[发明专利]一种改善齿轮钢内部质量的压下工艺确定方法

说明书

本发明公开了一种改善齿轮钢内部质量的压下工艺确定方法，包括：1)收集现场技术参数、钢种参数，建立铸坯凝固传热模型；2)对现场温度进行测温，并对铸坯凝固传热模型进行验证，使现场温度与铸坯凝固传热模型之间的温差不超过设定值；3)计算凝固末端机械压下后的铸坯坯壳形貌，对铸坯断面施加凝固末端机械压下后的速度分布，得到铸坯凝固末端位置处的溶质传输行为，通过溶质传输行为的变化得到压下量和压下区间，所得压下区间与铸坯凝固传热模型计算结果进行相比，确定最终压下区间；4)计算该钢种的表面压下量；5)判断表面压下量是否满足条件，满足则进入步骤6)，不满足则返回步骤4)。本发明设计合适的压下量，改善铸坯内部质量。

技术领域

本发明涉及钢铁连铸技术，更具体地说，涉及一种改善齿轮钢内部质量的压下工艺确定方法。

背景技术

金属材料在凝固过程中由于选分结晶、枝晶搭桥、凝固收缩等会造成宏微观偏析，中心缩孔于疏松严重影响铸坯及后续轧材内部质量的问题。宏观偏析将造成断层、材料不合格、大量碳化物聚集而形成裂纹。微观偏析将会在后续的轧制过程中造成带状组织，使材料各向力学性能不同，即沿带状组织方向的性能明显优于其垂直方向，降低钢的塑性、韧性、断面收缩率。中心缩孔与疏松将会在后续的轧制过程中形成裂纹，严重危害产品质量。因此改善铸坯内部质量具有重要意义。

改善铸坯内部质量的方法已有较多研究，其中在连铸过程中实施压下就是一种改善铸坯内部质量的有效方法，即在连铸过程中对铸坯每个拉矫机处实施一定的压下量，产生一定的压力对铸坯内部凝固收缩进行补偿，以达到改善铸坯内部质量的目的。然而只有合理的压下区间与压下量才能对改善铸坯内部质量具有改善作用，不合理的压下参数只能使铸坯质量更加严重。

在现有的专利申请中，如中国专利CN101658911B公开了一种大方坯连铸动态轻压下压下量在线控制方法，利用液芯压下量与压下效率对铸坯压下量进行计算，并对辊缝进行调节。然而该专利未有热力学耦合模拟计算，压下量有误差。

如中国专利CN105108096B公开了一种重轨钢大方坯连铸动态轻压下量的确定方法，通过确定现场工艺参数、物性参数、材料热力学性能对压下量进行确定。但方法仅适用于重轨钢，且在工艺参数中未对铸坯表面温度进行测定并修正现场工艺参数。

如中国专利CN109396368B公开了一种改善高碳钢大方坯连铸坯内部质量的方法，首先对总压下量进行了约束在10mm～25mm，并采用分配系数的方式进行各辊压下量分配。但该专利未考虑压下量对铸坯内部的传递效率。

如中国专利CN110523942A公开了一种改善高碳铬轴承钢大方坯内部缺陷的控制方法，对不同固相率下的压下量直接分配，可缺乏合理性。

如中国专利CN110802207A公开了一种连铸坯组合压下方法，建立连铸坯凝固模型确定凝固终点及中心固相率，通过多相凝固耦合模型确定宏观偏析形成的临界固相率，以及通过凝固收缩分析模型，预测中心疏松开始形成位置的临界固相率，从而确定压下区间，进而确定最佳压下量。但该专利未考虑压下量过大时可能产生的裂纹对铸坯质量的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种改善齿轮钢内部质量的压下工艺确定方法，设计合适的压下量，改善铸坯内部质量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改善齿轮钢内部质量的压下工艺确定方法，包括以下步骤：

1)收集现场技术参数、钢种参数，建立铸坯凝固传热模型；

2)对现场温度进行测温，并对所述铸坯凝固传热模型进行验证，使现场温度与所述铸坯凝固传热模型之间的温差不超过设定值；