連鑄板坯輕壓下位置的研究①

宋延成，譚建平，李忠平

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司， 江蘇 江陰　214400)

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連鑄板坯輕壓下位置的研究①

宋延成，譚建平，李忠平

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司， 江蘇 江陰214400)

結合某廠板坯連鑄機的實際情況，采用射釘法對生產的Q345和模具鋼連鑄坯進行凝固規律計算，計算結果與現有的連鑄專家系統計算相互驗證。根據連鑄專家系統計算，計算得到板坯輕壓下的位置。板坯經輕壓下之后，連鑄坯內部質量明顯改善。

板坯； 連鑄； 射釘； 輕壓下； 內部質量

引　言

在板坯連鑄過程中，連鑄坯往往會產生中心疏松和偏析，這嚴重影響了鋼材的性能。目前，改善連鑄坯內部質量的措施主要有電磁攪拌、輕壓下等技術。其中連鑄輕壓下工藝的基本功能是通過壓下力的作用使連鑄坯變形，打斷凝固末端的樹枝晶，可把富集殘余元素的鋼水擠回，并補償連鑄坯一定的收縮，從而形成致密凝固組織，以此來提高連鑄坯質量[1-2]。連鑄坯綜合凝固系數是連鑄生產中重要的工藝參數之一，精確掌握連鑄坯的凝固末端的位置，在合適處施加電磁攪拌和輕壓下，可以顯著提高連鑄坯的內部質量。本研究結合某煉鋼廠連鑄生產的實際情況，采用射釘法測定了兩個鋼種在連鑄二冷區內的凝固坯殼厚度，計算了連鑄機綜合凝固系數，并結合專家系統為連鑄輕壓下位置的確定提供可行方案。

1　連鑄工藝參數

本實驗在某廠的連鑄機進行，其技術參數如表1所示。

2　射釘試驗

2.1試驗原理

射釘法是將帶有示蹤材料(硫化鐵)的鋼釘射入澆鑄條件下特定位置的連鑄坯，通過在相應位置取樣進行硫印、低倍檢驗分析，確定凝固坯殼厚度。

表1　連鑄工藝參數

連鑄坯的綜合凝固系數可由下式計算[3]

式中D為凝固坯殼厚度(mm)，τ為凝固時間(min)。

液相穴長度的確定可以根據下式得出

L=d2v/(4K2)

式中L為液相穴長度(m)，d為連鑄坯斷面厚度(mm)，v為拉速(m/min)，K為綜合凝固系數(mm/min1/2)。

2.2實驗方法

結合現場的實際情況，把射釘槍布置在二冷區的第九段和第十段，分別安裝在連鑄坯寬度1/4，1/2的位置，如圖1和表2所示。待拉速穩定后，同時擊發兩只射釘槍，并在釘子射入連鑄坯的位置作上標記。待連鑄坯完全冷卻后，將試樣用離線火焰切割法切下，對其進行刨、銑及酸浸處理。

圖1　射釘位置示意圖

2.3實驗結果

低倍酸洗情況如圖2所示。由圖可知，在已經凝固的坯殼處，釘子保持原樣，周圍沒有硫化物擴散，也沒有熔化和明顯的變形；到連鑄坯中心附近靠近射釘處發現縮孔，并有一處不同于連鑄坯其它處的凝固區。

表2　不同鋼種不同斷面的射釘位置

計算得到不同斷面尺寸的Q345鋼拉速在0.55～0.75 m/min，液相穴長度為28.76～31.96 m，綜合凝固系數為24.22～24.97 mm/min1/2。斷面為370 mm×2100 mm，拉速為0.52～0.61 m/min的S48C，液相穴長度平均為32.88 m，綜合凝固系數為24.57 mm/min1/2，如表3所示。

圖2　射釘酸洗結果

表3　射釘坯酸洗分析結果

試樣編號/參數拉速/(m·min-1)射釘位置/m坯殼厚度/mm凝固系數/(mm·min-2)液相穴長度/mW2150.5521.615224.2531.99W2140.5521.615224.2531.99W9180.5524.616524.6730.92W9170.5524.616724.9730.19W1860.7521.613024.2228.76W1940.5821.615024.5832.86W1950.5821.615024.5832.86W1960.5824.616024.5732.89W1970.5824.616024.5732.89

2.4計算結果分析和討論

S48C計算條件為拉速0.58 m/min，過熱度20～30 ℃，連鑄坯坯殼厚度實際測定結果與連鑄機專家系統預測的坯殼厚度結果及液相穴長度關系如表4所示。計算機模擬結果與現場的實測值比較一致。

3　輕壓下位置的確定及應用效果

文獻[4]指出最佳壓下位置為中心固相率在0.3～0.7的區域，由專家系統計算出不同固相率(fs=0.3～0.7)對應的連鑄坯距結晶器彎月面的位置，以S48C為例，如圖3所示，在22.8 m和30.56 m之處即為輕壓下開始和結束位置，對應為連鑄機的85～106輥，其他鋼種壓下位置如表5所示。

表4　坯殼厚度計算值與測量值比較

表5　連鑄坯輕壓下位置

鋼種輕壓下位置Q345(370mm×2400mm)78～99輥Q345(370mm×2580mm)80～102輥Q345(300mm×2100mm)83～105輥S48C(370mm×2100mm)85～106輥

連鑄機采用末端輕壓下方案生產板坯，連鑄坯的中心疏松和偏析得到明顯改善，質量穩定，其各項指標統計示意圖如圖3所示。

圖3　低倍質量統計

4　結束語

(1)連鑄機拉速為0.55 ～0.75 m/min時，不同斷面尺寸的Q345鋼二冷區綜合凝固系數為24.22～24.97mm/min1/2，液相穴長度為28.76 ～ 31.96 m；拉速為0.52～0.61 m/min的S48C，液相穴長度平均為32.88 m，綜合凝固系數為24.57 mm/min1/2。

(2)采用射釘法對連鑄坯坯殼厚度的測量結果與連鑄機專家系統預測結果基本一致。

(3)根據奧鋼聯提出的壓下位置在中心固相率為0.3～0.7，并結合計算機專家系統的計算，得出S48C輕壓下開始和結束位置分別為22.8 m和30.56 m。

(4)實施輕壓下后，連鑄坯中心疏松和偏析得到改善，低倍質量明顯提高。

[1]王朝盈, 劉彩玲, 劉光輝. 厚板坯連鑄輕壓下技術和輕壓下扇形段[J]. 重型機械, 1995, (5): 9—11.

[2]閻朝紅, 徐國棟. 3#寬厚板坯連鑄機凝固末端輕壓下技術[J].寶鋼技術. 2008 (4): 63—67.

[3]蔡開科, 程士富. 連續鑄鋼原理與工藝[M]. 北京: 冶金工業出版社, 1994.

[4]Suzuki K, Takahashi K. Mechanical properties of the slabbing mill roll materials at room and elevated temperatures[J].Trans. Iron and Steel Institute of Japan, 1975, 61(3): 371—387.

2016-05-18

宋延成(1972—)，男，工程師。電話：13515197359

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