一种铸坯有效压下区间的控制方法与流程

1.本发明涉及铸坯凝固过程中的轻压下技术领域。


背景技术：

2.随着特钢技术的发展，高碳钢品种越来越多，对高碳钢质量的要求不断提高，中心偏析一直是限制高碳钢连铸坯质量提高的难题。轻压下技术对解决该难题有显著的效果，已被行业视为控制铸坯偏析最有效的方法之一。但在实施过程中对铸坯实施轻压下的区间难以掌控，连铸拉矫过程中压下过早，坯壳较薄，会导致轻压下裂纹；压下较靠后，改善偏析的效果不理想。如何确定有效压下区间才能取得最佳的压下效果改善偏析一直是困扰各企业的难题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种铸坯有效压下区间的控制方法。有效压下区间能够确保铸坯(尤其是高碳钢铸坯)在拉矫过程中取得最佳的轻压下效果，本发明用于指导不同断面的连铸机实施轻压下技术以改善铸坯偏析。
4.本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种铸坯有效压下区间的控制方法，所述有效压下区间是指在铸坯凝固过程中实施轻压下以改善铸坯芯部偏析的区间，开始实施压下时，坯壳厚度应不低于铸坯标准规格总厚度的30％；开始实施重压下时，坯壳厚度应不低于铸坯标准规格总厚度的1/3；至少在铸坯中心固相率fs趋近但不超过0.75所对应的位置实施压下，并作为所述有效压下区间的末端，应以获得较宽的有效压下区间为优。
5.优选地，在铸坯的中心固相率fs超过0.75的凝固末端继续压下对改善中心偏析作用不大，但可以改善铸坯疏松，若压下量较大可以起到类似轧制压下的效果，所以在fs超过0.75之后继续轻压下不归属于本技术所定义的用于改善芯部偏析的“有效压下区间”。
6.优选地，有效压下区间的末端对应铸坯中心固相率fs为0.7～0.75所对应的位置，在实际生产中铸坯是通过连续设置的拉矫机实施轻压下的，实施末端压下的拉矫机不可能刚好对应中心固相率fs为0.75的铸坯位置，所以，本技术设置实施末端压下的拉矫机对应的fs处于0.7～0.75即可。
7.优选地，所述坯壳厚度是指铸坯表面的固相厚度，不包括凝固过程中的固液两相区，更具体的是指铸坯表面到固相和固液两相区分界线的厚度。
8.优选地，在铸坯中心固相率fs接近0.3时开始实施压下，fs接近0.3的位置与坯壳厚度为铸坯标准规格总厚度的30％的位置相近，优选二者中较前者作为开始压下的起始位置。例如第二台拉拉矫机开始实施轻压下比较有效，有些企业第一台拉矫机是抬起不用，有些是压下1mm，也不会出现裂纹，弊端是设备磨损。
9.优选地，所述重压下是指所述有效压下区间内压下量相对较大的压下道次，在总压下量确定后，压下量超过总压下量的20％即视为重压下。实际确定重压下应根据拉矫机的压下能力，是一个相对概念，与目前新提出的
““
单辊重压下”概念不同，总压下量确定后，
重压下辊的压下量是指相对较大的压下。
10.优选地，中心固相率fs是指铸坯凝固断面中心的固相率，中心固相率fs采用经验公式fs＝(t
l-t
cc
)/(t
l-ts)计算，式中t
l
指液相线温度；ts指高固相线温度；t
cc
指铸坯中心温度。t
l ts对于某钢种而言可查阅文献或者通过经验公式获得。而t
cc
无法直接测量，通过对铸坯凝固断面的温度场进行模拟构建模型(已经是公知技术，例如本技术发明人利用foxpro构建了一个连铸凝固模型，现在模型基本上都会模拟整个截面温度场)，参照表面温度可以获得该铸坯断面的中心温度。不同成分会导致微小变化。其他方法构建模型也适用，但中心固相率的公式不可以改变，本技术优选基于一次线性关系，若是采用二次关系式或者三次关系式，中心固相率fs会有较大的变化。
11.本技术用于改善芯部偏析的有效压下区间比较宽。中心固相率fs在0.3-0.75的范围内，轻压下压下区间越宽，其改善偏析效果越好。假如同样是从第2台拉矫机处开始压下，其中心固相率为0.3，依次往后，第五台拉矫机处中心固相率为0.6，第6台拉矫机处中心固相率为0.8，改善偏析的有效区间为0.3-0.6；若是第五台拉矫机处中心固相率为0.75，第6台拉矫机处中心固相率为0.9，改善偏析的的有效区间为0.3-0.75。
12.与现有技术相比，本发明的优点在于：
13.本技术通过研究多个高碳钢的芯部偏析改善，结合模型模拟和实际生产工况，总结发现本技术设计的有效压下区间能够确保高碳钢铸坯取得最佳的轻压下效果，能够运用最简单的方法指导不同断面连铸机轻压下技术运用来改善偏析。避免因过度实施轻压下带来的裂纹敏感性或者因实施时机不准导致偏析改善效果不理想。
具体实施方式
14.以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，该实施例是示例性的，不应作为对本技术请求保护技术方案的限制。
15.(1)一种适合高碳钢有效压下区间，开始压下时，坯壳厚度达到铸坯标准规格总厚度的30％；当开始重压下时，坯壳厚度达到铸坯标准规格总厚度的1/3，其中一道拉矫机辊子必须压在中心固相率为0.7～0.75的位置上，有效压下区间比较宽；连铸坯凝固末端继续重压，即中心固相率超过0.75，继续压下可以改善铸坯疏松，对偏析改善作用不大。
16.(2)坯壳厚度指固体坯壳，不包括连铸坯凝固过程中的固液两区域。重压下是根据拉矫机的压下能力，是一个相对概念，与目前新提出的“单辊重压下”不是一个概念。总压下量确定后，重压下辊的压下量相对较大。经过模型多次计算开始压下中心固相率fs约为0.3。
17.(3)中提到的中心固相率fs是指铸坯凝固过程的断面中心的固相率，无法直接测量。中心固相率fs采用目前应用最广泛的经验公式:fs＝(t
l-t
cc
)/(t
l-ts)，其中t
l
‑‑
高碳轴承钢液相线温度；ts‑‑
高碳轴承钢固相线温度；t
cc
‑‑
铸坯中心温度，无法直接测量，但能够参照表面温度通过模型计算得到。不同成分会导致微小变化。其他方法构建模型也适用，但中心固相率的公式不可以改变，本文的结论基于一次线性关系，若是采用二次关系式或者三次关系式，中心固相率fs会有较大的变化。
18.(4)压下区间比较宽是相对改善偏析而言。中心固相率fs在0.3-0.75的范围内，轻压下压下区间越宽，其改善偏析效果越好。假如同样是从第2台拉矫机处开始压下，其中心
固相率为0.3，依次往后，第五台拉矫机处中心固相率为0.6，第6台拉矫机处中心固相率为0.8，改善偏析的的有效区间为0.3-0.6；若是第五台拉矫机处中心固相率为0.75，第6台拉矫机处中心固相率为0.9，改善偏析的的有效区间为0.3-0.75。
19.(5)中心固相率fs超过0.75，此时fs不在改善偏析的有效区间，根据设备能力压下能够改善疏松或者缩孔，此时继续压下起到连铸连轧的部分效果。
20.尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。