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(jié)合某廠板坯連鑄機(jī)的實(shí)際情況，采用射釘法對生產(chǎn)的Q345和模具鋼連鑄坯進(jìn)行凝固規(guī)律計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)有的連鑄專家系統(tǒng)計(jì)算相互驗(yàn)證。根據(jù)連鑄專家系統(tǒng)計(jì)算，計(jì)算得到板坯輕壓下的位置。板坯經(jīng)輕壓下之后，連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量明顯改善。

板坯； 連鑄； 射釘； 輕壓下； 內(nèi)部質(zhì)量

引　言

在板坯連鑄過程中，連鑄坯往往會產(chǎn)生中心疏松和偏析，這嚴(yán)重影響了鋼材的性能。目前，改善連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的措施主要有電磁攪拌、輕壓下等技術(shù)。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?dāng)D回，并補(bǔ)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(zhì)量[1-2]。連鑄坯綜合凝固系數(shù)是連鑄生產(chǎn)中重要的工藝參數(shù)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(nèi)部質(zhì)量。本研究結(jié)合某煉鋼廠連鑄生產(chǎn)的實(shí)際情況，采用射釘法測定了兩個鋼種在連鑄二冷區(qū)內(nèi)的凝固坯殼厚度，計(jì)算了連鑄機(jī)綜合凝固系數(shù)，并結(jié)合專家系統(tǒng)為連鑄輕壓下位置的確定提供可行方案。

1　連鑄工藝參數(shù)

本實(shí)驗(yàn)在某廠的連鑄機(jī)進(jìn)行，其技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2　射釘試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)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(yīng)位置取樣進(jìn)行硫印、低倍檢驗(yàn)分析，確定凝固坯殼厚度。

表1　連鑄工藝參數(shù)

連鑄坯的綜合凝固系數(shù)可由下式計(jì)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(jù)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(shù)(mm/min1/2)。

2.2實(shí)驗(yàn)方法

結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，把射釘槍布置在二冷區(qū)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(wěn)定后，同時擊發(fā)兩只射釘槍，并在釘子射入連鑄坯的位置作上標(biāo)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(jìn)行刨、銑及酸浸處理。

圖1　射釘位置示意圖

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

低倍酸洗情況如圖2所示。由圖可知，在已經(jīng)凝固的坯殼處，釘子保持原樣，周圍沒有硫化物擴(kuò)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(fā)現(xiàn)縮孔，并有一處不同于連鑄坯其它處的凝固區(qū)。

表2　不同鋼種不同斷面的射釘位置

計(jì)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(shù)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(shù)為24.57 mm/min1/2，如表3所示。

圖2　射釘酸洗結(jié)果

表3　射釘坯酸洗分析結(jié)果

試樣編號/參數(shù)拉速/(m·min-1)射釘位置/m坯殼厚度/mm凝固系數(shù)/(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(jì)算結(jié)果分析和討論

S48C計(jì)算條件為拉速0.58 m/min，過熱度20～30 ℃，連鑄坯坯殼厚度實(shí)際測定結(jié)果與連鑄機(jī)專家系統(tǒng)預(yù)測的坯殼厚度結(jié)果及液相穴長度關(guān)系如表4所示。計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果與現(xiàn)場的實(shí)測值比較一致。

3　輕壓下位置的確定及應(yīng)用效果

文獻(xiàn)[4]指出最佳壓下位置為中心固相率在0.3～0.7的區(qū)域，由專家系統(tǒng)計(jì)算出不同固相率(fs=0.3～0.7)對應(yīng)的連鑄坯距結(jié)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(jié)束位置，對應(yīng)為連鑄機(jī)的85～106輥，其他鋼種壓下位置如表5所示。

表4　坯殼厚度計(jì)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(jī)采用末端輕壓下方案生產(chǎn)板坯，連鑄坯的中心疏松和偏析得到明顯改善，質(zhì)量穩(wěn)定，其各項(xiàng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)示意圖如圖3所示。

圖3　低倍質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

4　結(jié)束語

(1)連鑄機(jī)拉速為0.55 ～0.75 m/min時，不同斷面尺寸的Q345鋼二冷區(qū)綜合凝固系數(shù)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(shù)為24.57 mm/min1/2。

(2)采用射釘法對連鑄坯坯殼厚度的測量結(jié)果與連鑄機(jī)專家系統(tǒng)預(yù)測結(jié)果基本一致。

(3)根據(jù)奧鋼聯(lián)提出的壓下位置在中心固相率為0.3～0.7，并結(jié)合計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)的計(jì)算，得出S48C輕壓下開始和結(jié)束位置分別為22.8 m和30.56 m。

(4)實(shí)施輕壓下后，連鑄坯中心疏松和偏析得到改善，低倍質(zhì)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(shù)和輕壓下扇形段[J]. 重型機(jī)械, 1995, (5): 9—11.

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

[3]蔡開科, 程士富. 連續(xù)鑄鋼原理與工藝[M]. 北京: 冶金工業(yè)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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