小方坯连铸生产swrh82b工艺实践

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1、冶金之家网站小方坯连铸生产SWRH82B工艺实践孔祥涛1，周德1，陈宏2，孙齐松1，王立峰1(1．首钢技术研究院，北京100043；2．首钢第二炼钢厂，北京100041)摘要：首钢大规格高强度SWRH82B盘条用户在加工过程中脆断严重，跟铸坯低倍角裂和皮下裂纹和盘条网状组织有关。经调查发现季节气温差异，导致铸机结晶器和二冷冷却强度相对较强。通过调整结晶器冷却水水量、二冷水比水量、更换性能合适的保护渣，产品质量达到大方坯工艺同等产品的质量要求。关键词：大规格高强度SWRH82B；脆断；铸坯角裂；二冷冷却首钢采用160mm×160mm小方坯连铸

2、工艺生产直径14．0～16．0mm、抗拉强度大于1200MPa级别SWRH82B热轧高碳钢盘条。2008年6月增加铸机末端电磁搅拌设备，来改善高碳钢铸坯中心碳偏析问题。采用“三高”路线：高过热度、高强冷、高拉速[1]，促进柱状晶生长，以消除中心偏析。二冷采用1．2L／kg比水量，拉速由原来1．6m／min提高到1．8m／min。经过一段时间运行后，碳偏析指数平均值由原来的1．14以上降到1．08以下，铸坯缩孔评级得以改善，对应盘条的面缩率也有所改善[2]。天津用户反映首钢2010年冬季生产Φ15mm规格SWRH82B盘条在酸洗后放线、拉拔、

3、刻痕过程均有不同程度的脆断现象，尤其在放线和刻痕过程断丝严重，要求赔偿经济损失。经调查发现季节气温差异，导致铸机结晶器和二冷冷却强度相对较强，导致铸坯反复温升，多次发生相变导致铸坯低倍裂纹产生。通过调整结晶器冷却水水量、二冷水比水量、更换性能合适的保护渣，产品质量达到大方坯工艺同等产品的质量要求。1铸机主要设备参数铸机主要设备和工艺参数见表1、2。2问题的提出用户反应2009年11月至2010年1月期间生产SWRH82B—1SG盘条断丝特别严重，要求经济赔偿。SWRH82B盘条经过酸洗—磷化—拉拔—刻痕—稳定化处理—成盘工序制作成Φ10．0

4、mm规格1570MPa级别刻痕螺旋类预应力钢棒，应用于中国正在兴建的350公里／小时高速铁路CRTS(ChinaRailTransitSystem)Ⅱ型无砟轨道板预应力结构件，是高速铁路无砟轨道系统荷载耐疲劳寿命的最关键结构部件之一。用户对盘条抗拉强度不仅要求高，而且对断丝率要求非常苛刻。抽查部分炉次的铸坯低倍检发现：铸坯出现角部裂纹和皮下裂纹评级。对部分炉次的铸坯进行了低倍检验，并对铸坯出现的角部裂纹和皮下裂纹进行了评级。铸坯低倍评级和典型形貌见表3和图1所示：2010年11月份抽查炉次出现0．5级角裂评级；2010年12月份与2011年

5、1月份普遍出现0．5～2．0级的角部裂纹评级和0．5级的皮下裂纹评级。冶金之家网站3铸坯裂纹成因分析钢水过热度、拉速、二冷水量都会影响铸坯低倍缺陷，它们对中心缺陷具有互补性。在设备已定的情况下，根据所浇钢种优化3种工艺参数使其得到铸坯中心缺陷最小，这是工艺控制要解决的问题。用小方坯生产高碳钢，铸坯的中心缩孔和偏析状况对轧制线材产品质量有重要影响。要减轻或消除方坯内部缺陷，关键是控制铸坯柱状晶与等轴晶比例。从工艺上有两种截然不同的方法：1)传统方法：抑制柱状晶生长，扩大中心等轴晶区，采用“三低”的路线：低过热度、低拉速、低水量。二冷不要太强，

6、弱冷或中等冷却强度。拉速不要太高。2)新工艺：促进柱状晶生长，使铸坯完全形成柱状晶结构，以消除中心偏析，采用的“三高”路线：高过热度、高强冷、高拉速[3]。二炼钢160mm×160mm小方坯连铸机的二冷区最大设计能力为1．55L／kg，走新工艺路线：高过热度、高强冷、高拉速路线，铸坯可能带液芯矫直，增大铸坯产生皮下裂纹和中心裂纹的危险，这条工艺显然行不通。如果走传统方法工艺路线：低过热度、低拉速、低水量工艺路线，铸机拉速又没有办法降下来。而是决定采取既不同于强冷(二冷比水量1．7～2．5L／kg)，又不同于弱冷(二冷比水量0．3～0．5L／

7、kg)，而是采取1．2L／kg的二冷比水量，拉速按照1．8m／min进行控制。冶金之家网站小方坯角部裂纹是在结晶器弯月面以下250mm以内产生，裂纹首先在固液交界面形成然后扩展。铸坯的角度为二维传热，凝固最快收缩最早，生产气隙，传热减慢坯壳较薄，在鼓肚或菱变造成的拉应力作用下用于坯壳薄弱处而产生裂纹。铸坯的皮下裂纹是由于铸坯表面温度反复回升所发生多次相变，裂纹沿两种组织交界面扩展而形成的。北京冬季环境温度保持在﹣10～﹣20℃，相对于夏季炼钢车间环境温度30～40℃温度，外界温度相差40～50℃。这些环境温度差因素会对铸机结晶器冷却水量冷却

8、效果有很大影响。图2为夏冬季结晶器进出口水温差温度记录，从温差记录来看，冬季温度差要高于夏季，这说明冬季结晶器冷却强度相对要大些。加上冬季水温较冷，相同冷却水量的冷却效果造成结晶