CN101648212B - 预应力钢swrh82b大方坯连铸动态轻压下工艺 - Google Patents
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Abstract
一种预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，属冶金连铸技术领域，用于解决高碳钢大方坯连铸易出现中心偏析、中心疏松、中心缩孔等铸坯内部质量缺陷问题。技术方案是：在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，并给出了轻压下机架压下量和铸坯中心固相率的量化关系。采用本发明提出的动态控制的轻压下工艺，可显著减轻预应力钢SWRH82B铸坯中心偏析，铸坯中心碳偏析指数0.96～1.05，平均1.02；该工艺还可明显改善预应力钢SWRH82B铸坯中心疏松和中心缩孔，铸坯中心疏松≤1.0级，中心缩孔≤0.5级，由连铸坯轧制的线材满足制造预应力钢丝/钢绞线的技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种连铸工艺，特别是可消除或减轻大方坯中心偏析、成分偏析、中心疏松、中心缩孔等铸坯内部质量缺陷的预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，属冶金连铸技术领域。
背景技术
预应力钢SWRH82B是用于高架桥、高层建筑、隧道、大跨度桥梁、水利设施、核电站等重点工程的结构钢。该钢铸坯中心偏析、中心疏松和中心缩孔会导致轧制的盘条心部质量恶化，甚至在控冷不好时产生马氏体组织，从而在生产钢绞线的拉拔、捻股工艺中产生脆性断裂，降低产品质量。尤其对以w(c)高达0.82％的SWRH82B为代表的过共析钢，中心偏析、中心疏松和中心缩孔是影响大方坯内部质量的主要主要问题。SWRH82B属于高碳钢，铸坯在凝固过程中，表层由于激冷生成细小等轴晶，随着表层凝固厚度增加，铸坯内部向外传热能力降低，铸坯开始呈现定向凝固，形成由外向内的长条状树枝晶(柱状晶)。由于选分结晶的原因，溶质元素向液相区积聚，当柱状晶增长而产生“搭桥”现象时，富集溶质元素的钢液被封闭而不能与其它液体交换，在该处形成C、S、P、Cr等元素的正偏析，并伴随有中心疏松和残余缩孔等缺陷。因此，研究制定合理的SWRH82B连铸工艺，解决SWRH82B连铸坯中心偏析、中心疏松和中心缩孔等较为严重的技术难题，稳定生产出高质量的连铸坯，是开发生产优质SWRH82B钢的关键环节。
《炼钢》杂志2005年6月第21卷第3期中曾报道了武汉钢铁公司第一炼钢厂采用静态轻压下技术降低SWRH82B高碳钢200mm×200mm大方坯偏析。静态轻压下其轻压下位置、压下量、压下速率在连铸浇注过程中是固定不变的，而铸坯凝固末端位置是决定轻压下工艺是否合理的一个重要参数，因此，在连铸拉速、过热度、冷却强度等变化时，采用静态轻压下工艺难以成功减轻连铸坯的中心偏析、中心疏松等中心缺陷。
《钢铁研究》杂志2007年10月第35卷第5期报道了首钢采用二冷制度来改善小方坯质量。《天津冶金》杂志2007年第4期报道了天津钢铁有限公司采用凝固末端电磁搅拌技术来改善小方坯质量。上述研究是针对小方坯进行，其工艺方法在大方坯SWRH/S82B钢铸坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等中心缺陷的控制方面，难以发挥较大作用。
中国专利200710048924.9公开了一种重轨钢大方坯连铸动态轻压下工艺，虽然重轨钢和SWRH82B钢同属高碳钢，但是二者的碳含量还是存在差异，特别是两者的合金元素及含量都各不相同，它们将导致钢种高温力学性能和凝固特性的差异，特别是两相区形状的差异，所以最终必将导致二者在主要工艺参数上的不同。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可显著减轻或消除中心偏析、中心疏松、中心缩孔等缺陷的一种预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，其特别之处是：在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压下量和铸坯中心固相率的关系为：当0≤fs＜0.4时压下量为0，当0.40≤fs≤0.44时压下量为2.0mm，当0.60≤fs≤0.64时压下量为3.0mm，当0.75≤fs≤0.79时压下量为3.5mm，当0.87≤fs≤0.91时压下量为3.0mm，当0.95≤fs≤0.99时压下量为2.0mm，当0.99＜fs≤1.0时压下量为0；当轻压下机架铸坯中心固相率处于上述两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用线性插值的方法计算该机架所对应的压下量。
上述预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，所述轻压下区域铸坯凝固率为30％～100％，总压下量为8.375～13.5mm，单个轻压下机架的最大压下量≤3.5mm，最大压下率≤2.65mm/m。
上述预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，连铸拉速0.65～0.80m/min，中间包钢水温度控制在1478～1498℃，连铸比水量为0.18～0.28L/kg，轻压下区域铸坯表面温度控制在780～950℃，二次冷却区内铸坯表面最大回温速率≤20℃/m，最大降温速率≤15℃/m。
上述预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，所述轻压下区域到结晶器弯月面的距离在16187mm～24649mm范围内，轻压下区域总长度为8462mm。
上述预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，结晶器电磁搅拌电流强度控制为500A，频率为2.4Hz，旋转方式为单向旋转。
本发明针对预应力钢SWRH82B大方坯连铸易出现中心偏析、中心疏松、中心缩孔等铸坯内部质量缺陷问题进行了改进，其关键之处是根据预应力钢SWRH82B的成分、连铸拉速、钢液过热度、连铸冷却强度等影响铸坯凝固末端位置等因素，提出动态控制的轻压下工艺。采用该工艺可显著减轻预应力钢SWRH82B铸坯中心偏析，铸坯中心碳偏析指数0.96～1.05，平均1.02；该工艺还可明显改善预应力钢SWRH82B铸坯中心疏松和中心缩孔，铸坯中心疏松≤1.0级，中心缩孔≤0.5级。以本发明方法加工的连铸坯轧制的线材，可以满足制造预应力钢丝/钢绞线的技术要求。
具体实施方式
本发明适用于C含量为0.79～0.86％、Cr含量为0.17～0.50％、Si含量为0.15-0.35％、Mn含量为0.60-0.90％，断面尺寸大于220mm×220mm的预应力钢SWRH82B连铸大方坯。本发明工艺根据预应力钢SWRH82B成分、拉速、过热度、冷却强度等连铸工艺参数适时确定个压下机架的压下量，以减轻铸坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等缺陷，同时还能改善连铸坯成分的均匀性，稳定和提高SWRH82B预应力钢材的力学性能和使用性能，达到生产制造预应力钢绞线技术要求。
本发明主要技术措施如下：
(1).制定合理的预应力钢SWRH82B连铸拉速与中间包钢水温度控制制度：
连铸拉速0.65～0.80m/min，中间包钢水温度控制在1478～1498℃，确保铸坯凝固末端位于轻压下区域，轻压下区域总长度8462mm，能适应连铸工艺如钢种成分、连铸拉速、过热度、冷却强度等的变化灵活调节轻压下区域长度及压下量。
(2).在轻压下区域根据各个拉矫辊位置铸坯中心的固相率控制压下量，轻压下区域铸坯凝固率30％～100％，总压下量为8.375～13.5mm。轻压下区域，单个轻压下机架的最大压下量≤3.5mm，最大压下率≤2.65mm/m。轻压下机架压下量与铸坯固相率的关系如下表：
| 固相率fs | ＜0.40 | 0.40-0.44 | 0.60-0.64 | 0.75-0.79 | 0.87-0.91 | 0.95-0.99 | ＞0.99 |
| 压下量 | 0 | 2.0 | 3.0 | 3.5 | 3.0 | 2.0 | 0 |
当铸坯中心固相率小于0.40和大于0.99时，不进行压下，当各机架铸坯中心固相率处于上表两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用公知的线性插值的方法计算该机架所对应的压下量。
(3).二冷区域的控制参数：
连铸比水量为0.18～0.28L/kg，轻压下区域铸坯表面温度780～950℃，确保连铸轻压下区域铸坯具有良好的高温延展性能，且二冷区铸坯表面最大回温速率≤20℃/m，最大降温速率≤15℃/m。
(4).采用合理结晶器电磁搅拌工艺参数，电流强度控制为500A，频率为2.4Hz，旋转方式为单向旋转。
所述实施例在设有7机架拉矫机的连铸机上实施，轻压下区域到结晶器弯月面的距离在16187mm～24649mm范围内，轻压下区域总长度为8462mm。
实施例1：采用本发明工艺来控制预应力钢SWRH82B连铸大方坯质量，大方坯断面尺寸为280mm×325mm，浇注炉次的主要化学成分(％)如下表所示：
| C | Si | Mn | P | S | Cr |
| 0.81 | 0.17 | 0.76 | 0.012 | 0.011 | 0.27 |
浇注炉次连铸的主要工艺参数如下表所示：
实施例2：采用本发明工艺来控制预应力钢SWRH82B连铸大方坯质量，大方坯断面尺寸为280mm×325mm，浇注炉次的主要化学成分(％)如下表所示：
| C | Si | Mn | P | S | Cr |
| 0.82 | 0.18 | 0.77 | 0.014 | 0.009 | 0.26 |
浇注炉次连铸的主要工艺参数如下表所示：
实施例3：采用本发明工艺来控制预应力钢SWRH82B连铸大方坯质量，大方坯断面尺寸为280mm×325mm，浇注炉次的主要化学成分(％)如下表所示：
| C | Si | Mn | P | S | Cr |
| 0.80 | 0.18 | 0.76 | 0.012 | 0.010 | 0.27 |
浇注炉次连铸的主要工艺参数如下表所示：
本发明工艺通过连铸坯动态轻压下，减轻和消除了铸坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等缺陷，铸坯中心碳偏析指数0.96～1.05，平均1.02；铸坯中心疏松≤1.0级，中心缩孔≤0.5级，且由连铸坯轧制的线材满足制造预应力钢丝/钢绞线的技术要求。
Claims (3)
1.一种预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，其特征在于：在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压下量和铸坯中心固相率的关系为：当0≤fs＜0.4时压下量为0，当0.40≤fs≤0.44时压下量为2.0mm，当0.60≤fs≤0.64时压下量为3.0mm，当0.75≤fs≤0.79时压下量为3.5mm，当0.87≤fs≤0.91时压下量为3.0mm，当0.95≤fs≤0.99时压下量为2.0mm，当0.99＜fs≤1.0时压下量为0；当轻压下机架铸坯中心固相率处于上述两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用线性插值的方法计算该机架所对应的压下量，单个轻压下机架的最大压下量≤3.5mm，最大压下率≤2.65mm/m，连铸拉速0.65～0.80m/min，中间包钢水温度控制在1478～1498℃，连铸比水量为0.18～0.28L/kg，轻压下区域铸坯表面温度控制在780～950℃，二次冷却区内铸坯表面最大回温速率≤20℃/m，最大降温速率≤15℃/m。
2.根据权利要求1所述的预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，其特征在于：所述轻压下区域到结晶器弯月面的距离在16187mm～24649mm范围内，轻压下区域总长度为8462mm。
3.根据权利要求1或2所述的预应力钢SWRH82B大方坯连铸动态轻压下工艺，其特征在于：结晶器电磁搅拌电流强度控制为500A，频率为2.4Hz，旋转方式为单向旋转。
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