连铸工艺参数对45、70钢.doc

连铸工艺参数对45#、70#钢铸坯冶金效果影响的探讨詹书申 白瑞娟 赵良江 晁霞 董文利(河南济源钢铁(集团)有限公司炼钢厂 河南济源454650)摘要：通过对45#、70#钢铸坯低倍组织情况的分析以及连铸工艺参数的总结，探讨出钢水过热度、拉速、塞棒自动控制、二冷配水及电磁搅拌等连铸工艺参数对铸坯低倍组织的影响。通过对45#、70#钢中心碳偏析分析，表明随着钢中碳含量升高，连铸拉速、钢水过热度的增加，铸坯中心碳偏析有增大趋势。关键词：铸坯的低倍组织；过热度；二冷配水；电磁搅拌参数；拉速；中高碳钢；中心碳偏析。前言连铸工艺参数对钢坯的质量有着重要的影响。尤其对优质钢的质量影响更大。2004年9月份开始，河南济源钢铁（集团）公司（以下简称济钢）逐步开发生产了中高碳优质碳素结构钢。用户对产品的质量提出了很高要求。为此，炼钢厂对影响连铸坯质量的工艺参数进行了摸索。为了进一步改善中高碳钢连铸坯质量，减轻中心偏析，提高等轴晶比例，又应用了结晶器电磁搅拌技术。实践证明，通过优化连铸工艺参数和采用结晶器电磁搅拌技术，对产生优良的连铸坯低倍组织，减少中心偏析有明显的作用。现以济钢所炼45#、70#钢铸坯的低倍情况和中心碳偏析情况加以总结分析。1、连铸机的基本情况济钢3#连铸机系上海重型矿山机械有限公司制造安装其基本参数为：流数：4流间距：1200mm弧形半径：8m结晶器长度：900mm连铸坯规格：150mm150mm电磁搅拌方式：结晶器电磁搅拌MEMS液面控制方式：塞棒自动控制系统2.1所取45#、70#钢铸坯低倍样的炼钢工艺流程及执行标准，济钢品种钢铸坯低倍样连铸的工艺流程如图1所示：浸入式水口保护浇注4流圆柱型水口电磁搅拌结晶器二冷四个段配水冷却拉矫机弯曲矫直方坯LF炉钢水大包回转台长水口氩气保护中间包LD炉钢水50转炉图1铸坯低倍样炼钢工艺流程图2.2执行标准为：GB226-91钢的低倍组织及缺陷酸浊检验方和YB/T153-1999优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织评级图。3、铸坯低倍组织试验3.1试样的制度从现场红坯上割取150mm30mm的横剖样及150mm250mm的纵剖样。3.2 连铸工工艺参数对45#、70#钢低倍组织的影响。3-2.1 电磁搅拌参数及过热度对45#、70#钢铸坯低倍组织影响电磁搅拌的作用主要体现在两个方面：（1）通过力、热的作用和减小温度连界层等作用，使柱状晶停止生长，扩大等轴晶区；（2）通过加强钢水对流，能够打断柱状晶的“搭桥”现象，减轻铸坯的中心偏析。 电磁搅拌参数及过热度对45#、70#钢铸坯低倍组织影响如表1所示。表1 电搅电流200A6HZ250A6HZ280A6HZ45#过热度（）2030304020303010202030304040中心疏松（级）1.01.51.01.50.51.01.01.5缩孔（级）1.01.501.0000.51.5裂纹等级（级）0.51.00.50.5000.50.5等轴晶率（%）3230363444.54341.54070#中心疏松1.01.51.5中心缩孔01.02.0裂纹等级00.51.0等轴晶率43.542.539.5注：表中低倍级别等级值取低倍试验中发生率最高的级别由表1可得：1、对45#钢从整体上看无论电搅电流在200A、250A、280A等的情况，铸坯的中心疏松及缩孔都随过热度的升高而加重。2、对于70#钢在同一电搅电流时，中心疏松缩孔，裂纹等级也都随过热度的升高而加重，在过热度40时，铸坯横剖低倍出现2.0级缩孔，且裂纹等级也明显加重。3、由45#钢的低倍情况可看出，在低过热度且电搅频率相同时随着电磁搅拌电流的增加铸坯低倍的缩孔级别减小，等轴晶率逐渐增大，这是因为电搅拌的磁感应强度与电流成正比，增加电流可显著增加搅拌力，搅拌力增加加快了结晶器内钢水温度的散失，使结晶器内温度分布均匀，对改善钢坯的缩孔加快等轴晶的生长有利。但搅拌力也不易过大，过大结晶器弯月面形状将发生变化，对改善缩孔不利。45#钢电搅电流的最佳值为250280A，6HZ。4、结晶器电磁搅拌及过热度对铸坯的等轴晶率影响较大。电磁搅拌电流对铸坯等轴晶率的影响以45#钢为例如图1所示。图1电搅电流对铸坯等轴晶率的影响过热度对铸坯等轴晶率的影响以70#钢为例如图2所示。图2过热度对铸坯等轴晶率的影响由图1可得电搅参数的设置，对铸坯的低倍组织影响较大，电流在200A、250A时等轴晶率平均最高为34%，电流在280A，6HZ时等轴晶率平均为41%；由图2可看出在电磁搅参数一定时过热度低的等轴晶率比过热度大于40的等轴晶率提高了10%。3.2.2塞棒自动控制的使用及中间包水口的对中对铸坯低位组织的影响。 塞棒自动未用45#钢铸坯横剖情况 塞棒自动使用45#钢铸坯横剖情况 70#中间包水口对中横剖低倍照片 70#中间包水口对中相对应纵剖低倍照片 70#中间包水口未对中横剖低倍照片 70#中间包水口未对中相对应纵剖低倍照片图1图1是塞棒自动控制使用与未使用及水口对中与未对中的铸坯低倍照片。由照片及所做低倍试验报告可得：1、45#、70#钢在电搅电流过热度比水量，拉速等连铸工艺参数相同的情况下，塞棒自动控制使用的铸坯的等轴晶率比未使用的等轴晶率提高了15%，使用塞棒自动控制的铸坯，1.5级以下缩孔的发生率达到95%，未使用塞棒自动控制铸坯，1.5级以下的缩孔发生率只有70%，塞棒自动控制的使用对铸坯的等轴晶率及缩孔改善效果比较明显。2、在连铸其它工艺参数基本相同的情况下，中间包水口对良好的比中间包水口未对中的铸坯低倍等轴晶率提高了12.5%，中间包水口对中的铸坯，1.5级以下中心疏松发生率达到97%，1.5级以下缩孔发生率达到95%，中间包水口未对中的，1.5级以下中心疏松发生率只有75%。因此，塞棒自动控制的使用及中间包水口的对中对提高铸坯的低倍组织，稳定产品质量非常有利。3.2.3二冷配水的优化对铸坯低倍组织的影响45#钢铸坯的低倍组织试验在二冷配水方面经过两个阶段，即二冷配水优化后，优化前为二冷工段喷淋管，喷嘴未改造，III段配水未恢复阶段，优化后是对二冷工段喷淋管进行改造，各弧喷嘴由13个减为10个，改变II段喷嘴型号，恢复III段配水，降低O段水量，增强小比水量时二冷的雾化效果。优化前与优化后铸坯的低倍组织如表（三）所示： 表三中心疏松缩孔裂纹等级等轴晶率优化前1.51.50.538优化后1.01.00.543注：表中低倍级别等级值取低倍试验中发生率最高的级别由表（三）可得：1、在对二冷配水优化后，铸坯控制1.5以上的缩孔发生率降低，明显降低了连铸坯的中心缩孔级别及中心疏松级别。2、对二冷配水优化后，降低O段水量，增强I段配水的雾化效果，能够使铸坯的表面温度场趋于平缓，并保持在高温脆性区之上，使铸坯的两相区变宽，有利于形式等轴晶。优化后平均等轴晶率提高了13%。3.2.4在45#、70#钢的低倍组织试验中，我们采用恒拉速操作，故拉速对低倍组织的影响暂不加以说明。4 连铸坯的中心偏析对于中、高碳钢的中心偏析，采用结晶器电磁搅拌技术，可显著减轻中心碳偏析。但在结晶器电磁搅拌条件下，中、高碳钢的中心偏析仍受多种因素的影响，尤其连铸工艺参数对中心碳偏析的影响。4.1生产和试验条件在横向截面的低倍样中心及铸坯角部至中心一半区域4点，用4mm的钻头取58mm深的屑样，取样位置如图1所示：12341横断面1234试样取样位置中心偏析率是中心碳成分与中心一半区域4点碳成分平均值的比值。 所取横剖样的结晶器电磁搅拌的电流为200A280A频率为6HZ，生产钢种有45#、60#、65#、70#等中高碳钢。连铸生产时二冷比水量一般为0.61.0L/kg，拉速控制在1.52.0m/min。4.2 45#70#连铸工艺参数对中心碳偏析的影响因二冷比水量波动不大暂不分析比水量对中心碳偏析的影响，在不同连铸工艺条件下取坯样分析中心碳偏析，由下列图示可得，钢种碳含量，二冷比水量，过热度、拉速与中、高碳钢中心偏析有关。图1钢种碳含量对中心碳偏析的影响由图1可得中、高碳钢的中心碳偏析与钢种碳含量影响较大，中心碳偏析，随碳含量的增加而增大。图2拉速对中心碳偏析的影响由图2表示70#钢拉速由1.5m/min提至1.7m/min时，偏析指数由1.07升至1.05。1.8m/min拉速时，偏析指数为1.09，45#钢、65#钢、2.0m/min拉速时，偏析指数则为1.07。这也充分说明高碳钢中心偏析随拉速的提高有加重趋势，但碳含量对中心碳偏析的影响为显著。图3过热度对中心碳偏析的影响由图3可知，45#70#中、高碳钢中心碳偏析随过热度的增大，中心碳偏析加重。5、结论：1、（1）连铸工艺参数的改进，是提高铸坯低倍组织及品种钢质量的重要措施，过热度对铸坯低倍组织的影响较大，在过热度30时，尤为明显，主要导致铸坯中心疏松及缩孔等级的加大，影响等轴晶的发展，使铸坯的等轴晶率降低。（2）在相同的工艺条件下，塞棒自动控制的使用，极期有利于铸坯等轴晶率的发展及低倍组织缺陷的改善。（3）由45#钢铸坯二个阶段的低倍组织的对比表明二冷配水的优化明显降低了连铸坯的缩孔，提高了铸坯的等轴晶率，改善了铸坯的低倍组织。（4）设定合适的电磁搅拌参数，大大提高铸坯等轴晶率在高过热度浇铸时40改善铸坯的中心缩孔效果明显，有效地去除了钢水中的氧化物夹杂。（5）在试验时，因拉速波动的范围较小，对铸坯低倍的影响不明显，但在高过热度条件下（大于35） 时，降低拉速对提高铸坯的等轴晶率，降低中心疏松组别