一种改善特厚板坯中心偏析和中心疏松的大压下技术

摘要

本发明公开了一种改善特厚板坯中心偏析和中心疏松的大压下技术，其特征在于：连铸板坯凝固末端3个扇形段液压缸的油缸压力为1800~2500KN；根据钢种凝固特性，控制钢水过热度在10~35℃，铸机拉速在0.6m/min~1.0m/min之间，控制二冷区比水量为0.4~0.6L/kg，在其中一个扇形段实施大压下，压下量为5.0~12.0mm，其它两个扇形段实施轻压下，压下量2~3mm。本发明的实施改善了特厚板坯质量，可以取代模铸钢锭生产100mm以上厚度的特厚钢板，生产效率高，对环境友好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种连铸板坯压下技术，尤其涉及一种改善厚度300~420mm特厚板坯中心偏析和中心疏松的大压下技术。

背景技术

进入新世纪以来，由于科技进步和经济的发展，国内外100mm以上的特厚钢板需求越来越大。一些钢铁公司先后建设或拟建特厚钢板生产装备。特厚钢板生产的主要装备包括冶炼设备、连铸设备和宽厚钢板轧制设备。轧制特厚板材所用坯料为模铸钢锭或连铸板坯，我国目前能够稳定生产的连铸板坯厚度基本上都是300mm以下，受一些钢种要求压缩比大于等于3:1的限制，生产100mm 以上厚度的特厚钢板，需要特厚铸坯作为原料轧制，由于特厚铸坯的中心偏析和中心疏松难于控制，一般不采用连铸板坯作为坯料，而是采用模铸钢锭进行生产。模铸工艺能耗高、金属收得率低、环境污染大，不适应当前的节能减排和环境保护的社会发展方向。

专利文献申请号201010119734.3提及一种连铸机在线调厚辊式大压下液芯轧制方法，是在凝固末端增加一套大压下轧制设备，通过设定目标厚度，实时反馈厚度值并检测油压、换算轧制力是否超限，若轧制力未超限，稳定轧制至轧制结束；若轧制力超限，调整并重新判断轧制力。实用新型专利201020642804.9公开了一种连铸机液芯大压下轧制设备，安装在板坯连铸机水平凝固端末段的液芯轧制区。这两个专利仅涉及到连铸机实施大压下的设备和液芯轧制方法，需在凝固末端增加一套大压下轧制设备，投资大，同时未提及大压下的具体工艺，即对如何改善铸坯中心偏析和中心疏松没有做具体说明，尤其对如何解决厚度在300~420mm特厚板坯中心偏析和中心疏松问题未有相关文献报道。

中心偏析和中心疏松缺陷越来越成为影响钢材质量的主要因素之一。铸坯只有具备优良的内部质量，即铸坯的中心偏析和中心疏松越轻微，轧制100mm以上厚度的钢板在Z向性能、心部低温（≤-40℃）冲击等方面性能越好，探伤合格率高。因此，在特厚板生产工艺流程中，高质量的特厚板坯的稳定生产是核心环节，亟待从技术上获得突破。连铸坯的中心偏析和中心疏松对钢材的加工和使用都会产生不利影响。例如对于天然气输送管线钢，输送气体中的氢会扩散到管壁的偏析或疏松处产生裂纹并扩展，最终导致钢管破裂；对于海洋钻探平台用的结构钢，中心偏析或疏松会降低其焊接性能，导致钢板不易焊接，甚至焊后开裂，从而使钢材的使用寿命大大缩短。为此，20世纪90年代开始，在板坯连铸机上开发了轻压下技术（指压下量为1.0~1.5mm/m），通常单个扇形段的压下量2~4mm（超过5mm本发明定义为大压下），其目的是在连铸坯液芯末端附近对连铸坯表面施加压力，使连铸坯产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量，这样可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙和防止晶间富集的溶质元素向铸坯中心流动，从而起到改善铸坯中心偏析和中心疏松的作用。然而，随着铸坯厚度的不断增加，中心偏析和中心疏松的控制难度越来越大，对板坯连铸机轻压下扇形段液压设备的要求也是越来越高。解决好特厚板坯的中心偏析和中心疏松是生产高品质特厚钢板和实现节能减排目标的关键环节，研究开发高品质超特厚钢板不仅可以提高我国设备制造水平，而且还可以大大促进我国化工、石油、机械、动力、冶金、核能、航空、航天、海洋等领域的发展及其品种结构调整，具有重要的现实意义和良好的经济及社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特厚板坯（厚度300~420mm）中心偏析和中心疏松的控制技术，通过控制钢水过热度和铸机拉速，在连铸板坯凝固末端实施动态大压下，并结合二次冷却水强冷来共同实现对特厚板坯中心偏析和中心疏松的控制。

本发明通过下列技术方案实现：一种改善特厚板坯中心偏析和中心疏松的大压下技术，其特征在于：连铸板坯凝固末端3个扇形段液压缸的油缸压力为1800~2500KN；根据钢种凝固特性，控制钢水过热度在10~35℃，铸机拉速在0.6 m/min ~1.0m/min之间，控制二冷区比水量为0.4~0.6L/kg，在其中一个扇形段实施大压下，压下量为5.0~12.0mm，其它两个扇形段实施轻压下，压下量2~3mm。

通过射钉法确定不同铸坯厚度的凝固终点。射钉法是将以硫为示踪剂的钢钉击打入铸坯，在铸坯相应的位置取样进行分析，由于击入铸坯的钢钉遇到液相钢水后被熔化，在铸坯的固相区和液相区形貌不同，以射钉开始发生粗化处为界，通过低倍检验、硫印分析等手段测量凝固坯壳厚度，根据坯壳厚度来计算铸坯在各种工况条件下的综合凝固系数和凝固终点，计算铸坯的液相穴长度，确定需实施大压下的扇形段。根据凝固终点检测结果，确定不同厚度铸坯实施最佳大压下的扇形段。

本发明具有下列优点和效果：

（1）通过增大连铸板坯凝固末端3个扇形段液压缸的油缸压力，使压下量增加，补偿特厚铸坯凝固末端因凝固收缩而产生的收缩量，同时结合二冷水冷却带来的收缩量，可以有效地控制特厚铸坯的中心疏松；

（2）无需增加一套大压下轧制设备，通过控制钢水过热度及铸机拉速，在其中一个扇形段实施大压下，可以方便有效地控制特厚板坯（厚度300~420mm）的中心偏析，简便易行；

（3）本发明实施改善了特厚板坯质量，可以取代模铸钢锭生产100mm 以上厚度的特厚板。

附图说明

图1为实施本发明的特厚板坯连铸机工装示意图。

图2为连铸板坯凝固末端扇形段辊子实施本发明时铸坯内部液芯压缩变化示意图。

图3为钢种Q345D实施本发明低倍照片。

图4为钢种Q345R实施本发明低倍照片。

图5为钢种EH36实施本发明低倍照片。

图1中：1-结晶器；　2-0~8扇形段； 3-第9扇形段；　4-第10扇形段；5-第11扇形段；6-12~16扇形段。

具体实施方式

参见图1，实施本发明的特厚板坯连铸机，由0至16个扇形段组成，每个扇形段有7对辊子和四个液压油缸，油缸施加压力，7对辊子直接作用于铸坯表面。其中连铸板坯凝固末端的第9扇形段3、第10扇形段4、第11扇形段5的3个扇形段液压缸的油缸压力为1800~2500KN；钢水经结晶器1下口的0扇形段冷却结壳，在1~8扇形段二次冷却区内对凝固坯壳的铸坯进一步的冷却，控制钢水过热度在10~35℃，铸机拉速在0.6 m/min ~1.0m/min之间，控制二冷区比水量为0.4~0.6L/kg，根据钢种凝固特性，铸坯在第9扇形段3或第10扇形段4或第11扇形段5其中的一个扇形段实施大压下，压下量为5.0~12.0mm，其它两个扇形段实施轻压下，压下量2~3mm。通过在连铸坯液芯末端附近对连铸坯表面施加大压下来补偿铸坯的凝固收缩量，作用在连铸坯上的压下量为9.0~18.0mm，这样可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙和防止晶间富集的溶质元素向铸坯中心流动，从而起到改善铸坯中心偏析和中心疏松的作用。随后在12~16扇形段6进一步冷却，得到高品质特厚板坯。

参见图2，通过在连铸坯液芯末端附近对连铸坯表面施加5.0~12.0mm的大压下，加上其它相邻扇形段的轻压下，使连铸坯产生9.0~18.0mm的大压下量来补偿铸坯的凝固收缩量，消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙和防止晶间富集的溶质元素向铸坯中心流动，从而起到改善铸坯中心偏析和中心疏松的作用。

实施例1：钢种Q345D， 铸坯厚度300mm，宽度2270mm，检测过热度35℃，拉速1.0m/min，二冷区比水量为0.4L/kg。实施大压下为第9扇形段3，压下量为5.0mm，第10扇形段4和第11扇形段5压下量均为3mm，第9扇形段3油缸压力为1800KN。

实施效果：铸坯经低倍检测，中心偏析为C1.0，中心疏松为C1.0，无中间裂纹出现。低倍照片见图3。

实施例2：钢种Q345R, 铸坯厚度360mm，宽度2070mm，检测过热度25℃，拉速0.8m/min，二冷区比水量为0.5L/kg。实施大压下为第11扇形段5，压下量为9mm，第9扇形段和第10扇形段压下量均为2.5mm，第11扇形段油缸压力为2000KN。

实施效果：铸坯经低倍检测，中心偏析为C0.5，中心疏松为C0.5，无中间裂纹出现。低倍照片见图4。

实施例3：钢种EH36, 铸坯厚度420mm，宽度2070mm，检测过热度10℃，拉速0.6m/min,二冷区比水量为0.6L/kg。实施大压下为第10扇形段5，压下量为12mm，第9扇形段3和第10扇形段4压下量均为2mm，第11扇形段5压力为2500KN。

实施效果：铸坯经低倍检测，中心偏析为C0.5，中心疏松为C0.5，无中间裂纹出现。低倍照片见图5。