動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)在板坯連鑄中的應(yīng)用91

動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)在板坯連鑄中的應(yīng)用91羅傳清1,2，倪紅衛(wèi)2，劉光明1，張華2，陳國(guó)威1(1.武漢鋼鐵集團(tuán)公司第二煉鋼廠，湖北，武漢，430083；2.武漢科技大學(xué)鋼鐵冶金及資源利用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北，武漢，430081)摘要：簡(jiǎn)述了動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的冶金原理。結(jié)合武鋼二煉鋼動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的應(yīng)用情形，對(duì)壓下位置、壓下量、壓下率等要緊參數(shù)進(jìn)行了分析及優(yōu)化。應(yīng)用及優(yōu)化動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)后，板坯的中心偏析得到明顯改善，中碳鋼尤為顯著。板坯A級(jí)偏析的比例由3.21％下降到0.20％以下，C級(jí)及以下中心偏析的比例提高到95％以上。關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)；凝固末端；壓下位置；壓下量；壓下率；中心偏析ApplicationofDynamicSoftReductionTechnologyinContinuousCastingofSlabLUOChuanqing1,2,NIHongwei2,LIUGuangming1,ZHANGHua2,CHENGuowei1(1.No.2Steel-makingPlantofWuhanIronandSteelCorporation,Wuhan430081,China;2.KeyLaboratoryforFerrousMetallurgyandResourcesUtilizationofMinistryofEducation,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081,China)Abstract:Theprincipleofdynamicsoftreductiontechnologywasintroducedbriefly.AccordingtoapplyingofdynamicsoftreductiontechnologyinNo.2SteelmakingPlantofWISCO,themaintechnologicalparameterswereanalyzedandoptimized,suchasreductionposition,reductionamount,andreductionratio.Afterapplicationoftheoptimizeddynamicsoftreductiontechnology,thecentralsegregationofslabwasimprovedeffectively,especiallyformediumcarbonsteel.TheproportionofgradeAcentralsegregationdecreasedfrom3.21%tolessthan0.20%,andtheproportionofgradeCcentralsegregationincreasedfrom64.5%togreaterthan95%.Keywords:dynamicsoftreductiontechnology;finalstageofsolidification;reductionposition;reductionamount;reductionratio;centralsegregation1前言2動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的冶金原理輕壓下技術(shù)是在鑄坯的凝固末端人為減少鑄坯的厚度來(lái)補(bǔ)償鑄坯的凝固收縮量，如此能夠排除或減少鑄坯收縮形成的間隙鑄坯中心區(qū)域溶質(zhì)的集合（圖1），同時(shí)輕壓下形成的擠壓力使液芯富積溶質(zhì)的鋼水向反拉坯方向流淌，促使溶質(zhì)元素的重新分配，從而達(dá)到改善中心偏析的目的[2,3]。最早進(jìn)展的靜態(tài)輕壓下技術(shù)關(guān)于改善品種簡(jiǎn)單、穩(wěn)態(tài)澆鑄的鑄坯內(nèi)部質(zhì)量具有明顯的成效。但由于該技術(shù)在線生產(chǎn)過程中相關(guān)參數(shù)不能進(jìn)行調(diào)整，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不同的生產(chǎn)條件和品種必定使凝固末端的位置和所要求的壓下量不一樣，因此靜態(tài)輕壓下技術(shù)關(guān)于改善非穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)條件下鑄坯的質(zhì)量有限。圖1輕壓下技術(shù)原理圖動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的原理是利用數(shù)學(xué)模型運(yùn)算澆鑄過程中鑄坯凝固終點(diǎn)的變化，通過相關(guān)的操縱系統(tǒng)對(duì)輥縫進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，保證在兩相區(qū)進(jìn)行壓下。實(shí)施動(dòng)態(tài)輕壓下需要鑄機(jī)扇形段能夠在線調(diào)整，同時(shí)找準(zhǔn)凝固終點(diǎn)是保證輕壓下成效的關(guān)鍵。凝固終點(diǎn)與鋼水成分、溫度、拉速、二冷配水量、鑄坯厚度等因素有關(guān)。由于實(shí)際生產(chǎn)過程中，工藝條件不停發(fā)生變化，因此動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)中相關(guān)參數(shù)（壓下位置、壓下量等）也在發(fā)生變化（圖2）。圖2不同拉速下的動(dòng)態(tài)輕壓下操縱圖3動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)相關(guān)參數(shù)的確定3.1壓下位置壓下位置的確定依靠于鑄坯凝固末端的確定，澳鋼聯(lián)的動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)用DYNACS熱跟蹤模型確定凝固末端的位置，武鋼二煉鋼用射釘法對(duì)該模型的實(shí)際使用情形進(jìn)行了驗(yàn)證，模型確定的凝固末端位置與射釘法確定的凝固末端位置差不多一致。壓下位置的確定是動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的重要參數(shù)。壓下位置靠前，兩相區(qū)富集溶質(zhì)的鋼液仍可流淌，改善偏析成效不明顯；壓下位置靠后，鑄坯完全凝固，增加拉坯阻力，阻礙扇形段壽命。一樣認(rèn)為，輕壓下區(qū)域在某一固相率之間對(duì)改善鑄坯中心偏析的成效最佳。武鋼二煉鋼應(yīng)用的動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)最初將所有鋼種的壓下區(qū)域設(shè)定在固相率fs=0.35-0.75之間，在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)覺碳含量大于0.25％的高碳鋼中心偏析的改善并不明顯，進(jìn)行多次對(duì)高碳鋼壓下區(qū)域的調(diào)整，發(fā)覺壓下位置在固相率fs=0.55-0.95時(shí)改善高碳鋼鑄坯中心偏析成效最好（圖3）。圖3調(diào)整壓下位置前后高碳鋼的中心偏析對(duì)比3.2壓下量壓下量的確定取決于壓下區(qū)域鋼液凝固過程的體積收縮量，一樣要稍大于體積收縮量，如此才能保證凝固末端富集溶質(zhì)元素的流淌。壓下量過小，對(duì)改善中心偏析成效不明顯；壓下量過大，鑄坯受到過度擠壓，鑄坯易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋（圖4），同時(shí)加劇輥?zhàn)拥哪p。依照鋼種不同，鑄坯由液相轉(zhuǎn)為固相的收縮率不一樣，一樣收縮率在3％-4％之間。碳含量和合金含量高的鋼種，其收縮率較大，同時(shí)這些鋼鑄坯中心部位的碳和合金元素的偏析較嚴(yán)峻，在動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)中壓下量比低碳鋼大，武鋼二煉鋼對(duì)各鋼種的壓下量進(jìn)行了多次調(diào)整，最終確定了各鋼種的最佳壓下量。圖4壓下量與內(nèi)裂紋的關(guān)系3.3壓下率壓下率指澆鑄方向單位長(zhǎng)度上的壓下量，最大壓下率依照鑄坯產(chǎn)生內(nèi)部裂紋的臨界應(yīng)變來(lái)確定。鑄坯凝固末端是兩相區(qū)，臨界應(yīng)變率專門低，據(jù)有關(guān)資料[4]介紹臨界應(yīng)變率ε0在0.2％-0.4％之間。對(duì)鑄坯進(jìn)行輕壓下產(chǎn)生的應(yīng)變?chǔ)庞上率酱_定：式中：ε——固—液界面的應(yīng)變，%；C——常數(shù)；a——鑄坯厚度；mm；l——輥距，mm；rs——壓下率，mm/m。ε與ε0的關(guān)系是ε<ε0,由此能夠運(yùn)算出最大的壓下率。壓下率阻礙鑄坯的偏析度如圖5所示[5]。依照連鑄機(jī)的條件有一最佳壓下率，一樣壓下率板坯為0.5～1.1ｍｍ/ｍ,方坯為0.5～4.0ｍｍ/ｍ。武鋼二煉鋼應(yīng)用的動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)依照兩相區(qū)的長(zhǎng)度進(jìn)行一定的壓下量，由于兩相區(qū)壓下位置和壓下量差不多進(jìn)行了設(shè)定，壓下率隨實(shí)際生產(chǎn)條件的變化有所改變，一樣在0.60-1.0mm/m之間，典型拉速的壓下率為0.75mm/m。圖5壓下率與偏析度之間的關(guān)系(CMAX/C0，CMAX為測(cè)試出的最大碳含量，C0為爐次的含碳量)3.212.453.212.450.220.210.140圖6武鋼二煉鋼歷年A級(jí)中心偏析發(fā)生率4動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)對(duì)改善中心偏析的成效武鋼二煉鋼對(duì)板坯中心偏析的判定分為A、B、C3個(gè)大的級(jí)不，其中A級(jí)為嚴(yán)峻的中心偏析，C級(jí)為無(wú)中心偏析或者輕微偏析。在使用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)之前，A級(jí)偏析發(fā)生率的比例為3％左右，C級(jí)偏析只能達(dá)到60％。2002年對(duì)3＃，2＃、1＃連鑄機(jī)連續(xù)進(jìn)行了改造，應(yīng)用了先進(jìn)的動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量明顯改善，專門是中碳鋼的中心偏析級(jí)不明顯降低。A級(jí)中心偏析發(fā)生率由2002年3.21％下降到2006年的0.14％，2007年實(shí)現(xiàn)了全年無(wú)A級(jí)中心偏析（圖6）；同時(shí)C級(jí)及以下中心偏析由2002年的64.5％上升到2007年的95.8％。5結(jié)語(yǔ)（1）武鋼二煉鋼自2002年對(duì)連鑄機(jī)進(jìn)行改造后，一直在成功地應(yīng)用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)。（2）動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的冶金原理是利用數(shù)學(xué)模型在線運(yùn)算鑄坯凝固末端位置，從而實(shí)施一定的壓下量，防止兩相區(qū)域溶質(zhì)的富集，達(dá)到改善內(nèi)部質(zhì)量的目的。（3）動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定直截了當(dāng)阻礙板坯的內(nèi)部質(zhì)量，其依照鑄機(jī)特性、鋼水成分、鑄坯要求、拉速等生產(chǎn)條件確定。（4）武鋼二煉鋼應(yīng)用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)后，鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量明顯改善，專門對(duì)改善中高碳鋼的中心偏析有顯著的成效。板坯A級(jí)偏析的比例由3.21％下降到0.20％以下，C級(jí)及以下中心偏析提高到95％以上。參考文獻(xiàn)：[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