[发明专利]一种大方坯连铸凝固末端单辊压下位置确定方法

说明书

本发明涉及钢连铸生产技术领域，尤其涉及一种大方坯连铸凝固末端单辊压下位置确定方法。本发明提出大方坯连铸凝固末端单辊压下位置由所浇铸钢中各溶质元素最佳压下位置和各溶质元素偏析程度权重耦合确定。这样将钢中各溶质元素的最佳压下位置耦合考虑钢中溶质元素的偏析程度来确定连铸坯凝固末端单辊压下位置，可以针对具有不同组分及其含量的钢做有针对性的计算，无需根据现场工艺实验确定，且计算结果更加准确。

技术领域

本发明涉及钢连铸生产技术领域，尤其涉及一种大方坯连铸凝固末端单辊压下位置确定方法。

背景技术

铸坯横断面尺寸大于200mm×200mm的方坯称为大方坯。连铸坯在凝固过程中，随着枝晶生长，溶质元素向液相中排出，富集在凝固末端两相区内。由于凝固末端凝固收缩、铸坯鼓肚、热应力和鼓肚造成凝固末端钢液的流动，促使溶质元素随钢液在较大范围内流动，最终造成中心部位溶质元素含量明显高于其他部位，形成中心偏析。中心疏松通常伴随着中心偏析产生，造成铸坯中心质量缺陷。铸坯中心偏析和中心疏松会引发钢材一系列质量问题：对于高碳线材钢，拉拔性能降低，拉断率增加；对于天然气输送管线钢，抗氢致裂纹(HIC)能力下降，从而造成输送管破裂；对于海洋钻探与平台用结构钢，焊接性能降低等。因此连铸坯中心偏析和中心疏松严重制约了高品质钢的生产，备受冶金工作者的关注。

连铸坯凝固末端轻压下技术作为改善铸坯中心疏松和中心偏析的有效手段，在过去几十年里取得了长足发展，并广泛运用于连铸生产过程。但由于连铸坯凝固末端轻压下量小，铸坯变形过程延展和宽展变形损耗使得传递到铸坯中心的压下量较小，无法完全达到消除铸坯中心偏析和疏松的目的。近些年，随着我国钢铁产业升级换代步伐的推进，对高品质钢的需求越来越迫切，要求越来越高。连铸坯凝固末端重压下技术，充分利用连铸坯凝固末端高温、大温度梯度这一有利条件，实施大压下量压下，提高铸坯中心压下效率，在充分补偿连铸坯凝固末端收缩的同时，进一步通过铸坯凝固坯壳变形，挤压两相区内浓缩钢液向上游(沿拉坯方向反向)流动，促使浓缩钢液重新混合稀释，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密，起到改善中心偏析和减少中心疏松的作用。这种技术能够在改善铸坯中心偏析的基础上，整体提高铸坯中心致密度，愈合大部分缺陷，为低圧缩比轧制创造良好条件。

早在1980年，日本Kawasaki钢铁公司Mizushima炼钢厂3#大方坯弧形连铸机在凝固末端安装一对平砧实现连续锻压(Continuous Forging)功能，压下量可达40～140mm，压下位置为f_s＝0.8时，铸坯中心偏析和疏松得到明显改善。日本新日铁提出了采用控制面压下技术(Controlled Plane Reduction)。该技术在板坯凝固末端采用两个移动的砧板(Bar)来支撑和压下未凝固铸坯，能够很好的抑制凝固末端钢液的流动和补偿凝固收缩，板坯中心偏析和中心疏松改善明显。近年来，日本Sumitomo金属提出了改善铸坯疏松的PCCS工艺(Porosity Control of Casting Slab)，该工艺在f_s>0.8时实施大压下，可以有效愈合铸坯内部缩孔、疏松等缺陷。韩国POSCO提出了采用增强扇形段完成凝固末端重压下的POSharp技术，该技术在压下位置f_s＝0.3-0.6实施时，铸坯中心位置可最大限度得到控制，且可以有效避免铸坯压下裂纹的产生。国内东北大学提出了大方坯连铸凸型辊末端重压下技术，以及增强宽厚板坯扇形段末端重压下技术，能够显著提高铸坯压下效率，进一步提高铸坯中心致密度。北京科学技术大学提出了利用TherCast软件对板坯凝固过程进行了模拟和试验，研究表明：在压下位置f_s＝0.8实施重压下时，铸坯内部偏析改善无效果，但有利于改善疏松，且产生内裂纹几率较小。鞍钢小方坯连铸机在进行拉矫机能力提升改造之后，实现了小方坯末端大压下功能，该技术应用表明：在压下位置f_s＝0.56实施连铸坯凝固末端单辊压下，铸坯中心偏析和疏松改善明显。