動態輕壓下改善簾線鋼中心偏析①

2016-09-23 08:44:54徐國慶譚建平冀秀梅葛秀欣

現代冶金 2016年4期

徐國慶，譚建平，冀秀梅，葛秀欣

(1.江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇江陰　214400; 2. 中冶京誠工程技術有限公司，北京　100176)

動態輕壓下改善簾線鋼中心偏析①

徐國慶1，譚建平1，冀秀梅1，葛秀欣2

(1.江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇江陰214400; 2. 中冶京誠工程技術有限公司，北京100176)

介紹了簾線鋼的連鑄輕壓下試驗及對比數據，找出了最佳輕壓下參數，以改善連鑄坯內部疏松及偏析，最終改善簾線鋼盤條的偏析。

簾線鋼；連鑄坯；碳偏析指數；拉拔

引　言

江陰興澄特種鋼鐵有限公司布局品種結構調整，改造完成一條7機7流方圓坯連鑄機，方坯主要規格為200 mm×200 mm、240 mm×240 mm，生產的主要品種有軸承鋼、簾線鋼、管坯鋼、彈簧鋼等，該連鑄機由中冶京誠工程技術有限公司設計，配備了液面自動控制、液壓振動、電磁攪拌、輕壓下等功能。

簾線鋼盤條用于生產子午輪胎橡膠骨架簾線、膠管鋼絲過程中，盤條需經過粗拉、中拉、濕拉共幾十道次拉拔，產成直徑0.15～0.38 mm的黃銅細絲，再經過捻股而成[1]所需產品。生產過程對鋼的純凈度、組織和性能有很高要求，盤條表面缺陷和內部缺陷都會導致拉拔或捻股時斷絲。高碳鋼盤條斷裂問題前人已分析較多[2～5]，連鑄坯內部偏析是盤條粗拉斷絲的主要原因。

1　輕壓下試驗

1.1試驗條件

連鑄機條件為：連鑄機為R12 m全弧形，連續矯直，連鑄坯斷面為240 mm×240 mm；采用全封閉無氧化保護澆注、結晶器液面自動控制、二冷氣霧冷卻、(M + F) - EMS復合式電磁攪拌、液面自動控制、末端輕壓下等技術。

主要工藝參數：試驗鋼種SWRH82A，化學成分如表1所示；拉速1.0 m /min；二冷比水量0. 4 L /kg；鋼水過熱度20～35 ℃；輕壓下總壓下量11 mm；結合不使用輕壓下連鑄坯作對比試驗，機架位置分布如表2所示。

表1　SWRH82A化學成分/%

表2　機架位置分布

1.2試驗過程

開澆后待連鑄坯進入拉矯機時開始進行輥縫標定，測出每個機架輥縫后，先給每個機架設定固定壓下量，采集壓力傳感器壓力反饋信息，并及時統計分析連鑄坯內部凝固情況，結合凝固傳熱模型的在線計算結果，設置分配好的壓下量。

試驗過程中分別安排取對比試驗縱剖樣，樣長600 mm，進行縱剖樣低倍及間隔2 cm鉆樣分析，如圖1所示。

圖1縱剖樣取樣示意圖

1.3壓下位置

經多年研究，目前一致認為，中心偏析和疏松發生在凝固末端的液固兩相區內。凝固末端兩相區如圖2所示。

圖2　連鑄坯凝固末端兩相區示意圖

采用中心固相率(fs)來劃分兩相區分布，由圖2可知，從fs=0到fs=1處，鋼液的雜質元素含量越來越大。q2區內由于固相率小，流動阻力小，凝固收縮可以通過左端非濃化鋼液的流動來補償。q1區內凝固收縮可得到q2區內濃化鋼液的補充，但由于在q1內固相率較大，流動阻力變大，補充不充分。而在p區內殘余濃縮鋼液被枝晶網封閉起來，凝固收縮時將得不到q1區鋼液的補充。因此，q2區流動將不會造成中心偏析的形成，反而均勻了該區內的溶質分布。q1區的收縮形成的負壓將導致富集雜質元素鋼液的集中，從而促進中心偏析的形成。p區的凝固收縮因沒有鋼液的補充將形成疏松。經分析確定，本試驗的壓下位置中心固相率fs為0.3～0.85。

2　結果及討論

2.1輕壓下對偏析的影響

從所取的縱剖樣低倍圖來看，未使用輕壓下明顯存在中心線偏析，并且存在小縮孔。而使用輕壓下的中心線偏析消失，但也有小縮孔，這說明后面的補縮壓下量還不足，可以考慮后面機架加大壓下量。同時連鑄坯低倍試樣四邊未發現任何皮下裂紋，試樣未見中間裂紋，說明壓下率選擇合理。使用輕壓下的縱剖樣低倍如圖3所示，未輕壓下的縱剖樣低倍如圖4所示。

圖3　使用輕壓下的縱剖樣低倍圖

圖4　未輕壓下的縱剖樣低倍圖

通過對縱剖樣低倍中心線鉆樣分析，得出碳偏析指數。其定義為CSI=Ci/Co，其中CSI為碳偏析指數，Ci為取樣點的分析成分，Co為熔煉成分。圖5為兩縱剖樣中心線碳偏析分布情況，可見使用輕壓下的明顯優于未輕壓下的，使用輕壓下的碳偏析指數在0.93～1.08之間，而未輕壓下的碳偏析指數在0.83～1.29之間。

圖5　碳偏析指數對比

2.2過熱度對偏析的影響

連鑄過熱度是保證連鑄產量和連鑄坯質量的關鍵工藝參數之一，在生產中如果連鑄鋼水過熱度太低，水口易發生堵塞甚至凍結；而連鑄鋼水過熱度太高，則使連鑄坯中心偏析加重，甚至誘發拉漏事故，或者因形成的坯殼較薄而出現裂紋，并使柱狀晶得到發展。因此，連鑄鋼水的過熱度直接影響鋼水凝固情況，進而影響凝固后的連鑄坯表面質量、初生坯殼生長的均勻性以及連鑄坯的內部質量。但統計分析得出，簾線鋼生產過熱度控制在20～35 ℃內，連鑄坯碳偏析指數沒有明顯變化，如圖6所示。