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      薄板坯連鑄機在線軟壓下淺析

      2013-11-04 07:09:50路占寶
      中國科技信息 2013年13期
      關(guān)鍵詞:壓下量板坯偏析

      路占寶

      河北鋼鐵集團邯鋼連鑄連軋廠

      前言

      邯鋼薄板坯連鑄機共兩臺,在拉鋼過程中四個扇形段均采用軟壓下技術(shù)(liquid core redution,簡稱LCR),結(jié)晶器出口板坯厚度為90mm,經(jīng)過軟壓下處理板坯出扇形4段厚度為70mm,在生產(chǎn)中可根據(jù)鋼種和軋制的需要進行其他厚度調(diào)節(jié),如可在70mm~76.5mm此技術(shù)自使用以來達到了良好的工藝效果。

      一定厚度范圍內(nèi)軟壓下解決了連鑄與連軋之間的厚度匹配問題,在一定程度上減少了軋機的“工作量”,板坯經(jīng)過粗軋機較大壓下量(一般較大壓下量為35mm)的軋制后,進入2#均熱爐到精軋機再進行軋制,保證了薄規(guī)格品種批量生產(chǎn),最薄軋到1.1mm,如現(xiàn)在1250mm寬度板坯可以批量軋制成1.5mm厚度板卷,1500mm寬度板坯可以批量軋制成1.8mm厚度板卷,取得了明顯的經(jīng)濟效益。

      1 薄板坯連鑄機扇形段軟壓下工藝流程

      此生產(chǎn)線采用西馬克設(shè)計的漏斗型結(jié)晶器,早期結(jié)晶器出口厚度為50mm,只依靠全凝固鑄坯直接進行軋制,以后隨著生產(chǎn)線的不斷投入,逐步投入扇形段軟壓下技術(shù),將結(jié)晶器出口厚度從50mm增加到70mm,現(xiàn)在增加到90mm,以利于保護渣的加入、熔化和夾雜上浮,使結(jié)晶器液面更趨于穩(wěn)定,減少鋼液面的波動,從而獲得更好的內(nèi)部質(zhì)量和機械性能。

      結(jié)晶器設(shè)計厚度為90mm,扇形段由4個組成,每個段由活動側(cè)和固定側(cè)構(gòu)成,固定側(cè)裝有液壓缸,分布于上下和兩側(cè),1段下部2個,2、3、4段各有4個,采用裝有位置傳感器的液壓缸進行控制,帶動扇形段形成輥縫,根據(jù)澆注工藝參數(shù)進行調(diào)整,將鑄坯壓到目標厚度,現(xiàn)在常用的目標厚度為70~76.5mm(如圖1所示)。

      圖1 鑄坯壓下示意

      2 軟壓下的工藝原理及效果

      鑄坯出結(jié)晶器后,通過逐漸收縮扇形段的輥縫對坯殼施加擠壓,液芯仍保留在其中,直到全部凝固。在此過程中,在輥的作用下向內(nèi)擠壓鋼水,芯部鋼水呈對流運動,使正在凝固的鋼液產(chǎn)生以下效果:

      1)對流運動使鋼液的成分趨于均勻。

      2)由于壓下產(chǎn)生的對流運動,產(chǎn)生部分偏析鋼液和枝狀晶頭部接觸后將其重熔并被稀釋。

      3)對流運動將游離狀態(tài)晶體送到鑄坯中心位置,形成晶核,促進了液芯凝固。

      4)枝狀晶重熔降低了過熱度,有助于鋼液進一步凝固。

      5)在壓下的終點,通過機械作用,使枝狀晶的端部斷裂,加快晶核化。

      6)此凝固過程中鑄坯等軸晶區(qū)擴大,枝狀晶區(qū)減少,使鑄坯內(nèi)部組織更加致密均勻,減少了軋制產(chǎn)生的裂紋和夾雜等缺陷。

      3 軟壓下對鑄坯質(zhì)量的影響

      1)低倍組織

      帶液芯壓下的薄板坯低倍組織較細密,晶粒明顯變小,沒有中心裂紋,中心部位形成致密的組織無疏松或偏析。

      2)偏析

      采用液芯壓下使薄板坯的宏觀偏析普遍降低。未經(jīng)液芯壓下的鑄坯,中心部位有較大的正偏析;經(jīng)過較小壓下量后,中心偏析降低;若壓下量加大,則成分更趨于穩(wěn)定均勻。但是,液芯壓下后的鑄坯如果發(fā)生鼓肚,則會形成嚴重的中心偏析。

      3)內(nèi)部裂紋

      液芯壓下形成的累加應(yīng)變較小,鑄坯沒有發(fā)現(xiàn)內(nèi)裂紋,不會對鑄坯質(zhì)量造成影響。但如果在壓下過程中其他條件發(fā)生變化,如果在壓下過程中其他條件發(fā)生變化,如扇形段輥子不對中或開度存在偏差,可能使總的應(yīng)變超過臨界值,鑄坯內(nèi)部裂紋的危險性增加。

      4)二次枝晶間距

      由于液芯部分的對流運動,減少了二次結(jié)晶偏析,擴大了等軸晶區(qū)的范圍,二次枝晶間距明顯細小。

      圖2 不同壓下量鑄坯內(nèi)部組織

      5)外形與窄面形狀

      液芯壓下過渡段的長度為2.3m左右,此段板坯厚度略對于目標厚度,窄面形狀外凸,在開澆后在擺式剪處分4次切斷,以不影響后續(xù)軋制。

      4 鑄坯的變形特點

      1)凝固坯殼部分在厚度方向的變化不大。

      2)縱向變形

      實際生產(chǎn)中,連鑄機拉速是恒定的,同時采用小輥徑密排輥可阻止寬面坯殼向坯殼表面鋼的堆積,因此從表面看不到鑄坯縱向伸長,也看不到堆積造成的凸起。

      3)窄面和角部變形

      鑄坯在扇形段內(nèi)受到擠壓和拉伸兩種應(yīng)力的作用,容易造成鑄坯窄面和角部的缺陷,在該區(qū)域產(chǎn)生微裂紋。

      圖3 鑄坯壓下變形

      5 液芯壓下工藝參數(shù)的優(yōu)化

      帶液芯壓下的鑄坯存在形成內(nèi)部裂紋的趨勢,特別是在鑄坯窄面和角部附近及在鑄坯內(nèi)部沿寬度方向的凝固前沿形成拉應(yīng)力,若坯殼彎曲變形引起的應(yīng)變量大于允許值,就可能在鑄坯內(nèi)形成裂紋。這就需要液芯壓下區(qū)域內(nèi)單輥壓下量小于1.5mm,以滿足壓下過程中鑄坯液—固界面的應(yīng)力限制;合理的壓縮量應(yīng)小于30%,目前使用的壓下量為20mm(即從90mm壓到70mm);前期的壓縮速率為0.3~0.5mm/s,后期的壓縮速率較小,在凝固末端接近常規(guī)鑄坯的壓縮速率。

      6 結(jié)語

      目前,扇形段軟壓下作為一種完善的技術(shù)逐步被CSP生產(chǎn)線廣泛采用,通過邯鋼CSP雙線連鑄的實踐經(jīng)驗表明,這是解決連鑄與連軋之間的厚度匹配,提高鑄坯質(zhì)量的有效工藝途徑,能取得良好的經(jīng)濟效益。

      [1]T.EI Gammal 薄板坯連鑄工藝對連續(xù)鑄鋼凝固類型的影響,近終型狀澆注新技術(shù).北京:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院.中國金屬學(xué)會《鋼鐵》編輯部,1991.33.

      [2]Hans Steubel 帶液芯壓下的薄板坯連鑄.冶金和技術(shù),1999,(2):38.

      [3]吳光亮,肖上工.薄板坯連鑄過程中輕壓下對組織與性能的影響.煉鋼,2001,17(3):37~39.

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