連鑄工藝參數(shù)對45、70鋼

1、連鑄工藝參數(shù)對45#、70#鋼鑄坯冶金效果影響的探討詹書申 白瑞娟 趙良江 晁霞 董文利(河南濟源鋼鐵(集團)有限公司煉鋼廠 河南濟源454650)摘要：通過對45#、70#鋼鑄坯低倍組織情況的分析以及連鑄工藝參數(shù)的總結，探討出鋼水過熱度、拉速、塞棒自動控制、二冷配水及電磁攪拌等連鑄工藝參數(shù)對鑄坯低倍組織的影響。通過對45#、70#鋼中心碳偏析分析，表明隨著鋼中碳含量升高，連鑄拉速、鋼水過熱度的增加，鑄坯中心碳偏析有增大趨勢。關鍵詞：鑄坯的低倍組織；過熱度；二冷配水；電磁攪拌參數(shù)；拉速；中高碳鋼；中心碳偏析。前言連鑄工藝參數(shù)對鋼坯的質量有著重要的影響。尤其對優(yōu)質鋼的質量影響更大。2004年9月

2、份開始，河南濟源鋼鐵（集團）公司（以下簡稱濟鋼）逐步開發(fā)生產了中高碳優(yōu)質碳素結構鋼。用戶對產品的質量提出了很高要求。為此，煉鋼廠對影響連鑄坯質量的工藝參數(shù)進行了摸索。為了進一步改善中高碳鋼連鑄坯質量，減輕中心偏析，提高等軸晶比例，又應用了結晶器電磁攪拌技術。實踐證明，通過優(yōu)化連鑄工藝參數(shù)和采用結晶器電磁攪拌技術，對產生優(yōu)良的連鑄坯低倍組織，減少中心偏析有明顯的作用?，F(xiàn)以濟鋼所煉45#、70#鋼鑄坯的低倍情況和中心碳偏析情況加以總結分析。1、連鑄機的基本情況濟鋼3#連鑄機系上海重型礦山機械有限公司制造安裝其基本參數(shù)為：流數(shù)：4流間距：1200mm弧形半徑：8m結晶器長度：900mm連鑄坯規(guī)格：1

3、50mm×150mm電磁攪拌方式：結晶器電磁攪拌MEMS液面控制方式：塞棒自動控制系統(tǒng)2.1所取45#、70#鋼鑄坯低倍樣的煉鋼工藝流程及執(zhí)行標準，濟鋼品種鋼鑄坯低倍樣連鑄的工藝流程如圖1所示：浸入式水口保護澆注4流圓柱型水口電磁攪拌結晶器二冷四個段配水冷卻拉矯機彎曲矯直方坯LF爐鋼水大包回轉臺長水口氬氣保護中間包LD爐鋼水50轉爐圖1鑄坯低倍樣煉鋼工藝流程圖2.2執(zhí)行標準為：GB226-91鋼的低倍組織及缺陷酸濁檢驗方和YB/T153-1999優(yōu)質碳素結構鋼和合金結構鋼連鑄方坯低倍組織評級圖。3、鑄坯低倍組織試驗3.1試樣的制度從現(xiàn)場紅坯上割取150mm×30mm的橫剖樣

4、及150mm×250mm的縱剖樣。3.2 連鑄工工藝參數(shù)對45#、70#鋼低倍組織的影響。3-2.1 電磁攪拌參數(shù)及過熱度對45#、70#鋼鑄坯低倍組織影響電磁攪拌的作用主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）通過力、熱的作用和減小溫度連界層等作用，使柱狀晶停止生長，擴大等軸晶區(qū)；（2）通過加強鋼水對流，能夠打斷柱狀晶的“搭橋”現(xiàn)象，減輕鑄坯的中心偏析。 電磁攪拌參數(shù)及過熱度對45#、70#鋼鑄坯低倍組織影響如表1所示。表1 電攪電流200A6HZ250A6HZ280A6HZ45#過熱度（）203030402030>30102020303040>40中心疏松（級）1.01.51.01.

5、50.51.01.01.5縮孔（級）1.01.501.0000.51.5裂紋等級（級）0.51.00.50.5000.50.5等軸晶率（%）3230363444.54341.54070#中心疏松1.01.51.5中心縮孔01.02.0裂紋等級00.51.0等軸晶率43.542.539.5注：表中低倍級別等級值取低倍試驗中發(fā)生率最高的級別由表1可得：1、對45#鋼從整體上看無論電攪電流在200A、250A、280A等的情況，鑄坯的中心疏松及縮孔都隨過熱度的升高而加重。2、對于70#鋼在同一電攪電流時，中心疏松縮孔，裂紋等級也都隨過熱度的升高而加重，在過熱度>40時，鑄坯橫剖低倍出現(xiàn)2.0級

6、縮孔，且裂紋等級也明顯加重。3、由45#鋼的低倍情況可看出，在低過熱度且電攪頻率相同時隨著電磁攪拌電流的增加鑄坯低倍的縮孔級別減小，等軸晶率逐漸增大，這是因為電攪拌的磁感應強度與電流成正比，增加電流可顯著增加攪拌力，攪拌力增加加快了結晶器內鋼水溫度的散失，使結晶器內溫度分布均勻，對改善鋼坯的縮孔加快等軸晶的生長有利。但攪拌力也不易過大，過大結晶器彎月面形狀將發(fā)生變化，對改善縮孔不利。45#鋼電攪電流的最佳值為250280A，6HZ。4、結晶器電磁攪拌及過熱度對鑄坯的等軸晶率影響較大。電磁攪拌電流對鑄坯等軸晶率的影響以45#鋼為例如圖1所示。圖1電攪電流對鑄坯等軸晶率的影響過熱度對鑄坯等軸晶率的

7、影響以70#鋼為例如圖2所示。圖2過熱度對鑄坯等軸晶率的影響由圖1可得電攪參數(shù)的設置，對鑄坯的低倍組織影響較大，電流在200A、250A時等軸晶率平均最高為34%，電流在280A，6HZ時等軸晶率平均為41%；由圖2可看出在電磁攪參數(shù)一定時過熱度低的等軸晶率比過熱度大于40的等軸晶率提高了10%。3.2.2塞棒自動控制的使用及中間包水口的對中對鑄坯低位組織的影響。 塞棒自動未用45#鋼鑄坯橫剖情況 塞棒自動使用45#鋼鑄坯橫剖情況 70#中間包水口對中橫剖低倍照片 70#中間包水口對中相對應縱剖低倍照片 70#中間包水口未對中橫剖低倍照片 70#中間包水口未對中相對應縱剖低倍照片圖1圖1是塞棒

8、自動控制使用與未使用及水口對中與未對中的鑄坯低倍照片。由照片及所做低倍試驗報告可得：1、45#、70#鋼在電攪電流過熱度比水量，拉速等連鑄工藝參數(shù)相同的情況下，塞棒自動控制使用的鑄坯的等軸晶率比未使用的等軸晶率提高了15%，使用塞棒自動控制的鑄坯，1.5級以下縮孔的發(fā)生率達到95%，未使用塞棒自動控制鑄坯，1.5級以下的縮孔發(fā)生率只有70%，塞棒自動控制的使用對鑄坯的等軸晶率及縮孔改善效果比較明顯。2、在連鑄其它工藝參數(shù)基本相同的情況下，中間包水口對良好的比中間包水口未對中的鑄坯低倍等軸晶率提高了12.5%，中間包水口對中的鑄坯，1.5級以下中心疏松發(fā)生率達到97%，1.5級以下縮孔發(fā)生率達到

9、95%，中間包水口未對中的，1.5級以下中心疏松發(fā)生率只有75%。因此，塞棒自動控制的使用及中間包水口的對中對提高鑄坯的低倍組織，穩(wěn)定產品質量非常有利。3.2.3二冷配水的優(yōu)化對鑄坯低倍組織的影響45#鋼鑄坯的低倍組織試驗在二冷配水方面經過兩個階段，即二冷配水優(yōu)化后，優(yōu)化前為二冷工段噴淋管，噴嘴未改造，III段配水未恢復階段，優(yōu)化后是對二冷工段噴淋管進行改造，各弧噴嘴由13個減為10個，改變II段噴嘴型號，恢復III段配水，降低O段水量，增強小比水量時二冷的霧化效果。優(yōu)化前與優(yōu)化后鑄坯的低倍組織如表（三）所示： 表三中心疏松縮孔裂紋等級等軸晶率優(yōu)化前1.51.50.538優(yōu)化后1.01.00.

10、543注：表中低倍級別等級值取低倍試驗中發(fā)生率最高的級別由表（三）可得：1、在對二冷配水優(yōu)化后，鑄坯控制1.5以上的縮孔發(fā)生率降低，明顯降低了連鑄坯的中心縮孔級別及中心疏松級別。2、對二冷配水優(yōu)化后，降低O段水量，增強I段配水的霧化效果，能夠使鑄坯的表面溫度場趨于平緩，并保持在高溫脆性區(qū)之上，使鑄坯的兩相區(qū)變寬，有利于形式等軸晶。優(yōu)化后平均等軸晶率提高了13%。3.2.4在45#、70#鋼的低倍組織試驗中，我們采用恒拉速操作，故拉速對低倍組織的影響暫不加以說明。4 連鑄坯的中心偏析對于中、高碳鋼的中心偏析，采用結晶器電磁攪拌技術，可顯著減輕中心碳偏析。但在結晶器電磁攪拌條件下，中、高碳鋼的中心

11、偏析仍受多種因素的影響，尤其連鑄工藝參數(shù)對中心碳偏析的影響。4.1生產和試驗條件在橫向截面的低倍樣中心及鑄坯角部至中心一半區(qū)域4點，用4mm的鉆頭取58mm深的屑樣，取樣位置如圖1所示：12341橫斷面1234試樣取樣位置中心偏析率是中心碳成分與中心一半區(qū)域4點碳成分平均值的比值。 所取橫剖樣的結晶器電磁攪拌的電流為200A280A頻率為6HZ，生產鋼種有45#、60#、65#、70#等中高碳鋼。連鑄生產時二冷比水量一般為0.61.0L/kg，拉速控制在1.52.0m/min。4.2 45#70#連鑄工藝參數(shù)對中心碳偏析的影響因二冷比水量波動不大暫不分析比水量對中心碳偏析的影響，在不同連鑄工藝

12、條件下取坯樣分析中心碳偏析，由下列圖示可得，鋼種碳含量，二冷比水量，過熱度、拉速與中、高碳鋼中心偏析有關。圖1鋼種碳含量對中心碳偏析的影響由圖1可得中、高碳鋼的中心碳偏析與鋼種碳含量影響較大，中心碳偏析，隨碳含量的增加而增大。圖2拉速對中心碳偏析的影響由圖2表示70#鋼拉速由1.5m/min提至1.7m/min時，偏析指數(shù)由1.07升至1.05。1.8m/min拉速時，偏析指數(shù)為1.09，45#鋼、65#鋼、2.0m/min拉速時，偏析指數(shù)則為1.07。這也充分說明高碳鋼中心偏析隨拉速的提高有加重趨勢，但碳含量對中心碳偏析的影響為顯著。圖3過熱度對中心碳偏析的影響由圖3可知，45#70#中、高

13、碳鋼中心碳偏析隨過熱度的增大，中心碳偏析加重。5、結論：1、（1）連鑄工藝參數(shù)的改進，是提高鑄坯低倍組織及品種鋼質量的重要措施，過熱度對鑄坯低倍組織的影響較大，在過熱度>30時，尤為明顯，主要導致鑄坯中心疏松及縮孔等級的加大，影響等軸晶的發(fā)展，使鑄坯的等軸晶率降低。（2）在相同的工藝條件下，塞棒自動控制的使用，極期有利于鑄坯等軸晶率的發(fā)展及低倍組織缺陷的改善。（3）由45#鋼鑄坯二個階段的低倍組織的對比表明二冷配水的優(yōu)化明顯降低了連鑄坯的縮孔，提高了鑄坯的等軸晶率，改善了鑄坯的低倍組織。（4）設定合適的電磁攪拌參數(shù)，大大提高鑄坯等軸晶率在高過熱度澆鑄時>40改善鑄坯的中心縮孔效果明顯，有效地去除了鋼水中的氧化物夾雜。（5）在試驗時，因拉速波動的范圍較小，對鑄坯低倍的影響不明顯，但在高過熱度條件下（大于35） 時，降低拉速對提高鑄坯的等軸晶率，降低中心疏松