轻压下技术在连铸中的应用及发展

特殊钢大方坯连铸轻压下工艺模型研究与应用中心偏析、疏松和缩孔是连铸坯特别是高碳特殊钢连铸坯常见的内部质量缺陷。

这类缺陷对铸坯热加工性能和后续轧材服役性能均具有不良的影响。

控制这类缺陷的常用技术通常有低过热度浇注、末端强冷、电磁搅拌和轻压下等。

其中,凝固末端轻压下适应性强、是综合控制铸坯内部质量的重要手段。

其通过补偿凝固末端液芯的体积收缩,抑制枝晶间浓化钢水流动,从而有可能很好地同时控制铸坯的缩孔、疏松和偏析。

本文对特殊钢大方坯连铸轻压下工艺模型开展了深入的研究,并考虑了压下辊辊形的影响,以期更好地改善轻压下技术的应用效果、提升特殊钢铸坯的产品质量。

掌握大方坯凝固过程液芯形貌和固相率分布是合理确定轻压下工艺、提高其冶金效果的重要依据。

基于大方坯凝固过程的传热和凝固模型,对大方坯凝固过程中心固相率和液芯形貌进行了定量计算。

分析了拉速、钢种、过热度、比水量和铸坯断面尺寸对液芯形貌和中心固相率分布变化的影响。

研究结果表明,随着拉速、钢种的碳和合金含量、过热度和断面尺寸的增加,以及二冷比水量的减小,铸坯液芯长度均会不同程度地增加,中心固相率的变化也相应减缓。

对于同一钢种和给定断面,拉速对液芯和中心固相率的影响最大,而过热度的影响最小。

基于铸坯凝固过程拉坯方向上的质量守恒,提出了大方坯轻压下工艺下的液芯压下量计算模型。

该模型既可以计算出合理的液芯压下总量,也可以计算出每个辊的液芯压下量,并揭示了各个压下辊的液芯压下量沿拉坯方向应该先小后大。

分析了钢种、拉速、过热度、比水量和铸坯断面尺寸对所需液芯压下总量的影响。

其中,铸坯厚度的影响程度最大,过热度影响最小。

一定压下区间内,凡是增加铸坯液芯厚度的因素均会增大所需的液芯压下量。

利用平辊压下效率模型,分析了钢种、拉速、过热度、比水量和断面尺寸等工艺参数的影响。

基于热-力耦合模型,提出了适用于平辊和凸辊轻压下的压下效率统一模型。

分析了凸辊凸台形状、坯辊接触比以及其他工艺参数对凸辊压下效率的影响。

轻压下技术的介绍及在连铸中的应用摘要：铸坯在连铸生产过程中很容易产生中心偏析和中心疏松缺陷，其质量对后续的轧材产生直接的影响。

在连铸方面开发了许多改善铸坯质量的新技术，其中最为行之有效的一种便是轻压下技术。

轻压下工艺对铸坯组织结构、性能、表面质量和内部裂纹有非常大的影响，所以了解轻压下技术的工艺原理和在连铸中的应用非常重要。

关键词：轻压下；连铸；铸坯质量1.前言随着市场对钢铁产品质量要求的提高,冶炼及轧制技术也得到了不断发展。

在连铸生产中，铸坯内部一般都会存在中心偏析和中心疏松等缺陷，对后续的进一步轧制加工极为不利，因此必须解决。

尤其是在现代高效连铸提出后，以其高拉速为核心的技术，也带来了中心偏析和疏松的进一步恶化加重。

常用控制连铸坯中心偏析、中心疏松产生的技术很多，有：凝固末端轻压下技术，凝固末端强冷技术，低温浇注技术，电磁搅拌技术，在连铸方面开发了许多改善铸坯质量的新技术，连续锻压技术等。

其中最为行之有效的一种便是轻压下技术。

2.轻压下技术的原理针对铸坯凝固特性，任何一种轻压下技术的基本思想都是在铸坯凝固某区域施加合适的压下量以补偿坯壳的凝固收缩和阻止残余钢液的横向流动。

其原理如图1所示：即一方面压下可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯的横向流动；另一方面，压下可以使液芯中溶质元素富集的钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配，从而改善中心偏析情况。

在连铸坯凝固过程中,对铸坯施加外力,补偿凝固收缩并破碎已经形成的“晶桥”,使得铸坯内的钢水可以自由地进行流动,就可以最大程度地减少中心偏析和疏松,这就是轻压下技术的工艺原理。

3.轻压下技术的发展及分类3.1轻压下技术的发展轻压下技术始于20世纪70年代末、80年代初,是在20世纪70年代辊缝收缩技术的基础上发展而来的。

目前,连铸坯的轻压下有两种含义:在铸坯凝固末端处进行的轻压下;离凝固末端较远处进行的轻压下,又称带液芯轻压下。

连铸轻压下工艺优化与实践杨文清,陈迪庆,白静,潘金保（武钢股份条材总厂,武汉，430083）摘要：本文介绍了轻压下对改善铸坯中心偏析和中心疏松的作用，通过对液芯长度计算，确定压下位置，进行多次试验，并对试验结果进行分析对比，选择最适合的压下方式。

关键字：轻压下;中心偏析;中心疏松1 前言连铸钢水在冷凝过程中，低熔点的物质被推向铸坯中心部位，形成了C、S、P、Mn 等元素的偏析带，该偏析带在液相穴终端存在于底部，形成了中心偏析和中心疏松缺陷。

轻压下技术是连铸坯拉矫时，对带液芯的铸坯施加小的压力的工艺方法。

即在铸坯凝固终端附近，对铸坯施加一定的压下量，使铸坯凝固终端形成的液相穴被破坏，以打断枝晶搭桥。

轻压下工艺能够改善中心偏析和中心疏松，但如果工艺不当，会产生压下裂纹，严重影响连铸坯质量。

武钢条材总厂一炼钢分厂（以下简称“一炼钢”）1#连铸机主要生产高碳钢。

对高碳钢来说，由于碳含量较高造成导热性差、凝固区间大，连铸坯本身容易产生偏析、疏松和缩孔等缺陷，在拉丝和扭转过程中容易引起断裂 [1] 。

受铸机断面大小等条件的制约，铸坯中心碳偏析一直是一炼钢控制难点。

该厂通过对拉矫机设备进行改造，使设备具备更大压下功能，并通过计算液芯长度，调整压下方式，找出最适合的压下量及压下方式。

2 浇注工艺现状一炼钢1#连铸机是五机五流弧形连铸机，主要生产高碳钢，铸机主要工艺参数见下表：目前，高碳钢轻压下压下量为 9mm，从低倍检验看，铸坯存在一定程度中心疏松，铸坯中心碳偏析也一直徘徊在 1.15 左右，与其他炼钢厂相比有很大差距，难以满足日益增长的客户需求。

3 凝固末端计算对高碳钢发生纵裂漏钢的坯壳进行分析，将漏钢坯壳横向切开，测量切开点的坯壳厚度，根据坯壳厚度计算凝固系数，漏钢时浇注工艺如下：漏钢坯壳示意图如下：坯壳厚度测量结果及凝固系数计算如下：注：凝固系数：K=D*(V/L) 1/2 D 为凝固坯壳厚度，V 为拉速，L 为到液面距离取两点的平均凝固系数作为综合凝固系数K，则可计算出液芯长度 L。

收稿日期:2009-11-06; 修订日期:2009-11-14作者简介:冯 科(1974- ),重庆人,高级工程师,工学博士.主要从事连铸冶金过程凝固传输现象的数值仿真研究.Email:fen2677@八钢四号板坯连铸机全程动态轻压下技术的应用冯 科1,孔意文1,青绍平1,龙 灏1,任 佳1狄明军2,徐 栋2,王豫东2,鲁 军2,郭庆华2,吴 军2(1.中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆400013;2.宝钢集团八钢公司第二炼钢厂,新疆乌鲁木齐830022)摘要:通过对八钢四号板坯连铸机现有轻压下系统的技术改造和升级,使其具备了(包括弧形段和水平段)动态的全程轻压下功能,并成功实现了工业化应用。

生产实践表明,改造后四号机在弧形段和水平段均可正常实施轻压下功能,整个压下过程平稳顺利,辊缝控制精度良好,L 2模型跟踪准确、算法先进,L 1程序控制合理、执行可靠,在矫直段实施轻压下时铸坯无内部裂纹生成,铸坯内部质量得以明显改善,充分实现了轻压下技术的冶金工艺效果。

关键词:板坯连铸机;动态轻压下;实时跟踪动态控制模型中图分类号:TG249.7 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2010)03-0348-04Application of Dynamic Soft -reduction Technologyin the No.4Slab Continuous Caster of Bayi SteelFENG Ke 1,KONG Y-i wen 1,QING Shao -ping 1,LONG Hao 1,REN Jia 1DI Ming -jun 2,XU Dong 2,W ANG Yu -dong 2,LU Jun 2,GUO Qing -hua 2,WU Jun2(1.CISDI ENGINEERING C O.,LTD.,C hongqing 400013,China;2.The No.2Steelmaking Plant,Bayi Steel,Baosteel Group,Urumuqi 830022,C hina)Abstract:Th e reconstru cting &upgrading work had been don e smooth ly for the origin al sof-tredu ction system of th e N o.4slab contin uou s caster in Bayi steel.As a resu lt,all th e segments (in clu ding both arc segments and horizontal segments )now possess the dynamic sof-t reductionfu nction,which have been pu t into th e indu strial application su ccessfu lly.Throu gh th e production practice,it can be seen that,after the reconstructing project,th e dynamic sof-t redu ction fu nctioncould be applied normally both in the arc segments an d in the level segments for the No .4slab caster,and th e whole sof-t redu ction process are condu cted steady and smooth ly,and the precisionof roll gap control is good.The L2model always m akes an exact trace for th e casting process and h as the advanced algorithm,while th e L1program ,with reasonable control fun ction an d th e reliable execu tion ,can be obtain ed.When the sof-t redu ction action was execu ted in th e un bendin g segm en t (Seg.7),th ere is no in ternal crack takin g place in all as -cast slabs,and the in ternal qu ality of slab su ch as center segregation is improved obviou sly,wh ich show good metallurgical effect by dyn amic sof-t redu ction tech nology.Key words:Slab continu ous caster;Dyn amic sof-t redu ction ;CCPS ONLIN E宝钢集团八一钢铁公司第二炼钢厂四号板坯连铸机,是由中冶赛迪工程技术股份有限公司独立承建的一台现代化板坯连铸机,于2008年8月正式投产。