160mm×160mm轴承钢连铸小方坯轻压下工艺优化

摘要：针对轴承钢GCr15连铸小方坯断面的中心缩孔、中心偏析等常见内部质量缺陷，确定了轻压下区间并进行压下试验。通过对压下试验结果的分析，得到了轻压下工艺参数与铸坯中心疏松、中心偏析的关系。试验结果表明，采用凝固末端轻压下技术后轴承钢内部质量得到明显的改善，可将铸坯中心缩孔级别控制在1.0级以下，而不合理的压下量分配会导致铸坯出现压下裂纹。1号、2号拉矫辊分配较小的压下量可有效减少铸坯的压下裂纹并改善中心疏松以及中心偏析。     

凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响

基于ANSYS软件建立了310 mm×360 mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17 mm大压下量的轻压下技术生产310 mm×360 mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52 m·min-1且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析.      

凝固压下对大方坯中心致密性的影响

为了改善大方坯的中心致密性,研究了连铸凝固压下对铸坯中心缩孔的影响。采用热-弹-塑性模型计算了凝固压下时大方坯中心缩孔的变形规律。结果表明,在铸坯完全凝固后压下可有效提高中心致密性,其效果比相同变形量下的均热轧制提高了22.5%。随着压下量的增大,缩孔尺寸明显减小,但由于凝固压下变形量有限,大尺寸缩孔难以完全消除。为进一步消除缩孔,建议凝固末端轻压下速率提高到0.02 mm/s,或增大凝固后压下量。SA-213 T12大方坯采用凝固压下技术后大部分中心缩孔已被焊合,残留缩孔的最大尺寸由8减小到2 mm,同时缩孔数量降低了50%。     

高碳钢小方坯连铸拉矫辊静态轻压下工艺研究

安阳钢铁股份有限公司150 mm×150 mm小方坯铸机生产实践中,通过调整现有拉矫辊压力并配合拉速和二冷配水的调节,对高碳钢铸坯凝固末端实施静态轻压下试验。试验结果表明:合适压力条件下所形成的一定压下量,再配以恰当的拉速,可使拉矫辊压力能传递到铸坯较佳压下区。采用该工艺后,铸坯缩孔由最高3.0级降至最高2.0级,疏松由最高2.5级降至最高1.5级,凝固中心碳偏析指数由最高1.35降至最高1.08。拉矫辊静态轻压下对铸坯纵剖低倍整体缩孔尺寸与疏松面积有一定改善。     

静态轻压下技术在GCr15轴承钢连铸生产中的应用

介绍了静态轻压下技术在北满特钢Concast铸机生产GCr15轴承钢240 mm×240 mm连铸坯的应用.结果表明,当钢水过热度20～30℃,拉速0.85 m/min,在铸坯3 m长范围内进行总压下量7 mm、3组压下辊压下量分别为(mm)3、2、2的轻压下连铸,铸坯中心疏松由原来未轻压下的2.0-2.5级降低至1.0～1.5级,V型偏析和中心缩孔明显改善,铸坯中心平均碳偏析指数由1.17～1.26降至1.07～1.13.     

轴承钢大方坯凝固末端特性与中心质量控制

连铸流程取代模铸锻造生产高端轴承钢是当前的发展趋势。为了改善GCr15轴承钢200 mm×240 mm大方坯连铸中常见的中心缩孔和中心偏析问题,借助数值模拟研究连铸坯传热与凝固进程,并通过工业试验调整拉速探究末端电磁搅拌(final electromagnetic stirrer, F-EMS)和轻压下(soft reduction, SR)对连铸内部质量的协同影响机制和效果,通过低倍酸侵观察不同工艺下铸坯的横纵截面缩孔疏松和裂纹情况,通过钻屑取样检测铸坯横截面上碳偏析分布。结果表明,拉速为0.95 m/min时铸坯凝固终点仅为13.0 m,此时提升F-EMS强度且使用轻压下虽然可以改善中心缩孔,但F-EMS也将更多高浓度钢液搅入铸坯中心,由于铸坯中心熔池宽度小,对高浓度溶质的稀释作用小,熔池难以稀释这些钢液从而使得铸坯中心偏析反而加剧。而在F-EMS电流强度为540 A、SR总压下为7 mm的工艺下,拉速提升至1.2和1.4 m/min时,铸坯内弧侧都产生了压下裂纹,且由于GCr15轴承钢连铸凝固两相区较宽,拉速为1.4 m/min时铸坯在铸机上产生裂纹的压下辊处,铸坯内部裂纹敏感区...     

轻压下对20CrMnTiH钢240mm×240mm铸坯中心碳偏析和低倍组织的影响

试验研究了单辊轻压下量（0～14 mm）和压下位置（1^#～7^#）对低碳钢20CrMnTiH 240 mm×240 mm铸坯低倍组织和中心碳偏析的影响。结果表明,从3^#拉矫辊开始压下,最大压下量9 mm,低倍无缩孔比例上升12.3%,中心疏松1.0级比例和中心碳偏析无明显改善;从2^#拉矫辊开始压下,最大压下量1 1 mm,中心疏松1.0级比例和无缩孔比例下降,中心碳偏析合格率提升14.2%;从1^#拉矫辊开始压下,最大压下量14 mm,中心疏松1.0级和无中心缩孔比例均为100%,中心碳偏析合格率达到71.4%。综合分析得出,20CrMnTiH 240 mm×240mm铸坯在拉速0.85 m/min、结晶器搅拌300 A、5 Hz、单辊轻压下量14 mm时,铸坯中心碳偏析和低倍组织最佳。     

轻压下改善42CrMo钢300mm×400mm大方坯内部质量的工艺实践

以中碳钢42CrMo为试验钢,通过建立300mm×400 mm连铸大方坯凝固传热模型,确定合理压下区间4#～7#辊压下量分别为"1 mm-2 mm-3 mm-1mm",并进行工业试验.试验结果表明,轻压下工艺对铸坯凝固各组织占比影响不大,但可明显改善中心致密性和偏析.铸坯芯部最大疏松点尺寸由1106 μm×608 μm...     

连铸大方坯平辊和凸辊组合的轻压下方法

专利号:ZL201811014372.4专利权人:宝山钢铁股份有限公司设计人:徐荣军刘俊江万根节李成斌柳向椿孟庆玉一种连铸大方坯平辊和凸辊组合的轻压下方法,属金属铸造领域。首先算出铸坯到每台拉矫机部位时的三维温度场分布、两相区、固相区厚度和固相分率,确定压下起始和结束辊子的位置,根据铸坯的体积收缩量,制定每个拉矫机辊子的压下量;在铸坯固相分率f s=0.9~1.0间,实施重压下工作模式;在铸坯固相分率f s=0.25~0.80间,实施轻压下工作模式。其采用平辊拉矫机和凸辊拉矫机组合的轻压下方法,对铸坯进行凝固末端轻压下控制,以降低铸坯的中心疏松、缩孔与偏析,改善轧材内部质量;可使铸坯上表面产生的压痕形状开口变宽,能避免后工序轧钢过程产生折叠缺陷,且有利于减轻压下力,更有利于减轻凸辊拉矫机的压下力。可广泛用于金属铸造领域。     

大方坯连铸动态轻压下技术应用研究

攀钢全连铸工程新建的大方坯连铸机采用了奥钢联SMART／ASTC动态轻压下技术。自大方坯连铸机投产以来,以重轨钢、硬线等典型钢种为代表开展了应用大方坯连铸轻压下技术的试验研究。通过不断优化调整轻压下工艺制度,取得了改善铸坯中心偏析、疏松和缩孔的显著效果。结果表明,铸坯表面无清理率达到100％,中心疏松≤1．0级,中心偏析≤1．0级,中心缩孔≤0．5级,中心碳偏析指数≤1．05,无其他内部质量缺陷,为攀钢生产高速铁路用钢轨提供了合格铸坯。     

压下对重轨钢大方坯内裂纹敏感性的影响

为研究压下对连铸坯内部裂纹产生的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了230 mm×280 mm断面大方坯压下数学模型。通过压下模型对重轨钢连铸坯压下过程进行热力耦合模拟计算,对压下过程中产生的内部裂纹进行了预测。首先,对连铸坯不同中心固相率为0.3～0.7的温度场进行计算;然后,利用压下模型计算了连铸坯中心固相率0.3～0.7时凝固前沿的等效塑性应变。研究结果表明,在连铸坯中心固相率为0.3～0.7的位置处分别施加7 mm压下量进行压下,连铸坯凝固前沿等效塑性应变未超过临界等效塑性应变（0.4%）,连铸坯未出现内裂纹;同时,对连铸坯在中心固相率为0.6位置处进行了不同压下量的研究,研究结果表明,当连铸坯压下量超过7 mm时,凝固前沿的等效塑性应变超过临界塑性应变（0.4%）,连铸坯出现内裂纹,并且压下量越大,连铸坯内裂纹越严重。同时,工业试验结果与模型计算结果基本吻合,验证了模型计算的准确性。      

Dynamic Soft Reduction Technology for Bloom Casting

 The dynamic soft reduction technology for 360mm×450mm bloom casting and its application results at PISCO (Panzhihua Iron &; Steel Co.) were presented. In order to analyze the influence of the soft reduction on internal defects of bloom, such as center porosity and central segregation, experiment for contrasting process with or without soft reduction for bloom was investigated. The operation shows that after applying the soft reduction of bloom alloy steel, the ratio of center porosity whose defect level is below 1.0 increased from 66.67% to 85.71%, ratio of central segregation whose defect level is below 1.0 increased from 94.44% to 100%, ratio of central shrinkage cavity which is free increased from 88.89% to 96.42%, and central segregation index of carbon decreased from mean value of 1.15 to 1.05. These results have provided important technology supports for PISCO to optimize the steel product structure, and to improve the production of high quality, property, and value added products.     

凝固传热模型在静态轻压下技术中的应用

在实测铸坯表面温度的基础上,通过对各冷却段界面换热系数进行修正,建立了适合实际工况条件的凝固传热数学模型,并将模型计算结果应用于静态轻压下试验中,取得了良好的效果。研究结果表明:实施轻压下最佳的工艺条件为:过热度10～30℃、二冷比水量0.28 L/kg、拉速0.85 m/min,压下量8 mm;采用轻压下技术后,铸坯的中心疏松级别由原来的2.0～2.5级降低为1.0～1.5级;V型偏析和中心缩孔有所改善;铸坯的中心平均碳偏析指数由1.17～1.26降低为1.07～1.13。     

连铸控流模式对大方坯及棒材组织结构与宏观偏析影响

以中碳结构钢大方坯及其热轧棒材为研究对象,通过对铸坯和轧材进行低倍侵蚀和成分分析,揭示了连铸控流模式对大方坯凝固组织与宏观偏析分布特征的影响及其铸轧遗传性。研究表明:常规直通水口浇注模式下,结晶器电磁搅拌(Mold electromagnetic stirring, M-EMS)电流由0增加到800 A,铸坯等轴晶率由6.06%仅可增加到11.71%,难以有效避免大方坯常见的中心缩孔缺陷与突出的中心线偏析。采用新型五孔水口浇注模式,即使不开启M-EMS,铸坯中心等轴晶率仍可达23.1%,大方坯中心缩孔级别可降至1.0级以下,满足后续热轧大棒材探伤要求。同时发现,五孔水口浇注模式下,大方坯铸态组织中往往会出现较为明显的柱状晶到等轴晶转变(Columnar to equiaxed transition, CET)区,铸坯断面碳偏析指数呈M型分布,表现为断面1/4位置CET区域碳偏析指数最高。大棒材轧制基本改变不了铸坯断面宏观偏析的分布形态,且可能导致中心线偏析指数增加。同时指出,基于连铸控流模式的作用规律和铸?轧遗传性特征,以及特殊钢长材热加工对中心致密度和偏析分布与程度的要求,实际生产中应从连铸工艺源头合理地控制铸态组织与宏观偏析分布形态。      

Dynamic Soft Reduction for Continuously Cast Rail Bloom

  Center porosity and centerline segregation in continuously cast bloom can be minimized by the well known method of dynamic soft reduction. Metallurgical results of soft reduction previously employed in continuous bloom casting for heavy rail steel in Panzhihua Iron and Steel Group were not fully achieved because of the improper soft reduction process. Therefore, experiments for optimizing the process parameters of soft reduction for bloom were carried out. The results show that the proportion of the center porosity, which is less than 10, increases from 2841% to 9981%, while the proportion of the centerline segregation class increases from 4091% to 100%, and the proportion of the central cavity increases from 9205% to 100%, whereas the center carbon segregation index decreases from 117 to 105. The internal quality and the mechanical performance of the rails produced from continuously cast blooms meet the requirement of high speed tracks of 350 km/h.     

350mm×470mm矩形坯连铸生产轴承钢的凝固末端

确定轴承钢在连铸坯凝固末端的位置,对于轴承钢轻压下工艺的合理制定、改善铸坯的中心疏松及中心偏析等缺陷具有至关重要的意义。首先,采用二维非稳态传热方程,结合本钢350mm×470mm矩形坯铸机自身特点,建立了矩形坯凝固模型。其次,通过射钉试验,取片做硫印,来标定生产状态下不同位置的坯壳厚度。最后,对铸坯的表面温度进行了实际测定。研究结果表明,射钉硫印测量的坯壳厚度、实测的铸坯表面温度都与凝固模型的计算结果相近,实际生产过程中,完全可以采用该模型来理论计算铸坯凝固末端,为轻压下工艺提供理论依据。