一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法
【專利摘要】本發明屬于連鑄生產領域，具體涉及一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法。本發明針對大方坯連鑄機與寬厚板連鑄機的各自特點，提供一種兩階段連續動態重壓下的方法，給出了重壓下工藝實施的具體工藝參數設計方法，包括壓下區間的選擇、劃分以及壓下量的設計。本發明過在第一階段壓下改善了鑄坯偏析缺陷，在第二階段的持續壓下改善鑄坯的疏松缺陷，從而實現了鑄坯偏析與疏松的同步改善。
【專利說明】
一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法
技術領域
[0001] 本發明屬于連鑄生產領域，具體涉及一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法。
【背景技術】
[0002] 大斷面方坯連鑄機、寬厚板坯連鑄機能替代傳統模鑄，生產對乳制壓縮比要求嚴 格的連鑄坯，其金屬收得率可提高10%以上，噸鋼能耗可降低25%以上，且具有成分均勻穩 定、表面質量良好等優點，能顯著提高大規格鑄坯產品的性能。然而，隨著鑄坯斷面尺寸的 增加，其內部冷卻條件明顯惡化，凝固組織中柱狀晶發達，枝晶間富含溶質偏析元素的殘余 鋼液流動趨于平衡，導致鑄坯偏析、疏松和縮孔缺陷愈加嚴重。這些缺陷在后繼加熱、乳制 過程中又難以有效消除，從而影響了最終產品質量。
[0003] 凝固末端輕壓下技術是改善鑄坯中心偏析與疏松的有效手段，已經成為新建連鑄 機的普遍配備技術。大方坯凝固末端輕壓下主要依靠空冷區拉矯機壓下完成，輕壓下的單 輥壓下量一般不超過5mm，壓下總量一般不超過15mm。
[0004] 然而，隨著鑄坯斷面的增加，壓下量向鑄坯心部的滲透效率明顯降低，常規輕壓下 的壓下量已不能完全補償凝固收縮。與此同時，鑄坯凝固末期，鑄坯表面與心部形成了天然 的溫度梯度(高達500°C以上），若在此時進行大變形量壓下，壓下量向心部的滲透效率遠超 過粗乳過程(粗乳過程鑄坯為均溫坯），從而可達到焊合凝固縮孔，甚至細化心部奧氏體晶 粒的工藝效果。根據這一理念，國際上已有少數國家對大方坯連鑄機進行了改進升級，提出 了凝固末端重壓下技術。連鑄坯凝固末端重壓下技術可實現壓下總量25mm以上的壓下，遠 超過輕壓下的壓下總量，從而達到焊合凝固縮孔的工藝效果。
[0005]目前連鑄坯凝固末端重壓下技術采用多種技術模式實現，例如日本川崎制鐵提出 了大方還凝固末端的Continuous Forging(連續鍛壓）技術，該技術通過在凝固末端安裝 一對砧板實現對鑄坯的連續鍛壓，從而改善鑄坯中心疏松。日本新日鐵提出了NS Bloom Large Reduction Technology!；新日鐵大方還重壓下技術），其通過在鑄還剛剛凝固位置處 安裝一對類似粗乳機的凸型輥，實現重壓下的實施。韓國浦項的POSharp技術采用扇形段形 式完成凝固末端重壓下的實施，其壓下區間在f s=0.05-0.6范圍，壓下率5-20mm/m。此外，住 友金屬的PCCS技術也采用單個輥進行10_左右的壓下，以完成板坯凝固末端重壓下過程。
[0006] 川崎制鐵的連續鍛壓技術、新日鐵的大方坯重壓下技術以及住友金屬的PCCS技 術，均是采用單個設備在較短范圍內完成重壓下的一次性實施，因此其需要較強的設備壓 下能力。浦項的POSharp技術雖然采用扇形段結構完成，但其扇形段也為固定方式，安裝在 固定位置。各重壓下技術提出的壓下位置不盡相同，但多未給出具體位置。實際上，由于凝 固末端隨拉速、鋼種、過熱度、斷面尺寸的不同而大相徑庭，因此在固定位置壓下顯然不能 最大限度發揮工藝合理性。

【發明內容】

[0007] 針對現有技術存在的問題，本發明提供一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方 法，目的是針對大方坯連鑄機與寬厚板坯連鑄機的各自特點，改善凝固末端溶質偏析與疏 松，提升鑄坯致密度。
[0008] 本發明的連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法，所述的連鑄坯是大方坯，按照以 下步驟進行： 采用n臺大方坯連鑄拉矯機進行壓下，其中壓下起點位置處是大方坯中心固相率fs多 0.6的位置，壓下終點為鑄坯內部中心溫度與表面溫差<200°C位置處，大方坯凝固終點位 于第m臺與第m+1臺拉矯機之間； 從壓下起點的第一臺拉矯機至第m-1臺拉矯機的壓下為第一階段壓下，控制第一階段 壓下總壓下量10_20_，第一階段處于大方坯的未完全凝固區域內，在此區域內坯殼厚度隨 距結晶器位置的后移而增長，且符合平方根定律，因此各拉矯機的壓下量R成逐步倍增關 系，即第i臺拉矯機壓下量為第i-1臺拉矯機壓下量的ai倍：?心，心= a4 ? R3......74-j ? 7? 其中 , ai取1 ? 2-2 ? 0 ; 從第m臺拉矯機至壓下終點前最后一臺拉矯機的壓下為第二階段壓下，第二階段內拉 矯機數量多2臺，每臺拉矯機壓下量多5mm，第二階段總壓下量15-20mm，完成了大方連鑄還 的兩階段連續動態重壓下。
[0009] 其中，所述的大方坯斷面尺寸彡200mmX 200mm，大方坯鋼種為中、高碳鋼與中、高 碳合金鋼。
[0010] 所述的拉矯機為5-12臺，具有遠程輥縫可調功能，單臺拉矯機的最大壓下力在 18kN-20kN范圍內，最大壓下量多5mm，控制拉矯機的液壓系統壓力為18MPa-2 IMPa，當所述 的單臺拉矯機壓下量無法達到5mm時，按18-21MPa壓力壓坯。
[0011] 本發明的連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法，所述的連鑄坯是寬厚板坯，按照 以下步驟進行： 寬厚板坯連鑄機的扇形段壓下起點位置處是寬厚板坯水平段中心固相率fs多0.6的位 置，以凝固終點作為第一階段壓下與第二階段壓下的分界，壓下終點為鑄坯內部中心溫度 與表面溫差<200°C位置處，當凝固終點落在某個扇形段內時，該扇形段按第二階段壓下工 藝執行，出口輥縫保證該扇形段壓下率彡 在進行第一階段壓下時，扇形段壓下率設定為2-5mm/m，即扇形段長度方向上每米壓下 2-5mm，扇形段長度為2.0-2.5米，單個扇形段壓下量為4mm-12.5mm; 在進行第二階段壓下時，扇形段壓下率設定為2-10mm/m，單個扇形段壓下量為4mm-25_，第二階段內扇形段數量多2個，完成寬厚板坯連鑄坯的兩階段連續動態重壓下。
[0012] 其中，所述的寬厚板還斷面厚度多150mm，寬度多1000mm，適用鋼種為中、低碳鋼、 包晶鋼、中低碳合金鋼。
[0013] 當寬厚板坯連鑄機受限于液壓系統壓力無法達到預定壓下量時，按扇形段的最大 壓坯能力壓坯。
[0014] 與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是： 本發明技術方案中，壓下終點的確定是基于當鑄坯內外溫差較小時，內外溫度梯度已 不足以保證鑄坯表面壓下量能充分傳遞至鑄坯心部，因此壓下終點為鑄坯內部中心溫度與 表面中心溫度的溫差小于等于200°C位置處。
[0015] 本發明的兩階段重壓下是基于第一階段位于鑄坯未完全凝固區域內，此時壓下能 夠有效改善鑄坯偏析缺陷；第二階段位于鑄坯凝固終點及完全完成凝固后，此時進行大壓 下量實施能夠充分利用鑄坯內外溫差，顯著改善中心疏松，提升鑄坯致密度。
[0016] 本發明針對大方坯連鑄機與寬厚板連鑄機的各自特點，提供一種兩階段連續動態 重壓下的方法，給出了重壓下工藝實施的具體工藝參數設計方法，包括壓下區間的選擇、劃 分以及壓下量的設計。本發明過在第一階段壓下改善了鑄坯偏析缺陷，在第二階段的持續 壓下改善鑄還的疏松缺陷，從而實現了鑄還偏析與疏松的同步改善。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明實施例1中GCrl5大方坯內部中心溫度與表面中心溫度變化圖； 圖2是本發明實施例1中經兩階段重壓下的大方坯與未經兩階段重壓下的大方坯的低 倍橫切片對比圖片； 其中：（a)未經兩階段重壓下的大方坯橫切片；（b)本實施例經兩階段重壓下的大方坯 橫切片；（c)未經兩階段重壓下的大方坯加工成乳材的橫切片；（d)本實施例經兩階段重壓 下的大方坯加工成乳材的橫切片； 圖3是本發明實施例2的中經兩階段重壓下的寬厚板坯與未經兩階段重壓下的寬厚板 坯在寬向1/4位置處低倍橫切片對比圖； 其中：（a)未經兩階段重壓下的寬厚板坯橫切片；（b)本實施例經兩階段重壓下的寬厚 板坯橫切片。
【具體實施方式】 [0018] 實施例1 本實施例中某大方坯連鑄機斷面尺寸380mmX 490mm，空冷區有12臺拉矯機機架，采用 0.45m/min的拉速澆鑄軸承鋼GCr 15時，壓下起點位于3#拉矯機位置處，大方坯內部中心溫 度與表面中心溫度變化圖如圖1所示，從圖1可以看出壓下終點為鑄坯內部中心溫度與表面 溫差<200°C位置處，即9#拉矯機處，凝固終點位于7#與8#拉矯機機架之間； 第一階段壓下為3#_6#拉矯機，第二階段壓下為7#_9#拉矯機，各拉矯機壓下量分布如 下表所示。
[0019] 表1各拉矯機壓下量工藝(_)
經兩階段重壓下的大方坯與未經兩階段重壓下的大方坯的低倍橫切片對比圖片如圖2 所示，從圖2中可以看出實施本發明的兩階段連續動態重壓下供以后，鑄坯中心縮孔得到顯 著改善，鑄坯質量得到大幅改進，將其制成乳材后乳材中心偏析大幅提升，鑄坯和制成的棒 材的探傷合格率顯著提升。
[0020] 實施例2 某寬厚板連鑄機斷面尺寸280mm X 1800mm，水平段由5個扇形段組成，即第9#-13#段。扇 形段長度2.1m，以0.85m/min的拉速生產Q345時，凝固終點在10#扇形段內； 第一階段壓下為9#扇形段，第二階段壓下為10#、11#扇形段，各扇形段壓下量設定如表 2所示。
[0021] 表2各扇形段壓下量工藝（mm)
本實施例經兩階段重壓下的寬厚板坯與未經兩階段重壓下的寬厚板坯在寬向1/4位置 處低倍橫切片對比圖如圖3所示，從圖3中可以看出本發明的兩階段連續動態重壓下工藝實 施后鑄坯內部質量得到顯著改善，偏析線明顯消除，大幅提升了鑄坯致密度。對于50mm的厚 熱乳板無乳后堆冷條件下探傷合格率由原來的不足20%提升至100%。
【主權項】
1. 一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法，其特征在于所述的連鑄坯是大方坯，按 照以下步驟進行： 采用η臺大方坯連鑄拉矯機進行壓下，其中壓下起點位置處是大方坯中心固相率fs多 0.6的位置，壓下終點為鑄坯內部中心溫度與表面溫差<200°C位置處，大方坯凝固終點位 于第m臺與第m+Ι臺拉矯機之間； 從壓下起點的第一臺拉矯機至第m-1臺拉矯機的壓下為第一階段壓下，控制第一階段 壓下總壓下量10_20_，第一階段處于大方坯的未完全凝固區域內，在此區域內坯殼厚度隨 距結晶器位置的后移而增長，且符合平方根定律，因此各拉矯機的壓下量R成逐步倍增關 系，即第i臺拉矯機壓下量為第i-Ι臺拉矯機壓下量的ai倍· R.3......74-1 · 74，其中 i 此取 1 · 2-2 · 0; 從第m臺拉矯機至壓下終點前最后一臺拉矯機的壓下為第二階段壓下，第二階段內拉 矯機數量多2臺，每臺拉矯機壓下量多5mm，第二階段總壓下量15-20mm，完成了大方連鑄還 的兩階段連續動態重壓下。2. 根據權利要求1所述的一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法，其特征在于所述 的大方坯斷面尺寸彡200mm X 200mm，大方坯鋼種為中、高碳鋼與中、高碳合金鋼。3. 根據權利要求1所述的一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法，其特征在于所述 的拉矯機為5-12臺，具有遠程輥縫可調功能，單臺拉矯機的最大壓下力在18kN-20kN范圍 內，最大壓下量多5mm，控制拉矯機的液壓系統壓力為18MPa-2IMPa，當所述的單臺拉矯機壓 下量無法達到5mm時，按18-2 IMPa壓力壓還。4. 一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法，其特征在于所述的連鑄坯是寬厚板坯， 按照以下步驟進行： 寬厚板坯連鑄機的扇形段壓下起點位置處是寬厚板坯水平段中心固相率fs多0.6的位 置，以凝固終點作為第一階段壓下與第二階段壓下的分界，壓下終點為鑄坯內部中心溫度 與表面溫差<200°C位置處，當凝固終點落在某個扇形段內時，該扇形段按第二階段壓下工 藝執行，出口輥縫保證該扇形段壓下率彡 在進行第一階段壓下時，扇形段壓下率設定為2_5mm/m，即扇形段長度方向上每米壓下 2-5mm，扇形段長度為2.0-2.5米，單個扇形段壓下量為4mm-12.5mm; 在進行第二階段壓下時，扇形段壓下率設定為2-10mm/m，單個扇形段壓下量為4mm-25_，第二階段內扇形段數量多2個，完成寬厚板坯連鑄坯的兩階段連續動態重壓下。5. 根據權利要求4所述的一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法，其特征在于所述 的寬厚板還斷面厚度多150mm，寬度多1000mm，適用鋼種為中、低碳鋼、包晶鋼、中低碳合金 鋼。6. 根據權利要求4所述的一種連鑄坯兩階段連續動態重壓下的方法，其特征在于當寬 厚板坯連鑄機受限于液壓系統壓力無法達到預定壓下量時，按扇形段的最大壓坯能力壓 坯。
【文檔編號】B22D11/12GK106001476SQ201610551771
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月14日
【發明人】祭程, 朱苗勇
【申請人】東北大學