提高连铸1Cr13铸坯低倍质量工艺技术研究

摘要

东北特钢集团大连高合金棒线材有限责任公司生产的半马氏体钢1Cr13连铸坯，一直存在中心缩孔高达3.0级的问题。由于连铸坯中心质量较差，在轧制过程缩孔焊合情况不佳，轧制成品棒材探伤一次通过率不到80％，造成废品率较高，严重影响了该钢种的生产。
　　本课题在工业生产条件下，结合钢种特性及凝固理论，运用精益六西格玛思想和Minitab软件，使用过程流程图、因果矩阵、潜在失效模式分析（FMEA）、回归分析等工具优化生产工艺。对1Cr13连铸坯缩孔产生原因进行深入研究，找出影响低倍缩孔的关键因素，最终通过控制碳元素含量、控制整体浇注过程温降及优化拉速、比水量、过热度三个工艺参数的配比，有效地改善了连铸坯低倍缩孔严重的情况。通过研究，获得以下结论：
　　（1）将钢中C元素成分控制在合理范围内，能够一定程度上减轻1Cr13包晶反应，减少钢液凝固时体积收缩。将1Cr13中C含量控制在0.11%≤C≤0.14%之间，能够减少包晶反应带来的体积收缩程度，减轻低倍缩孔级别。
　　（2）通过采取在大包与中间包内加入大量碳化稻壳，能够降低上台温度，增加中间包保温效果，将过热度保持在相对稳定的区间。在没有中间包加热的条件下，达到提高连铸坯质量的效果。
　　（3）通过 Minitab工具分析，在其他参数不变情况下，使用0.23L/kg与0.19L/kg两个比水量，连铸坯低倍缩孔级别没有明显差别。但从理论上讲，低比水量能够有效降低钢液凝固过程的温度梯度，减少中心疏松、缩孔问题。而0.19L/kg已经是设备极限最低比水量，因此本课题最终将比水量设定为0.19L/kg。
　　（4）通过Minitab工具分析，得到拉速、过热度、比水量三者参数配比与缩孔面积之间的关系。当拉速为1.00m/min，过热度为36℃，比水量为0.19L/kg时，连铸坯缩孔面积最小，能够到达8.98mm2。通过生产实践验证，控制过热度与拉速，可以将缩孔级别控制到2.0级以下，产品质量得到大幅度提高。
　　试验得出的参数在实际生产过程中运用，连铸坯缩孔1.5级以下比例占到91.3%，连铸坯质量得到提高，棒材探伤一次通过率达到95.8%。另外，本钢种工艺研究方法，可以推广到其它品种上，对改善其它品种连铸坯质量有一定的指导意义。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 连铸坯缺陷形成机理

1.3 连铸相关新技术

1.4 1Cr13冶金特性

1.5 国内外1Cr13钢研究现状

1.6 六西格玛简介

1.7 180方小方坯连铸机简介

1.8 1Cr13质量问题陈述

1.9 研究内容及意义

2 1Cr13铸坯质量改善研究思路和手段

2.1 1Cr13铸坯质量改善研究思路

2.2 1Cr13铸坯质量改善研究手段

3 1Cr13生产试验

3.1 1Cr13铸坯质量影响因素分析

3.2 1Cr13铸坯质量独立影响因素快速改善

3.3 1Cr13连铸比水量单因子试验

3.4 第一轮拉速过热度比水量三因子试验

3.5 第二轮拉速过热度比水量三因子试验

3.6 1Cr13铸坯质量提升试验结果验证

结论

参考文献

致谢