位于7#与8#拉矫机机架之间；

第一阶段压下为3#-6#拉矫机，第二阶段压下为7#-9#拉矫机，各拉矫机压下量分布如下表所示。

表1各拉矫机压下量工艺(mm)

经两阶段重压下的大方坯与未经两阶段重压下的大方坯的低倍横切片对比图片如图2所示，从图2中可以看出实施本发明的两阶段连续动态重压下供以后，铸坯中心缩孔得到显著改善，铸坯质量得到大幅改进，将其制成轧材后轧材中心偏析大幅提升，铸坯和制成的棒材的探伤合格率显著提升。

实施例2

某宽厚板连铸机断面尺寸280mm×1800mm，水平段由5个扇形段组成，即第9#-13#段。扇形段长度2.1m，以0.85m/min的拉速生产Q345时，凝固终点在10#扇形段内；

第一阶段压下为9#扇形段，第二阶段压下为10#、11#扇形段，各扇形段压下量设定如表2所示。

表2各扇形段压下量工艺(mm)

本实施例经两阶段重压下的宽厚板坯与未经两阶段重压下的宽厚板坯在宽向1/4位置处低倍横切片对比图如图3所示，从图3中可以看出本发明的两阶段连续动态重压下工艺实施后铸坯内部质量得到显著改善，偏析线明显消除，大幅提升了铸坯致密度。对于50mm的厚热轧板无轧后堆冷条件下探伤合格率由原来的不足20％提升至100％。

Claims (6)

1.一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，其特征在于所述的连铸坯是大方坯，按照以下步骤进行：

采用n台大方坯连铸拉矫机进行压下，其中压下起点位置处是大方坯中心固相率fs≥0.6的位置，压下终点为铸坯内部中心温度与表面温差≤200℃位置处，大方坯凝固终点位于第m台与第m+1台拉矫机之间；

从压下起点的第一台拉矫机至第m-1台拉矫机的压下为第一阶段压下，控制第一阶段压下总压下量10-20mm，第一阶段处于大方坯的未完全凝固区域内，在此区域内坯壳厚度随距结晶器位置的后移而增长，且符合平方根定律，因此各拉矫机的压下量R成逐步倍增关系，即第i台拉矫机压下量为第i-1台拉矫机压下量的a_i倍：R₂＝a₂·R₁，R₃＝a₃·R₂，R₄＝a₄·R₃……R_i＝a_i·R_i-1，其中i≥2，a_i取1.2-2.0；

从第m台拉矫机至压下终点前最后一台拉矫机的压下为第二阶段压下，第二阶段内拉矫机数量≥2台，每台拉矫机压下量≥5mm，第二阶段总压下量15-20mm，完成了大方连铸坯的两阶段连续动态重压下。

2.根据权利要求1所述的一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，其特征在于所述的大方坯断面尺寸≥200mm×200mm，大方坯钢种为中碳钢、高碳钢、中碳合金钢、高碳合金钢中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，其特征在于所述的拉矫机为5-12台，具有远程辊缝可调功能，单台拉矫机的最大压下力在18kN-20kN范围内，最大压下量≥5mm，控制拉矫机的液压系统压力为18MPa-21MPa，当所述的单台拉矫机最大压下量无法达到5mm时，按18-21MPa压力压坯。

4.一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，其特征在于所述的连铸坯是宽厚板坯，按照以下步骤进行：

宽厚板坯连铸机的扇形段压下起点位置处是宽厚板坯水平段中心固相率fs≥0.6的位置，以凝固终点作为第一阶段压下与第二阶段压下的分界，压下终点为铸坯内部中心温度与表面温差≤200℃位置处，当凝固终点落在某个扇形段内时，该扇形段按第二阶段压下工艺执行，出口辊缝保证该扇形段压下率≥4mm/m；

在进行第一阶段压下时，扇形段压下率设定为2-5mm/m，即扇形段长度方向上每米压下2-5mm，扇形段长度为2.0-2.5米，单个扇形段压下量为4mm-12.5mm；

在进行第二阶段压下时，扇形段压下率设定为2-10mm/m，单个扇形段压下量为4mm-25mm，第二阶段内扇形段数量≥2个，完成宽厚板坯连铸坯的两阶段连续动态重压下。

5.根据权利要求4所述的一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，其特征在于所述的宽厚板坯断面厚度≥150mm，宽度≥1000mm，适用钢种为中碳钢、低碳钢、包晶钢、中碳合金钢、低碳合金钢中的一种。

6.根据权利要求4所述的一种连铸坯两阶段连续动态重压下的方法，其特征在于当宽厚板坯连铸机受限于液压系统压力无法达到预定压下量时，按扇形段的最大压坯能力压坯。