中碳鋼方坯連鑄機工藝

高尚偉　任寶祥　陳煥建

研究了山東石橫特鋼集團有限公司第二煉鋼車間方坯連鑄機的拉速、比水量、過熱度、結晶器電磁攪拌對高碳鋼小方坯中心縮孔、中心偏析、中間裂紋的影響。優化了工藝參數,并提出了進一步提高方坯內部質量的措施。

中碳鋼;小方坯;中心偏析;中心縮孔;結晶器電磁攪拌

隨著我國鋼鐵工業的發展強大,市場競爭逐漸加劇,對鋼材的品種結構和質量實物水平提出了新的要求。目前,我國許多煉鋼廠致力于用小方坯連鑄機生產優質中高碳鋼,我二煉鋼車間同樣也開始生產優質中高碳鋼,并對各種工藝參數對方坯中心缺陷的影響進行了一系列研究。

1.中碳鋼生產的工藝流程與鑄機參數

工藝流程。60t頂底復吹轉爐→65T鋼包精煉爐→四機四流方坯連鑄機→高線。

主要工藝參數。轉爐、LF爐、方坯連鑄機的主要工藝參數見表1、表2、表3:

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

檢驗內容。縱橫樣低倍組織檢驗。橫向評級參閱YB/T1999《優質碳素結構鋼和合金結構鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評級圖》,縱向低倍評級根據實際縮孔大小進行評級。中心偏析的測定。用5mm的鉆頭在連續的橫向試樣上鉆取試樣,分析碳的含量,用偏析指數代表橫向樣的宏觀偏析程度。偏析指數CSI表示為:

。

3.實驗結果及分析

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

拉速的影響。對于同一爐鋼、不同流次所做的低倍檢驗發現拉速提高后中心縮孔較嚴重,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,柱狀晶較發達,液相穴較長,中心得不到充分補縮有關。根據實驗,在過熱度25℃,拉速穩定在1.65m/min較合適。中心偏析和中心縮孔有一定的對應關系,縮孔嚴重的鑄坯偏析一般也較嚴重,因此拉速對中心偏析影響也較大。

過熱度的影響。40Cr鋼不同過熱度下鑄坯的中心偏析情況見表6。

4.結論及措施

隨拉速降低,鑄坯中心偏析和中心疏松得到改善。結合現場生產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,且盡量保持穩定;針對目前工況,結晶器水量采用1800~ 1900L/min,二冷水采用5#曲線(比水量0.45L/kg),有利于改善中心疏松與偏析;M-EMS對中心偏析、中心疏松和中心縮孔影響大。在電磁攪拌出現故障時盡量不生產中碳鋼系列,如果在生產過程中遇到結晶器電磁攪拌出現故障,要采用低速澆注≤1.55m/min,采用較小的比水量(0.4L/kg),以減少沒有電磁攪拌的影響。

為進一步改善鑄坯質量,還可采取進一步措施:進一步延長二冷段長度,使鑄坯冷卻均勻,控制合適的降溫速度,防止中間裂紋出現,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,進一步改善中心質量。優化生產組織,保證成品成分穩定性,降低中包鋼水過熱度,進行恒速澆注,避免液相穴的頻繁變化,以改善和穩定中心偏析,從而保證鑄坯質量。