徐國慶， 譚建平， 冀秀梅， 葛秀欣

(1.江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 江陰　214400; 2. 中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京　100176)

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動(dòng)態(tài)輕壓下改善簾線鋼中心偏析①

徐國慶1， 譚建平1， 冀秀梅1， 葛秀欣2

(1.江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 江陰214400; 2. 中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京100176)

介紹了簾線鋼的連鑄輕壓下試驗(yàn)及對(duì)比數(shù)據(jù)，找出了最佳輕壓下參數(shù)，以改善連鑄坯內(nèi)部疏松及偏析，最終改善簾線鋼盤條的偏析。

簾線鋼； 連鑄坯； 碳偏析指數(shù)； 拉拔

引　言

江陰興澄特種鋼鐵有限公司布局品種結(jié)構(gòu)調(diào)整，改造完成一條7機(jī)7流方圓坯連鑄機(jī)，方坯主要規(guī)格為200 mm×200 mm、240 mm×240 mm，生產(chǎn)的主要品種有軸承鋼、簾線鋼、管坯鋼、彈簧鋼等，該連鑄機(jī)由中冶京誠工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)，配備了液面自動(dòng)控制、液壓振動(dòng)、電磁攪拌、輕壓下等功能。

簾線鋼盤條用于生產(chǎn)子午輪胎橡膠骨架簾線、膠管鋼絲過程中，盤條需經(jīng)過粗拉、中拉、濕拉共幾十道次拉拔，產(chǎn)成直徑0.15～0.38 mm的黃銅細(xì)絲， 再經(jīng)過捻股而成[1]所需產(chǎn)品。生產(chǎn)過程對(duì)鋼的純凈度、組織和性能有很高要求，盤條表面缺陷和內(nèi)部缺陷都會(huì)導(dǎo)致拉拔或捻股時(shí)斷絲。高碳鋼盤條斷裂問題前人已分析較多[2～5]，連鑄坯內(nèi)部偏析是盤條粗拉斷絲的主要原因。

1　輕壓下試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)條件

連鑄機(jī)條件為：連鑄機(jī)為R12 m全弧形，連續(xù)矯直，連鑄坯斷面為240 mm×240 mm；采用全封閉無氧化保護(hù)澆注、結(jié)晶器液面自動(dòng)控制、二冷氣霧冷卻、(M + F) - EMS復(fù)合式電磁攪拌、液面自動(dòng)控制、末端輕壓下等技術(shù)。

主要工藝參數(shù)：試驗(yàn)鋼種SWRH82A，化學(xué)成分如表1所示；拉速1.0 m /min；二冷比水量0. 4 L /kg；鋼水過熱度20～35 ℃；輕壓下總壓下量11 mm；結(jié)合不使用輕壓下連鑄坯作對(duì)比試驗(yàn)，機(jī)架位置分布如表2所示。

表1　SWRH82A化學(xué)成分/%

表2　機(jī)架位置分布

1.2試驗(yàn)過程

開澆后待連鑄坯進(jìn)入拉矯機(jī)時(shí)開始進(jìn)行輥縫標(biāo)定，測出每個(gè)機(jī)架輥縫后，先給每個(gè)機(jī)架設(shè)定固定壓下量，采集壓力傳感器壓力反饋信息，并及時(shí)統(tǒng)計(jì)分析連鑄坯內(nèi)部凝固情況，結(jié)合凝固傳熱模型的在線計(jì)算結(jié)果，設(shè)置分配好的壓下量。

試驗(yàn)過程中分別安排取對(duì)比試驗(yàn)縱剖樣，樣長600 mm，進(jìn)行縱剖樣低倍及間隔2 cm鉆樣分析，如圖1所示。

圖1縱剖樣取樣示意圖

1.3壓下位置

經(jīng)多年研究，目前一致認(rèn)為，中心偏析和疏松發(fā)生在凝固末端的液固兩相區(qū)內(nèi)。凝固末端兩相區(qū)如圖2所示。

圖2　連鑄坯凝固末端兩相區(qū)示意圖

采用中心固相率(fs)來劃分兩相區(qū)分布，由圖2可知，從fs=0到fs=1處，鋼液的雜質(zhì)元素含量越來越大。q2區(qū)內(nèi)由于固相率小，流動(dòng)阻力小，凝固收縮可以通過左端非濃化鋼液的流動(dòng)來補(bǔ)償。q1區(qū)內(nèi)凝固收縮可得到q2區(qū)內(nèi)濃化鋼液的補(bǔ)充，但由于在q1內(nèi)固相率較大，流動(dòng)阻力變大，補(bǔ)充不充分。而在p區(qū)內(nèi)殘余濃縮鋼液被枝晶網(wǎng)封閉起來，凝固收縮時(shí)將得不到q1區(qū)鋼液的補(bǔ)充。因此，q2區(qū)流動(dòng)將不會(huì)造成中心偏析的形成，反而均勻了該區(qū)內(nèi)的溶質(zhì)分布。q1區(qū)的收縮形成的負(fù)壓將導(dǎo)致富集雜質(zhì)元素鋼液的集中，從而促進(jìn)中心偏析的形成。p區(qū)的凝固收縮因沒有鋼液的補(bǔ)充將形成疏松。經(jīng)分析確定，本試驗(yàn)的壓下位置中心固相率fs為0.3～0.85。

2　結(jié)果及討論

2.1輕壓下對(duì)偏析的影響

從所取的縱剖樣低倍圖來看，未使用輕壓下明顯存在中心線偏析，并且存在小縮孔。而使用輕壓下的中心線偏析消失，但也有小縮孔，這說明后面的補(bǔ)縮壓下量還不足，可以考慮后面機(jī)架加大壓下量。同時(shí)連鑄坯低倍試樣四邊未發(fā)現(xiàn)任何皮下裂紋，試樣未見中間裂紋，說明壓下率選擇合理。使用輕壓下的縱剖樣低倍如圖3所示，未輕壓下的縱剖樣低倍如圖4所示。

圖3　使用輕壓下的縱剖樣低倍圖

圖4　未輕壓下的縱剖樣低倍圖

通過對(duì)縱剖樣低倍中心線鉆樣分析，得出碳偏析指數(shù)。其定義為CSI=Ci/Co，其中CSI為碳偏析指數(shù)，Ci為取樣點(diǎn)的分析成分，Co為熔煉成分。圖5為兩縱剖樣中心線碳偏析分布情況，可見使用輕壓下的明顯優(yōu)于未輕壓下的，使用輕壓下的碳偏析指數(shù)在0.93～1.08之間，而未輕壓下的碳偏析指數(shù)在0.83～1.29之間。

圖5　碳偏析指數(shù)對(duì)比

2.2過熱度對(duì)偏析的影響

連鑄過熱度是保證連鑄產(chǎn)量和連鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵工藝參數(shù)之一，在生產(chǎn)中如果連鑄鋼水過熱度太低，水口易發(fā)生堵塞甚至凍結(jié)；而連鑄鋼水過熱度太高，則使連鑄坯中心偏析加重，甚至誘發(fā)拉漏事故，或者因形成的坯殼較薄而出現(xiàn)裂紋，并使柱狀晶得到發(fā)展。因此，連鑄鋼水的過熱度直接影響鋼水凝固情況，進(jìn)而影響凝固后的連鑄坯表面質(zhì)量、初生坯殼生長的均勻性以及連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。但統(tǒng)計(jì)分析得出，簾線鋼生產(chǎn)過熱度控制在20～35 ℃內(nèi)，連鑄坯碳偏析指數(shù)沒有明顯變化，如圖6所示。

圖6　偏析指數(shù)與過熱度的關(guān)系

2.3凝固末端位置確定

待連鑄坯進(jìn)入拉矯機(jī)后給每個(gè)機(jī)架相同的壓力進(jìn)行輥縫標(biāo)定，目的是為消除機(jī)架的機(jī)械間隙，準(zhǔn)確給定壓下量。標(biāo)定結(jié)束后先給每個(gè)機(jī)架設(shè)定固定壓下量，采集壓力傳感器壓力反饋，具體數(shù)值如表3所示。根據(jù)壓力反饋基本可以判斷出第8機(jī)架為連鑄坯凝固末端位置。

3　結(jié)束語

(1)壓下量為11 mm，其碳偏析指數(shù)為0.93～1.08之間，并且未見中間裂紋。而不使用輕壓下其碳偏析指數(shù)為0.83～1.29之間，可見輕壓下改善中心偏析效果良好。

表3　壓力反饋

(2)過熱度控制在20～35℃內(nèi)，連鑄坯碳偏析指數(shù)沒有明顯變化。

(3)通過壓力反饋可以得知連鑄坯凝固情況，設(shè)置合適壓下量等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行凝固末端輕壓下。

[1]殷瑞鈺．鋼的質(zhì)量現(xiàn)代進(jìn)展[M]．北京：冶金工業(yè)出版社.1995.

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2016-05-18

徐國慶(1970—)，男，高級(jí)工程師。電話：13961681329

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