CN106001475A - 连铸合金钢大方坯渐变曲率凸型辊及重压下工艺 - Google Patents

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周伟基
路辉
王震宙
吴鹏
马玉民
毕胜
姜盛鑫
蒲洪波
金鑫
毕健良
杜飞虎
杨毓永
何德勇
侯雪宇
丁玉亮
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Abstract

本发明公开一种连铸合金钢大方坯渐变曲率凸型辊及重压下工艺，解决连铸坯的心部质量问题。本发明技术方案如下：将轧辊设计成一种渐变曲率的凸型辊结构；凸型辊具有能够补偿高度方向体积收缩量的凸台高度，以及能够覆盖宽度方向最严重疏松、偏析区域的凸台宽度；采取重压下工艺：变弧区圆弧控制在曲率半径r不大于30mm；确定准确的压下位置，通过凝固模拟计算出凝固终点与凝固终点的体积收缩量；制定准确的压下量；选择在凝固终点一次性局部大变形量压下。本发明的有益效果：采用渐变曲率凸型辊装备、重压下工艺生产高合金钢连铸坯，低倍组织检验结果表明连铸坯的心部质量得到了显著的提升、质量稳定。

Description

连铸合金钢大方坯渐变曲率凸型辊及重压下工艺
技术领域
本发明属于金属材料制造领域，具体涉及一种核电站反应堆控制棒驱动机构驱动杆12Cr13管坯的制造方法。
背景技术
本发明涉及一种连铸合金钢大方坯渐变曲率凸型辊及重压下工艺，属于钢铁生产连铸领域。
发明内容
为消除连铸坯的中心疏松、中心偏析、缩孔等质量问题，国内合金钢大方坯连铸机基本上全部引入了国外的平直辊多机架、动态轻压下设备技术。由于大方坯断面较大，两侧坯壳温度较中心低约20℃，抗拉强度较大，因此变形抗力较大，两侧坯壳对液芯横向拉力较大，从而易导致固液界面产生撕裂，只能采用多道次、小压下量的技术，但是对于合金钢连铸坯，经多机架、小变型量轻压下后，实物的中心偏析、缩孔的改善并不明显，如：
⑴合金模具钢H13连铸坯存在2.0级（裂纹长度60mm）的中心裂纹，采用连铸连轧工艺最大成材规格为Φ120mm；
⑵不锈钢2-4Cr13连铸坯中心疏松1.0级（见图2）、中心裂纹1.0级，采用连铸连轧工艺最大成材规格为Φ180mm；
⑶GCr15连铸坯V型偏析的开口宽度较大，中心疏松2.0级（见图4）严重，中心碳偏析1.0级（见图5）较高、造成碳含量成份极差很大、偏差百分数接近100%，标准差为0.142%、标准偏差和所有点碳含量平均值的偏差为14.45%。
本发明公开一种连铸合金钢大方坯渐变曲率凸型辊及重压下工艺，解决连铸坯的心部质量问题。
本发明技术方案如下：
所述渐变曲率凸型辊是将轧辊设计为具有能够补偿高度方向体积收缩量的凸台高度h2与能够覆盖宽度方向最严重疏松、偏析区域的凸台宽度；如图1所示，凸型辊长度L=570mm、辊身中部凸台平直区宽度a3=153mm、距边缘起弧点的距离a1=100mm、凸台两侧变弧区宽度a2=105mm，变弧区圆弧控制在r不大于30mm；凸型辊两端直径为h1=450mm、凸台直径为h1+h2=510mm。
所述重压下工艺：选择在凝固终点一次性局部大变形量压下凝固收缩所需的体积补偿量，压下宽度与中心严重疏松区域一致；变弧区圆弧控制在r不大于30mm；确定准确的压下位置，通过凝固模拟计算出凝固终点，以及凝固终点的体积收缩量；制定准确的压下量。
本发明的创新点：
⑴ 将轧辊设计成一种渐变曲率的凸型辊结构；凸型辊具有能够
补偿高度方向体积收缩量的凸台高度与能够覆盖宽度方向最严重疏松、偏析区域的凸台宽度，
⑵重压下工艺。
大方坯的凝固特点是液芯为锥形，由于两侧坯壳温度较中心低约20℃，抗拉强度较大，采用现有国外的平直辊及轻压下工艺，在凝固末端压下过程中，铸坯变形抗力主要集中在两侧坯壳，抗力较大，两侧坯壳对液芯横向拉力较大，从而易导致固液界面产生撕裂。采用新设计的渐变曲率凸型辊及重压下工艺，可将辊压下变形集中在铸坯中心区域，两侧坯壳变形量较小，液芯横向展宽量显著降低，可有效避免中间裂纹缺陷，从而显著提高压下效率、显著提高液芯受挤压力；补偿铸坯凝固末期收缩量，抑制浓化溶钢的吸引及集结。采用新型凸辊单机架的压下量可达到原工艺九个机架压下量的工艺效果，同时消除原工艺产生的中间区域裂纹；另外，为防至压下时在过渡弧位置产生应力集中、铸坯边角产生裂纹的风险，将轧辊设计成一种渐变曲率的凸型辊结构。
本发明的有益效果：采用渐变曲率凸型辊装备、重压下工艺生产规格断面为380mm×490mm的高合金钢连铸坯，经检验低倍表明连铸坯的心部质量得到了显著的提升、质量稳定:
⑴ 合金模具钢H13中心裂纹由2.0级（裂纹长度60mm）降低到
0级（无中心裂纹），成品材最大规格由原Φ120mm扩大到Φ150mm；
⑵不锈钢2-4Cr13中心疏松由1.0降低到 0.5级、中心裂纹由1.0级降低到0级，成品材最大规格由原Φ180mm扩大到Φ220mm。
⑶轴承钢GCr15连铸坯V型偏析的开口宽度同比降低28%，中心疏松最严重区域的面积降低65.2%，所有点的最大极差仅为原工艺的13.1%、最大极差的偏差为平均碳含量的13.67%，铸坯碳含量所有点的标准偏差为0.033%、仅为原工艺的23.2%、标准偏差和所有点碳含量平均值的偏差由14.45%下降为3.47%。
达到节能降耗、提高产品质量、满足需求的目的。
附图说明：
图1是渐变曲率凸型辊轴向剖视示意图（图中长度单位为mm）；
图2是未压下的2Cr13连铸坯低倍图片；
图3采用渐变曲率凸型辊、重压下生产2Cr13连铸坯低倍图片；
图4是未压下的GCr15连铸坯低倍图片；
图5采用渐变曲率凸型辊、重压下生产GCr15连铸坯低倍图片；
图6是采用平辊轻压下生产GCr15连铸坯V型偏析图片；
图7是采用渐变曲率凸型辊、重压下生产GCr15连铸坯V型偏析图片。
图标说明：据边缘起弧点的距离a1、变弧区a2、平直区a3、辊径h1、凸起高度h2、辊长L、辊身A、辊轴B。
具体实施方案
结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1、实施例2中使用同一渐变曲率凸型辊轧制成品，连铸坯规格：380mm×490mm。
实施例1
牌号：2Cr13，试样：3906-103,
轧制工艺：压下量：16mm;
连铸坯横向低倍组织级别: 如图2所示，未压下：中松：1.0；如图3所示，凸辊压下：中松：0.5；
实施例2
牌号：GCr15，试样：5468-101、5468-102，
轧制工艺：压下量：16mm;
连铸坯横向低倍组织级别: 如图4所示，试样：5468-101未压下：皮下夹杂、中松：2.0、中心偏析1.0；如图5所示，试样：5468-102凸辊压下中松：1.0。
连铸坯纵低倍情况：平辊压下见图6，新型凸型辊压下见图7。
平辊压下与凸型辊压下的低倍组织比较结果见表1，
表1 低倍组织比较结果表
平辊压下与凸型辊压下的中心碳偏析比较结果见表2。
表2 中心碳偏析比较结果
平辊压下与凸型辊压下的铸坯碳含量均匀性比较结果见表3。
表3 铸坯碳含量均匀性比较结果

Claims (3)

1.一种连铸合金钢大方坯渐变曲率凸型辊，其特征在于：所述渐变曲率凸型辊是将轧辊设计为具有能够补偿高度方向体积收缩量的凸台高度与能够覆盖宽度方向最严重疏松、偏析区域的凸台宽度。
2. 根据权利要求1所述连铸合金钢大方坯渐变曲率凸型辊，其特征在于：所述凸型辊长度L=570mm、辊身中部凸台平直区宽度a3=153mm、距边缘起弧点的距离a1=100mm、凸台两侧变弧区宽度a2=105mm，变弧区圆弧控制在曲率半径r不大于30mm；凸型辊两端直径为h1=450mm、凸台直径为h1+h2=510mm。
3.根据权利要求1或2所述连铸合金钢大方坯渐变曲率凸型辊的重压下工艺，其特征在于：所述工艺要点：确定准确的压下位置，通过凝固模拟计算出凝固终点与凝固终点的体积收缩量；制定准确的压下量；变弧区圆弧控制在曲率半径r不大于30mm；选择在凝固终点一次性局部大变形量压下凝固收缩所需的体积补偿量，压下宽度与中心严重疏松区域一致。
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