高碳鋼連鑄坯偏析問題的分析探討

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1、...頁眉高碳鋼連鑄坯偏析問題的分析與探討曾四寶1,2)李洪波1,2)包燕平1)劉建華1)韓麗娜1)1)北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院;2）濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)石橫特殊鋼廠摘要本文針對(duì)石橫特殊鋼廠R9m連鑄機(jī)生產(chǎn)SWRH82B、GCr15等高碳鋼連鑄坯的偏析問題，分析討論了鋼水過熱度、拉速、二次冷卻強(qiáng)度和組合式電磁攪拌對(duì)連鑄坯碳偏析影響，并對(duì)中心碳偏析問題提出了改善措施。關(guān)鍵詞偏析;鋼水過熱度;二次冷卻強(qiáng)度;拉速;電磁攪拌....頁腳...頁眉1前言對(duì)高碳鋼來說，由于碳含量較高造成導(dǎo)熱性差、凝固區(qū)間大，連鑄坯本身容易產(chǎn)生偏析、疏松和縮孔

2、等缺陷。當(dāng)前軸承鋼連鑄坯的控制水平普遍要求碳中心偏析指數(shù)≤1.15；鋼簾線鋼對(duì)碳偏析有更嚴(yán)格的要求，一般碳中心偏析指數(shù)≤1.05，否則在拉絲和扭轉(zhuǎn)過程中容易引起斷裂。最近十幾年來，隨著鋼水二次精煉、保護(hù)澆注、二次冷卻、電磁攪拌和輕壓下等技術(shù)的發(fā)展，高碳鋼連鑄技術(shù)也相應(yīng)得到發(fā)展。實(shí)際上，影響高碳鋼連鑄坯偏析的因素很多，如鋼液過熱度、二冷參數(shù)、拉速及電磁攪拌方式等。關(guān)于鋼液過熱度對(duì)偏析的影響，國內(nèi)外冶金工作者進(jìn)行過大量的研究，得出了明確的結(jié)論，即隨著過熱度的降低，連鑄坯的偏析逐漸減輕。但是關(guān)于電磁攪拌和二冷水量等對(duì)偏析的影響目前還有

3、爭(zhēng)議。通過統(tǒng)計(jì)分析石橫特殊鋼廠2006年3~9月份的生產(chǎn)情況和工藝變化情況，探討了高碳鋼(如SWRH82B、GCr15)連鑄坯碳偏析的產(chǎn)生原因以及公司進(jìn)一步改善碳偏析的途徑，為工藝和裝備優(yōu)化、改進(jìn)提供依據(jù)。2連鑄機(jī)基本參數(shù)流數(shù)：4流;鑄機(jī)半徑：R9000/17500mm;流間距：1250mm;結(jié)晶器長(zhǎng)度：850mm;澆鑄斷面：150mm×150mm;最大拉速：2.8m/min;電磁攪拌方式：M+F—EMS;二次冷卻方式：足輥水冷0段+氣霧冷卻1、2、3段;澆鑄鋼種：碳結(jié)鋼20#、45#、40Cr、ML10~35，20CrMo、高

4、碳鋼70#、80#、72A、82B、GCr15焊條鋼H08A、H08Mn2SiA等。3試生產(chǎn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析從2006年3月份開始，針對(duì)高碳鋼(如SWRH82B、GCr15)連鑄坯碳偏析的問題，就鋼液過熱度、二冷參數(shù)、拉速及電磁攪拌方式等內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析：一是中間包鋼液過熱度、拉速、二冷強(qiáng)度對(duì)比；二是攪拌強(qiáng)度和攪拌方式對(duì)比。3.1中間包溫度對(duì)偏析的影響眾所周知，中間包溫度越高，鋼液過熱度越大，鋼液的凝固時(shí)間越長(zhǎng)，選分結(jié)晶時(shí)間越長(zhǎng)，P、S、C元素的偏析傾向越嚴(yán)重。一旦遇到高過熱度鋼液，即使降低拉速也難以

5、使偏析合格。從最近幾個(gè)月SWRH82B的溫度控制情況如下（見圖1）：....頁腳...頁眉....頁腳...頁眉圖12006年7-9月份SWRH82B中間包溫度分布圖....頁腳...頁眉表12006年7-9月份SWRH82B中間包溫度與偏析情況月份789備注中間包溫度℃1485~150514951485~150514951485~15001493分子為控制范圍，分母為平均值碳偏析合格率%67.547.553.5836.056.061.00.96~1.08比例，分子為二流，分母為四流....頁腳...頁眉與圖1對(duì)應(yīng)月份的溫度水平

6、和碳偏析合格率見表1從圖1和表1可見：（1）7、8、9月份的溫度控制范圍相當(dāng)，平均水平基本一致，但是分布規(guī)律大相徑庭，8月份的中間包溫度沒有體現(xiàn)“兩頭小，中間大”的分布特點(diǎn)，說明集中度偏低，溫度控制被動(dòng)因素多，造成前期溫度偏高、后期溫度偏低，這與8月份的生產(chǎn)、設(shè)備不順行有密切關(guān)系，這些因素使偏析合格率下降。（2）其次，9月份的中間包溫度分布集中度高，表明全流澆注率高，過程處于受控狀態(tài)。同時(shí)也證明，邊流與中間流的拉速適當(dāng)差異可以在一定程度上改善中間包溫度場(chǎng)。這使得二流、四流的偏析合格率差異縮小。3.2不同溫度下拉速匹配對(duì)偏析的影響

7、低過熱度、慢注速已經(jīng)成為冶金行業(yè)澆注高碳鋼的共識(shí)，但是各企業(yè)的工藝裝備和工藝流程不同使得各企業(yè)不得不考慮生產(chǎn)節(jié)奏的匹配、鑄坯規(guī)格和質(zhì)量的保證。在生產(chǎn)過程中，往往需要注溫和注速的結(jié)合，但是也不宜在一爐鋼澆注過程中拉速頻繁調(diào)整，實(shí)際上，只要中間包前中后期溫度差異小，拉速才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。所以各鋼廠都在加強(qiáng)大包、中間包的保溫，上鋼五廠、杭鋼電爐廠、無錫華潤(rùn)的保溫都堪稱典范。石橫特殊鋼廠在生產(chǎn)GCr15時(shí)從7月份以來也實(shí)行了雙重保溫，從制定工藝卡時(shí)明確了溫度與拉速的匹配關(guān)系，取得了明顯效果，見表2、3。....頁腳...頁眉表2連鑄生產(chǎn)GC

8、r15中間包溫度與拉速匹配關(guān)系區(qū)間ⅠⅡⅢ備注中間包溫度℃1489~14951481~14881475~1480區(qū)間Ⅰ主要針中間包對(duì)第1包拉速m/min1.45~1.541.55~1.641.65~1.70....頁腳...頁眉在采取加強(qiáng)鋼包、中間包保溫和VD工序