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中碳钢方坯连铸机工艺探讨高尚伟 任宝祥 陈焕建（山东石横特钢集团有限公司炼钢厂 山东肥城 271612）摘 要：研究了山东石横特钢集团有限公司第二炼钢车间方坯连铸机的拉速、比水量、过热度、结晶器电磁搅拌对高碳钢小方坯中心缩孔、中心偏析、中间裂纹的影响。优化了工艺参数,并提出了进一步提高方坯内部质量的措施。关键词： 中碳钢 小方坯 中心偏析 中心缩孔 结晶器电磁搅拌随着我国钢铁工业的发展强大 ,市场竞争逐渐加剧 ,对钢材的品种结构和质量实物水平提出了新的要求。目前 ,我国许多炼钢厂致力于用小方坯连铸机生产优质中高碳钢 ,我二炼钢车间同样也开始生产优质中高碳钢 ,并对各种工艺参数对方坯中心缺陷的影响进行了一系列研究。1 中碳钢生产的工艺流程与铸机参数1.1 工艺流程60t 顶底复吹转炉 65T钢包精炼炉四机四流方坯连铸机 高线。1.2 主要工艺参数转炉、LF炉、方坯连铸机的主要工艺参数见表1、表2、表3：表1、60t 顶底复吹转炉主要工艺参数公称吨位熔池直径炉壳直径有效高度炉壳高度有效容积炉容比60t3210mm4500mm6015mm7000mm41 m30.683m3/t 表2、65T钢包精炼炉工艺参数项目参数公称容量60t电极直径400mm变压器容量12.5MVA升温速度78/min自由空间500mm底吹压力0.21.2mPa表3、方坯连铸机的主要工艺参断面mm2流数结晶器长度mm弧形半径m中包容量t工作拉速m/min电磁搅拌方式165*165四机四流9009251.252.8结晶器/凝固末端2 实验方法 2.1 实验材料选取实验选取40Cr在大生产条件下进行不同过热度不同配水量、不同配水比例、不同拉速、 结晶器电磁搅拌是否使用等条件下实验 ,从而确定最佳参数。实验钢种化学成分见表4:4试验钢种化学成分 %钢种碳硅锰磷硫铬40Cr0.380.430.200.300.550.650.0320.0320.850.952.2 试样加工方法考虑到试样所取的代表性与准确性 ,防止因加工带来的偶然性 ,为此 ,针对不同工艺条件在 250mm长的铸坯上连续截取横向试样 ,并另外取 400mm铸坯做纵剖试样。2.3 检验内容1）纵横样低倍组织检验。横向评级参阅 YB/T 1999优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织缺陷评级图,纵向低倍评级根据实际缩孔大小进行评级。2 中心偏析的测定。用 5mm 的钻头在连续的横向试样上钻取试样 ,分析碳的含量 ,用偏析指数代表横向样的宏观偏析程度。偏析指数 C SI 表示为:C SI = （C i/ C0）/n式中:C i铸坯中心浓度，C0铸坯非偏析区浓度， n 取样次数。3.实验结果及分析3.1 二冷强度对低倍组织的影响通过对不同冷却强度下40Cr钢纵向低倍组织分析发现,经过酸浸检验得到的铸坯纵向和横向低倍情况知 ,在电磁搅拌使用时 ,随着冷却强度的增大 ,铸坯中心偏析得到了改善 ,中心缩孔减小 ,并且较均匀。但是一旦冷却强度增大到一定程度 ,反而内部缩孔严重 ,且中间裂纹严重。这可能由于冷却强度太大 ,柱状晶充分发展 ,形成的缩孔得不到钢液的补充所致。中间裂纹严重是由于冷却段较短 ,过大的冷却强度使铸坯出二冷段后回温严重所致 ,比水量较大的铸坯中心偏析及中心缩孔轻微。3.2 拉速的影响对于同一炉钢、不同流次所做的低倍检验发现拉速提高后中心缩孔较严重 ,并且缩孔是大小不均 ,形成了局部的穿孔。随着拉速的降低 ,缩孔逐渐均匀减小 ,中心偏析也减轻。这可能与拉速较高 ,柱状晶较发达 ,液相穴较长 ,中心得不到充分补缩有关。根据实验 ,在过热度 25,拉速稳定在 1.65m/min 较合适。中心偏析和中心缩孔有一定的对应关系 ,缩孔严重的铸坯偏析一般也较严重 ,因此拉速对中心偏析影响也较大。表5、拉速与中心偏析关系拉速m/min偏析指数波动范围平均偏析指数1.551.750.961.11.071.752.00.9 过热度的影响40Cr钢不同过热度下铸坯的中心偏析情况见表6钢种过热度试样数目偏析指数波动范围平均偏析指数40Cr25130.961.211.1140Cr3081.021.171.09由表6可知 ,随着过热度的降低 ,数据较为离散 ,总趋势是过热度较高 ,中心偏析较轻。这可能是因为过热度提高 ,但是拉速也相应降低了 ,由此可见拉速对中心偏析的影响要比过热度的影响大。3.4 结晶器电磁搅拌的影响同样工艺条件下 ,没有使用电磁搅拌的铸坯低倍较差（电磁搅拌设备故障） ,严重时形成局部缩孔 ,缩孔直径可达 6mm8mm。在没有电磁搅拌的情况下 ,随着比水量的增大 ,拉速的提高 ,铸坯低倍恶化会更严重。用M- EMS与不用M- EMS铸坯低倍组织情况见表7:项目钢种数量平均等轴晶率无M- EMS40Cr8/有M- EMS40Cr1020由表7 可知 ,无 M - EMS的铸坯低倍基本上无中心等轴晶;有M- EMS的则有约 20 %的中心等轴晶。因此有M- EMS的低倍结果较好 ,中心疏松和中心缩孔较轻 ,这说明电磁搅拌避免了大树枝晶 ,避免了枝晶在最后凝固区域形成的“搭桥”现象 ,减轻了中心偏析。4 结论及措施随拉速降低 ,铸坯中心偏析和中心疏松得到改善。结合现场生产需要及铸坯中心缺陷 ,在目前工况条件下 ,拉速控制在 1.65m/min ,且尽量保持稳定;针对目前工况 ,结晶器水量采用18001900L/min,二冷水采用5#曲线（比水量0.45L/kg）,有利于改善中心疏松与偏析;M- EMS对中心偏析、中心疏松和中心缩孔影响大。在电磁搅拌出现故障时尽量不生产中碳钢系列 ,如果在生产过程中遇到结晶器电磁搅拌出现故障 ,要采用低速浇注 1.55 m/min ,采用较小的比水量(0.4 L/kg),以减少没有电磁搅拌的影响。为进一步改善铸坯质量，还可采取进一步措施：1）进一步延长二冷段长度 ,使铸坯冷却均匀 ,控制合适的降温速度 ,防止中间裂纹出现 ,利用凝固收缩 ,减少中心疏松。2）重新确定末端电磁搅拌的最佳位置 ,进一步改善中心质量。3） 优化生产组织 ,保证成品成分稳定性 ,降低中包钢水过热度 ,进行恒速浇注 ,避免液相穴的频繁变化 ,以改善和稳定中心偏析 ,从而保证铸坯质量。【参考文献】1 刘向兵,李立国. 高等学校实施战略管理的理论探讨J. 科技信息. 2010(23) 2 祁顺生. 以价值为基础的要素与企业 J. /news/class/ .中国教育期刊学会.2001(02)3 张振川. 现代企业风险价值管理问题探讨J. 会计研究. 2004(03) 4 汤谷良,林长泉. 打造VBM框架下的价值型财务管理模式J. 会计研究. 2003(12) 5 胡笑寒,万迪昉. 战略控制方法与管理控制方法的比较及发展研究J. 广东科技. /news/class/. 2003(04) 6 何有缘,侯兰,任洪斌. 信息沟通中经理人应遵循的“531”策略J. 中国职教期刊学会. /news/class/ .2002(04) 7 德国胜. 提高变电站电力系统自动化的技术途径探讨J. 黑龙江科技信息. 2010(36) 8 刘萍. 从经济学角度分析公允价值与市场价值J. 中国科教期刊学会. 2002(12)9 王春美,闫彩英. 浅谈企业文化建设的价值取向J. 生产力研究. 2001(06) 10 袁改莲,芦震. 220kV小店变电站2号主变差动保护跳闸的事故分析J. 科技情报开发与经济. /news/class/. 2010(33)11 周雯,邢建武. 新经济时期以来美国制造业及服务业的发展J. 特区经济. 2009(01) 12 赵东安,杨春. 中国工业期刊学会关于生产性服务业对制造业升级的影响研究韩国现代化经验及对我国的启示J. 特区经济. 2009(01) 13 戴靖波. Z形接地变压器在变电站的应用J. 湘潭师范学院学报(自然科学版). /lunwen/class/?195.html.2008(01)14 侯晓音. 地区变电站自动化系统设计J. 北华大学学报(自然科学版). 2007(05) 15 顾乃华,毕斗斗,任旺兵. 生产性服务业与制造业互动发展:文献综述J. 中医药期刊学会. /qikan/class/ .2006(06)16 益瑞涵. 美国大学的品牌管理及启示以马里兰大学为