高速轨用钢连铸坯内部质量控制的关键技术

简述了攀钢提高350 km/h高速轨用钢连铸坯内部质量的控制技术,包括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及其在重轨钢连铸中的应用效果.近3年的生产实践表明,课题研究解决了重轨钢连铸大方坯中心疏松、中心偏析、中心裂纹等内部缺陷较严重的技术难题,重轨钢连铸坯内部质量优异,铸坯收得率达到98.55%,铸坯合格率达到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,中心碳偏析指数≤1.05,为攀钢开发生产350 km/h高速铁路用钢轨提供了合格铸坯.     

动态轻压下对重轨钢U75V疏松和夹杂物的影响

6流280mm×380mm连铸机每流安装6架轻压下机。铸坯轻压下量≤8mm,压下率≤1.5mm/m。结果表明,在合理的工艺条件下,通过轻压下可显著改善铸坯中心疏松,从而改善U75V钢重轨的轨腰中心条纹。因改善夹杂物在铸坯内的分布,探伤次品剔出率由0.206%降至0.095%。     

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.     

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.     

7#铸机大方坯断面生产重轨钢铸坯质量评价

文章通过对7#铸机设备改造后生产的大方坯断面重轨钢坯内外部质量对比,分析了结晶器电磁搅拌、动态二冷配水、动态轻压下对铸坯的中心碳偏析指数、疏松及铸坯凝固组织的影响,得出7#铸机两个大方坯断面重轨钢在合理拉速、过热度匹配下,采用结晶器电磁搅拌+轻压下工艺后,铸坯内部质量良好,不仅使铸坯等轴晶比率为52.3%~58.3%,也可使铸坯中心碳偏析指数控制在1.07以下。     

5#连铸机平辊轻压下技术在U71Mn钢上的应用

包钢5#大方坯连铸机采用了动态轻压下工艺技术,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大方坯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.结果表明此技术可为包钢生产高速铁路用钢轨提供合格铸坯.     

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。     

重轨钢连铸坯中心偏析的分析和工艺改进

研究的重轨钢(/% ：0, 68 - 0. 73C,0. 20~0. 30Si,l. 05 ~ 1.15Mn, ≤0. 015P, ≤O. 012S, ≤O. 003 5 Al,≤ O. 000 15[H], ≤0.006 0[N], ≤O, 002 0[0])的冶金流程为铁水脱硫预处理-120 t 转炉-LF-RH-280 nun x 380 mm 坯连铸。分析证实铸坯偏析是钢轨低倍检验和超声波探伤不合格的主要原因。试验研究了钢水过热度、拉速、结 晶器电磁搅拌、二冷水量和凝固末端动态轻压下对铸坯中心碳偏析的影响。通过采用优化的工艺措施:钢水过热 度15~30 拉速0.60 - 0. 75 m/min和恒拉速,结晶器电磁搅拌强度400 A,二冷比水量0.25 L/kg,轻压下6~7mm等,铸坯一般疏松≤1. 0级,中心疏松≤0. 5级,点状偏析≤0. 5级,等轴晶率≥37%,中心碳偏析指数0.94 ~ 1.06钢轨超声波探伤合格率提高至99. 3%以上。     

浅谈1#板坯连铸机铸坯质量影响因素和控制措施

通过连铸坯低倍腐蚀评估铸坯中心偏析、中心疏松等铸坯内部缺陷,反馈铸坯内部质量。从铸机辊缝、动态轻压下、喷嘴、钢水过热度、化学成分等方面研究铸坯内部质量的影响因素和控制措施。工艺优化后连铸低倍合格率上升8.17个百分点,提高了1#连铸机的内部质量。     

连铸坯轧制厚钢板极限规格缺陷分析与改进

针对连铸坯轧制特厚板超声波探伤不合格的问题,对连铸坯及钢板取样进行热酸浸低倍组织检验,并对钢板样进行金相分析。结果表明,连铸坯本身有较严重的中心疏松和中心偏析,钢板有疏松残留,偏析严重处伴生微裂纹。通过提高钢液纯净度,投用连铸电磁搅拌(S-EMS),优化轻压下工艺,增加单道次压下量等措施,保证了特厚板质量,探伤合格率达到98.97%。     

重轨钢连铸凝固末端位置研究及工艺优化

根据武钢第一炼钢厂重轨钢连铸生产条件,建立380 mm ×280 mm方坯凝固传热数学模型,并采用射钉法验证及修正。模拟结果表明,U71Mn和U75V钢的凝固末端各自位于距结晶器液面16.96～21.68 m和16.50～21.17 m;减弱二冷强度或增大拉速,U71Mn和U75V钢凝固终点均会明显后移。根据计算结果,二冷制度由弱冷(0.346 L/kg)改为超弱冷(0.218 L/kg),拉速采用0.7 m/min,应用1～4~#机架轻压下,压下量为5～7 mm,U71Mn和U75V钢凝固终点延长至21 m以上。连铸工艺优化后,重轨钢大方坯中心疏松Ⅰ级内平均合格率由89.64%提高到99.50%。     

大方坯连铸机重轨生产新技术的应用

包钢为实现1000 万t的产能,在国内自行设计的6机6流大方坯连铸机上成功应用了多项新技术,尤其是二冷动态配水及动态轻压下等先进技术在重轨、82B钢生产中的应用为总公司产品结构的调整及重轨的发展奠定了基础。本铸机建设周期短、投资少、技术装备先进,在国内处于先进水平。     

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。      

轻压下改善重轨钢铸坯成分均匀性的生产试验

包钢在5~#280 mm×380 mm方坯连铸机上安装了一套国产动态轻压下设备、对重轨钢U71 Mn和U75V进行了一年多的生产试验。结果表明,在合理工艺条件下,采用轻压下可显著改善重轨钢的中心碳偏析,横断面中心碳偏析指数≤1.08,铸坯纵向中心线碳偏析指数波动明显减小,钢轨成分偏差也随之减小。     

重轨钢铸坯热装影响因素分析和数值模拟

采用有限差分法建立了钢水从结晶器至二冷区和空冷区冷却过程以及280 mm ×380 mm连铸坯热装热送的温度模型,并分析了重轨钢U71Mn(%:0.66～0.76C、0.15～0.35Si、1.10～1.40Mn)和U75V(%:0.70～0.78C、0.50～0.70Si、0.75～1.05Mn、0.04～0.08V)中的氧、氮含量、铸坯低倍组织和加热炉人口处铸坯输送辊道等对该钢热装的影响。模拟结果表明,重轨钢铸坯热装可缩短加热时间40 min,铸坯输送辊道的工作温度为250℃。     

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.     

连铸厚板坯轻压下技术的应用

 对首秦2号板坯连铸机轻压下工艺进行了细致的研究。通过连铸坯射钉试验对首秦2号连铸机二级冷却模型进行了校验;通过不同轻压下率试验条件下连铸坯中心偏析的程度确定了合理的、能够有效改善连铸坯中心偏析的轻压下率;通过连铸坯厚度方向不同部位碳硫元素的分析对轻压下工艺改善前后连铸坯中心偏析度进行了对比。结果表明：首秦2号连铸机二级冷却模型能够准确反映连铸坯凝固末端的位置。在拉速为0.70m/min的连铸工艺条件下,320mm厚连铸坯轻压下段为第9和第10段,合理的轻压下率应该保持在0.85～1.0mm/m之间。采用合理的轻压下工艺后,连铸坯中心偏析得到了明显改善,满足了首秦高品质中厚板对连铸坯内部质量的严格要求。