攀钢360mm×450mm大方坯连铸关键技术开发

简述了攀钢自主开发的360 mm×450 mm大方坯连铸集成技术及其效果。通过研究开发合理的连铸二冷技术、凝固末端动态轻压下技术和结晶器电磁搅拌技术,提高了铸坯内部质量,解决了大方坯中心疏松、中心偏析、内部裂纹等内部缺陷较严重的技术难题;通过研究设计合理的结晶器结构和冷却工艺制度,以及开发性能优良的连铸保护渣,提高了铸坯表面质量,减轻了大方坯表面凹槽和凹坑缺陷。两年多的生产实践表明,攀钢360 mm×450 mm大方坯连铸机生产的铸坯,中心疏松、偏析、缩孔、裂纹等内部缺陷的评判级别均小于1.0级的综合比例达到99.03%,中心碳偏析指数为1.01-1.05（平均1.03）,铸坯表面无缺陷率平均达到99.54%。研究成果为促进攀钢品种结构调整和开发高质量、高性能、高附加值产品提供了重要的技术支撑。     

360 mm×450 mm大方坯连铸装备技术国产化研究

该项目属钢铁冶金装备和工艺集成技术开发领域。 本课题针对攀钢360mm×450mm大方坯连铸机的国产化设计与制造特点,立足国内力量,自行研究开发制定了攀钢360mm×450mm大方坯连铸工艺及相关技术,形成了一系列涵盖大方坯连铸工艺与设备的关键技术。其中电磁搅拌技术、动态轻压下技术及其相关装备是国内首次研究并应用于大方坯生产应用的先进连铸技术,标志着我国大方坯连铸技术已达到了国际先进水平。     

大方坯连铸关键装备技术应用研究

简述了攀钢大方坯连铸结晶器电磁搅拌技术、二冷控制技术和凝固末端动态轻压下技术在重轨钢连铸中的应用效果。生产统计表明,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,等轴晶率≥38％,为攀钢生产高速铁路用钢轨提供了合格铸坯。     

360mm×450mm大方坯连铸二冷技术研究

针对攀钢360 mm×450 mm连铸大方坯存在的表面纵裂、中间裂纹、中心裂纹等质量问题,通过采用适当增大连铸比水量、调整二冷区各回路的冷却能力及水量分配比例的方法,优化了大方坯连铸二冷制度.生产应用表明,大方坯表面质量和内部质量明显提高,因铸坯中间裂纹严重而产生的表面纵裂缺陷率由53.85%降至0.30%,铸坯中心疏松评级≤1.0级的比例由74.87%增至99.53%,无中心裂纹的比例由68.83%增至82.77%,无中间裂纹的比例由82.95%增至90.98%.     

320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢质量改进与应用

为了提高大断面重轨钢连铸坯内部质量,满足钢轨探伤要求,针对大断面生产重轨钢铸坯宏观偏析及中心疏松较难控制的难点,采用合适的二冷制度、凝固末端电磁搅拌技术、动态轻压下控制技术、钢水过热度控制以及拉速控制等技术措施,开发了攀钢320 mm×410 mm大方坯连铸重轨钢生产工艺。生产的大方坯重轨钢连铸坯中心等轴晶率稳定控制在40%以上,中心疏松控制在不大于0.5的比例为91%以上,中心偏析在0.5级的比例为87%以上,等柱晶率不小于40%的比例为100%,碳偏析指数控制在0.95~1.07,铸坯及钢轨质量较好,满足了标准要求并通过了CRCC认证。     

360mm×450mm连铸大方坯表面质量控制技术

针对攀钢360 mm×450 mm连铸大方坯存在的表面凹坑和表面纵裂缺陷,优化了连铸冷却制度.生产应用表明,大方坯表面质量明显提高,铸坯表面凹坑缺陷率由37.13 %降至0.14 %,因铸坯中间裂纹严重而产生的表面纵裂缺陷率由53.52 %降至0.30 %,满足了连铸坯热送热装工艺要求.     

重轨钢连铸坯内部质量控制技术

针对攀钢大方坯连铸机投产初期重轨钢连铸坯中心疏松、中心偏析等内部缺陷较严重的问题,研究应用了提高重轨钢连铸坯内部质量的控制技术,包括凝固末端动态轻压下、结晶器电磁搅拌、二冷动态控制、连铸拉速与钢水温度优化控制等核心工艺技术.生产实践表明,重轨钢连铸坯综合合格率达到99.97%,铸坯中心疏松≤1.0级,中心偏析≤1.0级,中心缩孔≤1.0级,中心裂纹≤0.5级,中间裂纹≤0.5级,角部内裂≤0.5级,中心碳偏析指数≤1.05,由连铸坯轧成重轨的内部质量和力学性能满足时速350 km高速铁路用钢轨的要求.     

大方坯连铸动态轻压下控制模型的开发与应用

动态轻压下控制模型的开发与应用是实现轻压下参数有效、稳定实施的关键环节。结合攀钢2号大方坯连铸机设备特点,研究开发了大方坯动态轻压下控制模型,阐述了轻压下实施过程中各拉矫机压下辊设定值的计算方法。模型投用后铸坯内部质量得到显著改善,铸坯中心疏松≤0.5级综合比例和中心偏析≤0.5级综合比例分别提高35.46%和9.81%。     

360mm×450mm方坯连铸动态轻压下技术

简述了攀钢自主开发的360 mm×450 mm大方坯连铸动态轻压下控制技术及其应用效果。通过开展轻压下工艺对大方坯内部质量影响的试验研究,掌握了轻压下工艺与铸坯中心疏松、中心偏析等的关系。试验表明,采用轻压下工艺,45CrMnMo合金钢铸坯中心疏松≤1.0级的比例由66.67%增至85.71%,中心偏析≤1.0级的比例由94.44%增至100%,无中心缩孔的比例由88.89%增至96.42%,中心碳偏析指数由1.04~1.19(平均1.15)降为1.02~1.09(平均1.05)。研究结果为促进攀钢品种结构调整和开发高质量、高性能、高附加值产品提供了重要的技术支撑。     

大方坯连铸二冷技术研究

针对攀钢大方坯连铸引进的二冷控制技术在连铸比水量和二冷区水量分配等方面存在的问题,通过测试研究大方坯连铸典型钢种的高温延塑性能和二冷区的铸坯表面温度分布,制定了满足攀钢连铸品种开发要求的二冷控制制度。生产应用表明,连铸大方坯内部质量得到了明显提高。     

360mm×450mm大方坯连铸二冷技术研究

针对攀钢360mm×450mm连铸大方坯存在的表面纵裂、中间裂纹、中心裂纹等质量问题,通过采用适当增大连铸比水量、调整二冷区各回路的冷却能力及水量分配比例的方法,优化了大方坯连铸二冷制度。生产应用表明,大方坯表面质量和内部质量明显提高,因铸坯中间裂纹严重而产生的表面纵裂缺陷率由53．85％降至0．30％,铸坯中心疏松评级≤1．0级的比例由74．87％增至99．53％,无中心裂纹的比例由68．83％增至82．77％,无中间裂纹的比例由82．95％增至90.98％。     

大方坯连铸动态轻压下技术应用研究

简述了攀钢引进的奥钢联SMART/ASTC动态轻压下技术及其在重轨钢大方坯连铸生产中的应用效果.生产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,为攀钢生产合格的高速铁路用钢轨铸坯提供了条件.     

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。     

360 mm×450 mm方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

根据麦克斯韦电磁理论,建立了360 mm ×450 mm方坯连铸结晶器电磁旋转搅拌的数学模型,分析了结晶器内电磁场、电磁力的分布特征以及电流(300～700 A)、搅拌频率(2.0～3.0 Hz)对电磁场和电磁力的影响.结果表明,旋转磁场在结晶器搅拌区域内产生电磁力,使钢液在水平方向形成旋转流动;磁感应强度与搅拌电流成线性关系,在低频率搅拌条件下频率对电磁搅拌强度的影响较小.     

重轨钢大方坯连铸动态轻压下技术研究

针对攀钢大方坯连铸机投产初期引进的轻压下装备技术冶金效果不明显、重轨钢铸坯中心疏松、中心偏析等内部缺陷较严重的问题,开展了优化重轨钢连铸轻压下工艺的现场试验,对比研究了轻压下工艺对重轨钢铸坯中心疏松、中心偏析等内部质量的影响,建立了适应重轨钢要求的动态轻压下工艺技术.生产实践表明,重轨钢铸坯内部质量明显提高,铸坯中心疏松评级≤1.0级的比例由28.41%增至99.91%,中心偏析评级≤1.0级的比例由40.91%增至100%,中心缩孔≤1.0级的比例由92.05%增至100%,铸坯中心碳偏析指数由1.17降至1.05,连铸坯轧制的重轨的内部质量和力学性能完全满足350 km/h高速轨要求.     

高速重轨钢连铸坯质量控制技术研究

高速铁路要求钢轨连铸坯具有良好的表面和内部质量。文章介绍了包钢大方坯连铸机应用结晶器电磁搅拌、动态二冷配水与动态轻压下等关键技术生产重轨钢U71Mn、U75V等代表性钢种的效果。     

高强耐候钢YQ450NQR1连铸大方坯质量的控制

通过降低结晶器冷却强度、优化结晶器宽窄面水量分配,延长喷水冷却区长度、适当增大连铸比水量、调整二冷区各回路的水量分配比例等优化工艺措施,高强耐候钢YQ450NQR1 360 mm×450 mm连铸坯质量明显提高,表面凹坑缺陷率由37.13%降至2.87%,中心疏松评级≤1.0级的比例由79.71%增至90.70%,中心偏析≤0.5级的比例由1.45%增至44.19%,无中心裂纹的比例由39.13%增至62.79%。     

连铸大方坯动态轻压下冶金效果分析

动态轻压下技术是减轻铸坯的中心偏析与疏松缺陷、提升铸坯内部质量的有效途径.包钢新建的5号大方坯铸机的动态轻压下控制系统由北京科技大学与包钢合作设计和开发,能够在非稳态的浇注条件下进行有效的动态轻压下和动态二冷配水实时控制.针对重轨钢U71Mn、U75V等代表性钢种,在5号连铸机上进行了动态轻压下冶金效果热负荷试验.经过合理地制定试验方案、取样设计以及冶金效果分析,结果表明,采用动态轻压下工艺后,铸坯中心疏松明显减轻,中心区域等轴晶率增加,连铸坯横断面上C成分分布更加均匀,中心C偏析指数波动范围明显变窄,有效减轻了铸坯的中心偏析缺陷,铸坯内质得到明显提升.     

攀钢大方坯连铸钢轨钢的生产工艺及质量控制

攀钢大方坯连铸机建成投产后,迅速实现了钢轨钢生产工艺由模铸向连铸的转变.采用连铸工艺生产钢轨钢,通过成分精度、钢质纯净度和连铸工艺参术的控制,获得了质量良好的铸坯和钢轨,完全满足200km/h客运专线钢轨的质量要求,部分指标达到350km/h高速轨的要求.