动态轻压下技术在板坯连铸中的应用91

动态轻压下技术在板坯连铸中的应用91罗传清1,2，倪红卫2，刘光明1，张华2，陈国威1(1.武汉钢铁集团公司第二炼钢厂，湖北，武汉，430083；2.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北，武汉，430081)摘要：简述了动态轻压下技术的冶金原理。结合武钢二炼钢动态轻压下技术的应用情形，对压下位置、压下量、压下率等要紧参数进行了分析及优化。应用及优化动态轻压下技术后，板坯的中心偏析得到明显改善，中碳钢尤为显著。板坯A级偏析的比例由3.21％下降到0.20％以下，C级及以下中心偏析的比例提高到95％以上。关键词：动态轻压下技术；凝固末端；压下位置；压下量；压下率；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动态轻压下技术的冶金原理轻压下技术是在铸坯的凝固末端人为减少铸坯的厚度来补偿铸坯的凝固收缩量，如此能够排除或减少铸坯收缩形成的间隙铸坯中心区域溶质的集合（图1），同时轻压下形成的挤压力使液芯富积溶质的钢水向反拉坯方向流淌，促使溶质元素的重新分配，从而达到改善中心偏析的目的[2,3]。最早进展的静态轻压下技术关于改善品种简单、稳态浇铸的铸坯内部质量具有明显的成效。但由于该技术在线生产过程中相关参数不能进行调整，在实际生产过程中，不同的生产条件和品种必定使凝固末端的位置和所要求的压下量不一样，因此静态轻压下技术关于改善非稳态生产条件下铸坯的质量有限。图1轻压下技术原理图动态轻压下技术的原理是利用数学模型运算浇铸过程中铸坯凝固终点的变化，通过相关的操纵系统对辊缝进行实时调整，保证在两相区进行压下。实施动态轻压下需要铸机扇形段能够在线调整，同时找准凝固终点是保证轻压下成效的关键。凝固终点与钢水成分、温度、拉速、二冷配水量、铸坯厚度等因素有关。由于实际生产过程中，工艺条件不停发生变化，因此动态轻压下技术中相关参数（压下位置、压下量等）也在发生变化（图2）。图2不同拉速下的动态轻压下操纵图3动态轻压下技术相关参数的确定3.1压下位置压下位置的确定依靠于铸坯凝固末端的确定，澳钢联的动态轻压下技术用DYNACS热跟踪模型确定凝固末端的位置，武钢二炼钢用射钉法对该模型的实际使用情形进行了验证，模型确定的凝固末端位置与射钉法确定的凝固末端位置差不多一致。压下位置的确定是动态轻压下技术的重要参数。压下位置靠前，两相区富集溶质的钢液仍可流淌，改善偏析成效不明显；压下位置靠后，铸坯完全凝固，增加拉坯阻力，阻碍扇形段寿命。一样认为，轻压下区域在某一固相率之间对改善铸坯中心偏析的成效最佳。武钢二炼钢应用的动态轻压下技术最初将所有钢种的压下区域设定在固相率fs=0.35-0.75之间，在实际应用过程中发觉碳含量大于0.25％的高碳钢中心偏析的改善并不明显，进行多次对高碳钢压下区域的调整，发觉压下位置在固相率fs=0.55-0.95时改善高碳钢铸坯中心偏析成效最好（图3）。图3调整压下位置前后高碳钢的中心偏析对比3.2压下量压下量的确定取决于压下区域钢液凝固过程的体积收缩量，一样要稍大于体积收缩量，如此才能保证凝固末端富集溶质元素的流淌。压下量过小，对改善中心偏析成效不明显；压下量过大，铸坯受到过度挤压，铸坯易产生内部裂纹（图4），同时加剧辊子的磨损。依照钢种不同，铸坯由液相转为固相的收缩率不一样，一样收缩率在3％-4％之间。碳含量和合金含量高的钢种，其收缩率较大，同时这些钢铸坯中心部位的碳和合金元素的偏析较严峻，在动态轻压下技术中压下量比低碳钢大，武钢二炼钢对各钢种的压下量进行了多次调整，最终确定了各钢种的最佳压下量。图4压下量与内裂纹的关系3.3压下率压下率指浇铸方向单位长度上的压下量，最大压下率依照铸坯产生内部裂纹的临界应变来确定。铸坯凝固末端是两相区，临界应变率专门低，据有关资料[4]介绍临界应变率ε0在0.2％-0.4％之间。对铸坯进行轻压下产生的应变ε由下式确定：式中：ε——固—液界面的应变，%；C——常数；a——铸坯厚度；mm；l——辊距，mm；rs——压下率，mm/m。ε与ε0的关系是ε<ε0,由此能够运算出最大的压下率。压下率阻碍铸坯的偏析度如图5所示[5]。依照连铸机的条件有一最佳压下率，一样压下率板坯为0.5～1.1ｍｍ/ｍ,方坯为0.5～4.0ｍｍ/ｍ。武钢二炼钢应用的动态轻压下技术依照两相区的长度进行一定的压下量，由于两相区压下位置和压下量差不多进行了设定，压下率随实际生产条件的变化有所改变，一样在0.60-1.0mm/m之间，典型拉速的压下率为0.75mm/m。图5压下率与偏析度之间的关系(CMAX/C0，CMAX为测试出的最大碳含量，C0为炉次的含碳量)3.212.453.212.450.220.210.140图6武钢二炼钢历年A级中心偏析发生率4动态轻压下技术对改善中心偏析的成效武钢二炼钢对板坯中心偏析的判定分为A、B、C3个大的级不，其中A级为严峻的中心偏析，C级为无中心偏析或者轻微偏析。在使用动态轻压下技术之前，A级偏析发生率的比例为3％左右，C级偏析只能达到60％。2002年对3＃，2＃、1＃连铸机连续进行了改造，应用了先进的动态轻压下技术，铸坯的内部质量明显改善，专门是中碳钢的中心偏析级不明显降低。A级中心偏析发生率由2002年3.21％下降到2006年的0.14％，2007年实现了全年无A级中心偏析（图6）；同时C级及以下中心偏析由2002年的64.5％上升到2007年的95.8％。5结语（1）武钢二炼钢自2002年对连铸机进行改造后，一直在成功地应用动态轻压下技术。（2）动态轻压下技术的冶金原理是利用数学模型在线运算铸坯凝固末端位置，从而实施一定的压下量，防止两相区域溶质的富集，达到改善内部质量的目的。（3）动态轻压下技术相关参数的设定直截了当阻碍板坯的内部质量，其依照铸机特性、钢水成分、铸坯要求、拉速等生产条件确定。（4）武钢二炼钢应用动态轻压下技术后，铸坯的内部质量明显改善，专门对改善中高碳钢的中心偏析有显著的成效。板坯A级偏析的比例由3.21％下降到0.20％以下，C级及以下中心偏析提高到95％以上。参考文献：[1]K.Mrwald,M.Thalhammer,C.Federspiel,etal..Metallurgical,operationalandeconomicbenefitsofSMART®/ASTCtechnologyincontinuouscasting.IronandSteel,2003,38(11),p.24[2]G.S.Sakaki,A.T.Kwong,J.J.Petozzi,etal..Softreductionofcontinuouslycastbloomsatstelco’sHiltonworks.SteelmakingConferenceProceedings,1995,p.295[3]ShozoShima,YasuoMaruki,JunjNakashima,etal..SoftreductiontechnologyforhighqualitysteelinNipponsteelcorporation.2thInternationalConferenceonDevelopmentinIronandSteelmaking,2004,p.9[4]K.