高尚偉　任寶祥　陳煥建

研究了山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司第二煉鋼車(chē)間方坯連鑄機(jī)的拉速、比水量、過(guò)熱度、結(jié)晶器電磁攪拌對(duì)高碳鋼小方坯中心縮孔、中心偏析、中間裂紋的影響。優(yōu)化了工藝參數(shù),并提出了進(jìn)一步提高方坯內(nèi)部質(zhì)量的措施。

中碳鋼;小方坯;中心偏析;中心縮孔;結(jié)晶器電磁攪拌

隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展強(qiáng)大,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐漸加劇,對(duì)鋼材的品種結(jié)構(gòu)和質(zhì)量實(shí)物水平提出了新的要求。目前,我國(guó)許多煉鋼廠(chǎng)致力于用小方坯連鑄機(jī)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中高碳鋼,我二煉鋼車(chē)間同樣也開(kāi)始生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中高碳鋼,并對(duì)各種工藝參數(shù)對(duì)方坯中心缺陷的影響進(jìn)行了一系列研究。

1.中碳鋼生產(chǎn)的工藝流程與鑄機(jī)參數(shù)

工藝流程。60t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→65T鋼包精煉爐→四機(jī)四流方坯連鑄機(jī)→高線(xiàn)。

主要工藝參數(shù)。轉(zhuǎn)爐、LF爐、方坯連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)見(jiàn)表1、表2、表3:

試樣加工方法。考慮到試樣所取的代表性與準(zhǔn)確性,防止因加工帶來(lái)的偶然性,為此,針對(duì)不同工藝條件在250mm長(zhǎng)的鑄坯上連續(xù)截取橫向試樣,并另外取400mm鑄坯做縱剖試樣。

檢驗(yàn)內(nèi)容?？v橫樣低倍組織檢驗(yàn)。橫向評(píng)級(jí)參閱YB/T1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》,縱向低倍評(píng)級(jí)根據(jù)實(shí)際縮孔大小進(jìn)行評(píng)級(jí)。中心偏析的測(cè)定。用5mm的鉆頭在連續(xù)的橫向試樣上鉆取試樣,分析碳的含量,用偏析指數(shù)代表橫向樣的宏觀偏析程度。偏析指數(shù)CSI表示為:

。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

二冷強(qiáng)度對(duì)低倍組織的影響。通過(guò)對(duì)不同冷卻強(qiáng)度下40Cr鋼縱向低倍組織分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)酸浸檢驗(yàn)得到的鑄坯縱向和橫向低倍情況知,在電磁攪拌使用時(shí),隨著冷卻強(qiáng)度的增大,鑄坯中心偏析得到了改善,中心縮孔減小,并且較均勻。但是一旦冷卻強(qiáng)度增大到一定程度,反而內(nèi)部縮孔嚴(yán)重,且中間裂紋嚴(yán)重。這可能由于冷卻強(qiáng)度太大,柱狀晶充分發(fā)展,形成的縮孔得不到鋼液的補(bǔ)充所致。中間裂紋嚴(yán)重是由于冷卻段較短,過(guò)大的冷卻強(qiáng)度使鑄坯出二冷段后回溫嚴(yán)重所致,比水量較大的鑄坯中心偏析及中心縮孔輕微。

拉速的影響。對(duì)于同一爐鋼、不同流次所做的低倍檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉速提高后中心縮孔較嚴(yán)重,并且縮孔是大小不均,形成了局部的穿孔。隨著拉速的降低,縮孔逐漸均勻減小,中心偏析也減輕。這可能與拉速較高,柱狀晶較發(fā)達(dá),液相穴較長(zhǎng),中心得不到充分補(bǔ)縮有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn),在過(guò)熱度25℃,拉速穩(wěn)定在1.65m/min較合適。中心偏析和中心縮孔有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,縮孔嚴(yán)重的鑄坯偏析一般也較嚴(yán)重,因此拉速對(duì)中心偏析影響也較大。

過(guò)熱度的影響。40Cr鋼不同過(guò)熱度下鑄坯的中心偏析情況見(jiàn)表6。

4.結(jié)論及措施

隨拉速降低,鑄坯中心偏析和中心疏松得到改善。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要及鑄坯中心缺陷,在目前工況條件下,拉速控制在1.65m/min,且盡量保持穩(wěn)定;針對(duì)目前工況,結(jié)晶器水量采用1800~ 1900L/min,二冷水采用5#曲線(xiàn)(比水量0.45L/kg),有利于改善中心疏松與偏析;M-EMS對(duì)中心偏析、中心疏松和中心縮孔影響大。在電磁攪拌出現(xiàn)故障時(shí)盡量不生產(chǎn)中碳鋼系列,如果在生產(chǎn)過(guò)程中遇到結(jié)晶器電磁攪拌出現(xiàn)故障,要采用低速澆注≤1.55m/min,采用較小的比水量(0.4L/kg),以減少?zèng)]有電磁攪拌的影響。

為進(jìn)一步改善鑄坯質(zhì)量,還可采取進(jìn)一步措施:進(jìn)一步延長(zhǎng)二冷段長(zhǎng)度,使鑄坯冷卻均勻,控制合適的降溫速度,防止中間裂紋出現(xiàn),利用凝固收縮,減少中心疏松。重新確定末端電磁攪拌的最佳位置,進(jìn)一步改善中心質(zhì)量。優(yōu)化生產(chǎn)組織,保證成品成分穩(wěn)定性,降低中包鋼水過(guò)熱度,進(jìn)行恒速澆注,避免液相穴的頻繁變化,以改善和穩(wěn)定中心偏析,從而保證鑄坯質(zhì)量。