连铸轻压下技术的发展和应用

1、连铸轻压下技术的发展和应用2008年第l期鞍钢技术ANGANGTECHNOLOGY总第349期连铸轻压下技术的发展和应用李晓伟张维维魏元张向春(1.鞍钢股份技术中心2.鞍钢股份第三炼钢连轧厂)摘要介绍了轻压下技术的作用机理及发展过程,分析了轻压下工艺参数:压下区间,压下量及压下速率,研究了轻压下工艺对铸坯组织结构,性能,表面质量和内部裂纹的影响.关键词连铸轻压下铸坯质量中图分类号:TF777文献标识A文章编号:10064613f20o8)ol一001005DevelopmentandApplicationofContinuousCastingSoftReductionTechnologyLiX

2、iaoweiZhangWeiweiWeiYuanZhangXiangchun(1.TechnologyCenterofAngangSteelCo.,Ltd.2.No.3SteelmakingandContinuousRoilingPlantofAngangSteelCo.,Ltd.)AbstractThispaperintroducesthemechanismanddevelopmentofsoftreductiontechnology,analyzessoftreductiontechniqueparametersincludingreductionre,on,reductionandred

3、uctionrate,studiestheinfluenceofsoftreductiontechnologyonblockstructure,property,surfacequalityandinternalcrack.KeyWordscontinuouscastingsoftreductioncastingblockquality1前言随着市场对钢铁产品质量要求的提高,冶炼技术连铸轻压下技术在高效连铸及薄板坯连铸连轧生产中起着重要作用.2轻压下作用机理中心偏析通常指连铸坯中心线附近的宏观偏析,一般呈点状或线状,中心偏析的周围经常伴有中心疏松.迮铸坯凝固末期,枝晶间富含杂方形的方坯而言,铸

4、坯内部液相穴末端形状很尖.由于杂质积累,液相穴尖端部分杂质浓度很高,而拿晓伟,助理1:氍帅,2003乍毕业于安徽工业大学钢铁冶余业,现:1:作于鞍钢股份技术中心冶金艺研究所,从事连铸轻压下技术的研究工怍(114009).一1O附近枝晶的生可能局部"搭桥"并将液相穴的尖端封闭起来,阻断了尖端部分与其它液相的相和方坯则存在着另一种机理形成的中心偏析,即富含杂质的枝晶间的钢液流动和积累最终造成中心偏析.这种流动的驱动力主要有两个方面:一个是坯壳凝固引起的收缩,另一个是固相坯壳发生鼓肚引起的负压.对于传统的厚板坯和方坯而言,通过在连铸坯液芷=末端附近施加压力,产生一定的压下量来补偿

5、铸坯的凝固收缩量,其主要作用为:(1)可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙,防止晶间富集杂质元素的钢液向铸坯中心横向流动;(2)轻压下所产生的挤压作用还可以促进液芯中心富集杂质元素的钢液沿拉坯方向反向流2008年第1期鞍钢技术ANGANGTECHN0L0GY总第349期动,使杂质元素在钢液中重新分配,从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密,起到改善中心偏析和减少中心疏松的作用.对于薄板坯而言,相当于在连铸与连轧两工序间增加了一个调节铸坯厚度的环节J,其主要作用为:(1)可在结晶器尺寸不变的条件下扩大连铸连轧生产线产品的规格范围(在不增加连轧机架数时可生产更薄的产品);(2)在成品板带厚度不变时,相当

6、于增加了结晶器的尺寸(可以生产更厚的铸坯),从而减少结晶器液面控制的难度,改善结晶器内的流场,更好地发挥保护渣的作用;(3)把凝固末端控制在压下范围内,也能起到改善中心偏析和疏松的作用.3轻压下技术的发展和分类轻压下技术始于20世纪70年代末,80年代初,是在20世纪70年代辊缝收缩技术的基础上发展而来的.目前,连铸坯的轻压下有两种含义:在铸坯凝固末端处进行的轻压下;离凝固末端较90年代初人们认为,传统厚板坯连铸机轻压下的目的是消除板坯的中心偏析和中心疏松;而中厚板和薄板坯连铸机轻压下的目的是减薄板坯厚度,提高连铸机的工艺操作性,并能与轧机更好的匹配而取得最佳经济效益.目前,中厚板坯和薄板坯的

7、轻压下不仅具有这种效果,同时也是减轻中心疏松和中心偏析的手段之一.按压下力的来源不同,轻压下技术可分为两种:机械应力轻压下和热应力轻压下;按压下方式可分为三类:辊式轻压下,锻式轻压下和凝固末端强冷技术,前两者属于机械应力轻压下,后者属于热应力轻压下.具体见表l所示.表1轻压下的分类由于热应力轻压下适用范围小,应用受到了限制;机械应力中的锻式轻压下也因为设备庞大,功能单一等缺点而应用较少;而辊式轻压下不仅能改善铸坯内部质量,还能在一定程度上减薄铸坯厚度,发展为液苎=压下技术,应用于薄板坯连铸连轧生产线时,能很好地解决薄板坯连铸与连轧之间厚度匹配的问题|5j,在铸与轧两工序问起调节铸坯厚度的作用,

8、因此,目前辊式轻压下的应用最广泛.辊式轻压下的发展见表2所示.静态轻压下主要是在浇铸前预先设定好辊表2辊式轻压下技术的发展缝,按照设定的拉速和工艺条件进行浇铸.动态轻压下是在浇铸过程中跟踪凝固终点,并随之变圭叁羔!兰耋.2兰.:.熹竺塞堡!垫的发展和应用(鞍钢技术>2oo8年第1期总第349期童堂查与动态轻压下技术的比较_静态轻压下动态轻压下兰兰茎燮盏霪收缩,.塑坚堡望查堂壅堕下'茸郴'缺点=可调性差.适应能力差,功能单二调控误差大,技术要求高,=.,际上已成功应用动态轻压下技术的公司主要有奥钢联VAI,德国西马克德D,仆emag),住友重机和意大利达涅利等.先进

9、的扇形段技术是奥钢联公司的sM=.竺:眦andRestrandingTjme)扇形段篓曼克德马格公司的Cyberlink耄釜虽不完全相同,但功能基本'奥钢联开发的SMART形段是最成功:一.键开发的采用比例阀控制的液压夹紧式曼扇形段可以远程调整辊缝,再加.可以达到动态轻压下的目吾苫形段的试验在奥地利林茨钢磊:蔓台全sMART扇形段的板坯连铸机1;二=.=:晒誉仪八便用.目前,南非的哥伦竺(生产不锈钢),意大利的依尔焘'VA)厂,韩国浦项2号柳厢姜同白壬JJ'J臼VEsTA厂(生产不锈钢),芬兰奥托篓不锈钢),中国的武钢孳苎雩用了sMART扇形段和AsTc孝三曼呈竺产,而

10、且有3台(如雀点了动态轻压下技术.一量!工艺在现代连铸中的作用显着,采取合理的轻压下工艺参数能最大程度的发羞2Zt一,3NN,反之则影响铸坯质量.轻羞之关键参数有:压下区间,压下量及压下-中!析和疏松发生在凝固末端的液固两相:里,所示,在液相线温度和固相之问的区域(NNsgf.=01)为两相图1凝固末端两相区示意图铸坯事害璧!=0一l区问内,钢液中杂质元童苎g区内的凝固茹亳钢液的流动来补偿区篡篓到?:区内的浓化钢液赫:莩垡望三次晶臂开始生成并完成:;耋星.p区内,残余浓缩钢9区流动不会形成;并,的杂质分布;g】区的收赫;杂耄蹙液的集中,从而促进崭区的凝固收缩因没有钢液卒藉疏松.眦星,对合理的压

11、下区间没有固定的说法,可篓实际生产没备和生产条件,区间.成功应用轻压下工艺的公司所磊÷李晓伟张维维魏元张向春:连铸孽压下技术的发展和应用(鞍钢技术2oo8年第1期总第349期由于坯壳温度较高,距铸坯表面越远,温度越高.轻压下会产生大变形量,使坯壳产生回复结晶,进一步降低铸坯的晶粒度.凝固外壳的压缩对液芯处金属具有搅拌作用,有助于均匀液芯金属化学成分和温度分布,并有利于形核.因此,轻压下后的铸坯晶粒结构细化,轧制成品综合性能有所提高.由于传统板坯比较厚,轻压下易使铸坯产生表面裂纹,还能产生形变,例如塌陷,菱变等,降低铸坯的表面质量.高温状态下,带液芯的薄板坯轻压下时,表面氧化铁膜与钢坯

12、结合较紧密,不易去除.同时,薄板坯表面夹杂物分布几率增大,对钢水质量要求较高,如果钢水纯净度不高,经轻压下的薄板坯表面性能较普通板坯的差.轻压下对裂纹有两方面影响:一方面,当铸坯坯壳本身承受钢水的静压力,弯曲矫直力,热应力,摩擦力,机械力等综合作用超出钢的高温极限强度和变形抗力时,凝固前沿便产生裂纹,并在二冷区继续扩展;另一方面,适当的轻压下可以平衡坯壳受上述力的作用,从而减少内裂和表面裂纹的产生.6轻压下技术存在的问题(1)临界应力应变测定由于实验方法和条件的差异,人们已经测定的临界值成为评价裂纹敏感性及预测裂纹的判.14一况,尽可能地模拟凝固前沿的组织,温度分布及受力状态,使测得的临界值能够较真实地反映铸坯内裂纹的形成.(2)铸坯内部应力应变计算只有已知铸坯在实际复杂工况下的应力应变半经验公式计算铸坯断面和材料性质,忽略了关键的局部应力与应变.因此需要采用更准确,更有效的计算方法,例如有限元法.7结语轻压下技术在现代连铸生产中已经起到重要的作用,虽然某些方面还存在问题,但经过努力,轻压下技术将在连铸中发挥越来越重要的作用.参考文献金属,2003,62邹冰梅.中心偏析和中心疏松的形成和预防.钢铁技术,2005,23F|emings.OurUnderstandingofMacmsegregation:Pastan