中碳钢方坯连铸机工艺
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研究了山东石横特钢集团有限公司第二炼钢车间方坯连铸机的拉速、比水量、过热度、结晶器电磁搅拌对高碳钢小方坯中心缩孔、中心偏析、中间裂纹的影响。优化了工艺参数,并提出了进一步提高方坯内部质量的措施。
随着我国钢铁工业的发展强大,市场竞争逐渐加剧,对钢材的品种结构和质量实物水平提出了新的要求。目前,我国许多炼钢厂致力于用小方坯连铸机生产优质中高碳钢,我二炼钢车间同样也开始生产优质中高碳钢,并对各种工艺参数对方坯中心缺陷的影响进行了一系列研究。
1.中碳钢生产的工艺流程与铸机参数
工艺流程。60t顶底复吹转炉65T钢包精炼炉四机四流方坯连铸机高线。
主要工艺参数。转炉、LF炉、方坯连铸机的主要工艺参数见表1、表2、表3:
试样加工方法。考虑到试样所取的代表性与准确性,防止因加工带来的偶然性,为此,针对不同工艺条件在250mm长的铸坯上连续截取横向试样,并另外取400mm铸坯做纵剖试样。
检验内容。纵横样低倍组织检验。横向评级参阅YB/T1999《优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织缺陷评级图》,纵向低倍评级根据实际缩孔大小进行评级。中心偏析的测定。用5mm的钻头在连续的横向试样上钻取试样,分析碳的含量,用偏析指数代表横向样的宏观偏析程度。偏析指数CSI表示为:
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3.实验结果及分析
二冷强度对低倍组织的影响。通过对不同冷却强度下40Cr钢纵向低倍组织分析发现,经过酸浸检验得到的铸坯纵向和横向低倍情况知,在电磁搅拌使用时,随着冷却强度的增大,铸坯中心偏析得到了改善,中心缩孔减小,并且较均匀。但是一旦冷却强度增大到一定程度,反而内部缩孔严重,且中间裂纹严重。这可能由于冷却强度太大,柱状晶充分发展,形成的缩孔得不到钢液的补充所致。中间裂纹严重是由于冷却段较短,过大的冷却强度使铸坯出二冷段后回温严重所致,比水量较大的铸坯中心偏析及中心缩孔轻微。
拉速的影响。对于同一炉钢、不同流次所做的低倍检验发现拉速提高后中心缩孔较严重,并且缩孔是大小不均,形成了局部的穿孔。随着拉速的降低,缩孔逐渐均匀减小,中心偏析也减轻。这可能与拉速较高,柱状晶较发达,液相穴较长,中心得不到充分补缩有关。根据实验,在过热度25℃,拉速稳定在1.65m/min较合适。中心偏析和中心缩孔有一定的对应关系,缩孔严重的铸坯偏析一般也较严重,因此拉速对中心偏析影响也较大。
过热度的影响。40Cr钢不同过热度下铸坯的中心偏析情况见表6。
4.结论及措施
随拉速降低,铸坯中心偏析和中心疏松得到改善。结合现场生产需要及铸坯中心缺陷,在目前工况条件下,拉速控制在1.65m/min,且尽量保持稳定;针对目前工况,结晶器水量采用1800~ 1900L/min,二冷水采用5#曲线(比水量0.45L/kg),有利于改善中心疏松与偏析;M-EMS对中心偏析、中心疏松和中心缩孔影响大。在电磁搅拌出现故障时尽量不生产中碳钢系列,如果在生产过程中遇到结晶器电磁搅拌出现故障,要采用低速浇注≤1.55m/min,采用较小的比水量(0.4L/kg),以减少没有电磁搅拌的影响。
为进一步改善铸坯质量,还可采取进一步措施:进一步延长二冷段长度,使铸坯冷却均匀,控制合适的降温速度,防止中间裂纹出现,利用凝固收缩,减少中心疏松。重新确定末端电磁搅拌的最佳位置,进一步改善中心质量。优化生产组织,保证成品成分稳定性,降低中包钢水过热度,进行恒速浇注,避免液相穴的频繁变化,以改善和稳定中心偏析,从而保证铸坯质量。