重軌鋼鑄坯的鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及重軌鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種重軌鋼鑄坯的鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 重軌鋼是生產(chǎn)公稱重量大于或等于30kg/m鋼軌的鋼種，我國主要是指生產(chǎn)60kg/ m~75kg/m的重軌（含道岔）使用的鋼種。重軌要承受機車車輛運行時的壓力、沖擊載荷 和摩擦力的作用，所以對鑄坯及乳材的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，尤其是必須保證鑄坯和乳材的 中心致密度，否則就容易在沖壓過程產(chǎn)生裂紋缺陷，使產(chǎn)品報廢。因此如何提高重軌鋼鑄坯 中心致密度是連鑄生產(chǎn)該類鋼種的關(guān)鍵問題之一。
[0003] 目前，重軌鋼鑄坯主要通過連鑄機生產(chǎn)，連鑄機主要包括回轉(zhuǎn)臺、中間包，結(jié)晶器、 拉矯機等，生產(chǎn)過程為：將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉(zhuǎn)臺，回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到澆注位置后， 將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結(jié)晶器中去。結(jié)晶器是連鑄機的核 心設(shè)備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結(jié)晶。向結(jié)晶器通水使鋼水冷卻，即一冷，確保鑄坯 在結(jié)晶器內(nèi)形成一定的初生坯殼。結(jié)晶至一定的程度時，拉矯機與結(jié)晶振動裝置共同作用， 將結(jié)晶器內(nèi)的鑄件拉出，進(jìn)入連鑄機二冷區(qū)，對帶有液芯的鑄坯實施噴水冷卻，使其完全 凝固，以達(dá)到在拉坯過程中均勻冷卻，最后得到鑄坯。
[0004] 上述連鑄過程中，拉矯機的拉速、鋼水的過熱度、冷卻水供應(yīng)量等參數(shù)對鑄坯的質(zhì) 量有著直接的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種重軌鋼鑄坯的鑄造方法，以提高重軌鋼鑄 坯的中心致密度，更好地滿足使用要求。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：重軌鋼鑄坯的鑄造方法，采用連鑄 機進(jìn)行鑄造，拉矯機的拉速控制在0. 5m/min~0. 75m/min之間；中間包鋼水過熱度控制 在20°C~30°C之間；采用凝固末端大壓下技術(shù)：利用拉矯機的拉矯輥對鑄坯的凝固末端 施壓，壓下速率為0. 8mm/min~2. 4mm/min，壓下區(qū)間長度為4. 0m~8. 0m，單輯壓下量為 2mm~6. 5mm ;二冷區(qū)的冷卻水供應(yīng)量保持穩(wěn)定。
[0007] 進(jìn)一步地，所述二冷區(qū)的供水量為每噸鑄還0· 40kg~0· 50kg。
[0008] 進(jìn)一步地，鑄坯在二冷區(qū)的表面溫度控制在800 °C~900 °C。
[0009] 進(jìn)一步地，從中間包到結(jié)晶器的澆注過程中對鋼水采用電流強度為600A的電磁 攪拌技術(shù)進(jìn)行攪拌。
[0010] 進(jìn)一步地，鋼水從鋼包到中間包、中間包到結(jié)晶器，加保護(hù)套管保護(hù)澆注。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：拉速和鋼液的澆注速度相一致。拉速控制合理，不但可以 保證連鑄生產(chǎn)的順利進(jìn)行，而且可以提高連鑄生產(chǎn)能力，改善鑄坯的質(zhì)量，追求高拉速。嚴(yán) 格控制鋼水過熱度，使其在20 °C~30 °C的范圍內(nèi)變化，能夠避免出結(jié)晶器時的鑄坯殼薄， 減少非金屬夾雜物以及出現(xiàn)表面裂紋等質(zhì)量問題。采用凝固末端大壓下技術(shù)，通過增加連 鑄坯凝固末端壓下量，以擠壓排出溶質(zhì)偏析鋼液，同時焊合中心縮孔，能夠顯著地提高鑄坯 中心致密度，提高鑄坯的質(zhì)量。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013] 本發(fā)明的重軌鋼鑄坯的鑄造方法，采用連鑄機進(jìn)行鑄造，拉矯機的拉速控制在 0. 5m/min~0. 75m/min之間；中間包鋼水過熱度控制在20°C~30°C之間；采用凝固末端大 壓下技術(shù)：利用拉矯機的拉矯輯對鑄還的凝固末端施壓，壓下速率為〇. 8mm/min~2. 4mm/ min，壓下區(qū)間長度為4. 0m~8. 0m，單輯壓下量為2mm~6. 5mm ;二冷區(qū)的冷卻水供應(yīng)量保 持穩(wěn)定。
[0014] 拉速即拉坯速度，是以每分鐘從結(jié)晶器拉出的鑄坯長度來表示。拉坯速度應(yīng)和鋼 液的澆注速度相一致。拉速控制合理，不但可以保證連鑄生產(chǎn)的順利進(jìn)行，而且可以提高 連鑄生產(chǎn)能力，改善鑄還的質(zhì)量。本發(fā)明將拉速控制在0. 5m/min~0. 75m/min之間，由于 重軌鋼鑄坯的橫截面積較大，拉速較低，可以阻止或減少鑄坯內(nèi)部裂紋和中心偏析。過熱度 是指鋼水實際溫度與鋼熔點溫度之差，鋼水澆注時的過熱度應(yīng)該嚴(yán)格控制，使其在較窄的 范圍內(nèi)變化；其次，要最大限度地減少從出鋼、鋼包中、鋼包運送途中及進(jìn)入中間包的整個 過程中的溫降。鋼水過熱度過高的危害：①出結(jié)晶器坯殼薄，容易漏鋼；②耐火材料侵蝕加 快，易導(dǎo)致鑄流失控，降低澆鑄安全性；③增加非金屬夾雜，影響板坯內(nèi)在質(zhì)量；④鑄坯柱 狀晶發(fā)達(dá)；⑤中心偏析加重，易產(chǎn)生中心線裂紋。鋼水溫度過低的危害：①容易發(fā)生水口堵 塞，澆鑄中斷；②連鑄表面容易產(chǎn)生結(jié)皰、夾渣、裂紋等缺陷；③非金屬夾雜不易上浮，影響 鑄坯內(nèi)在質(zhì)量。經(jīng)過多次試驗，本發(fā)明將鋼水過熱度控制在20°C~30°C之間，能夠較好地 保證鑄件質(zhì)量。采用凝固末端大壓下技術(shù)，以擠壓排出溶質(zhì)偏析鋼液，同時焊合中心縮孔， 提高鑄坯中心致密度。根據(jù)連鑄坯的凝固補縮原理，壓下量可由下式得出：
[0016] 其中，民是第i個拉矯機的表面壓下量，單位mm ; ΔΑ i是第i個與第i-Ι個壓下位 置間鑄坯凝固收縮橫截面積，單位mm2;X i是第i個拉矯機下的鑄坯寬度，單位mm ; P i是鋼 液密度，單位kg/m3;ri i是第i個拉矯機下的壓下效率。其中，△六1可以根據(jù)凝固傳熱模型 計算得到，^可以根據(jù)黏彈塑性熱力耦合模型計算得到；除壓下效率外，其它各項計算得 到為液芯壓下量，即液芯需要補縮的壓下量。具體參數(shù)控制為：壓下速率為0. 8mm/min~ 2. 4mm/min，壓下時拉速為0. 5m/min~0. 75m/min，壓下區(qū)間，即同一時刻鑄還凝固末端受 壓部位的長度為4. Om~8. Om，壓下輥子數(shù)量為4~6個，單輥壓下量，即每個輥子的壓下 距離為2mm~6. 5mm。二冷區(qū)內(nèi)冷卻水供應(yīng)量并不隨拉速變化而瞬時變化，流量根據(jù)鑄坯 的平均拉速確定，并保持穩(wěn)定，使鑄坯受冷均勻、穩(wěn)定，減少鑄坯的內(nèi)部缺陷，提高中心致密 度。采用本發(fā)明生產(chǎn)的鑄坯，中心致密度較高，整體質(zhì)量好，能夠很好地滿足重軌的使用要 求。
[0017] 二冷區(qū)內(nèi)，冷卻水供應(yīng)量較大時，鑄坯的冷卻速度較快，生產(chǎn)效率較高，但其外殼 和中心的溫度差會較大，容易出現(xiàn)裂紋等缺陷，影響鑄坯的質(zhì)量；冷卻水流量較小時，冷卻 速度慢，影響生產(chǎn)效率。經(jīng)過多次試驗，作為本發(fā)明優(yōu)選地實施方式，所述二冷區(qū)的供水量 為每噸鑄還0. 40kg~0. 50kg。
[0018] 為了進(jìn)一步地保證鑄坯質(zhì)量，鑄坯在二冷區(qū)的表面溫度控制在800 °C~900 °C。
[0019] 從中間包到結(jié)晶器的澆注過程中對鋼水采用電流強度為600A的電磁攪拌技術(shù)進(jìn) 行攪拌。采用電磁攪拌技術(shù)對鋼水進(jìn)行攪拌，使鋼水在澆注的過程中溫度保持一致，避免局 部散熱過快，影響鑄坯的質(zhì)量。
[0020] 為了防止鋼水在進(jìn)入結(jié)晶器前散熱過多，同時避免外部雜質(zhì)進(jìn)入鋼水，鋼水從鋼 包到中間包、中間包到結(jié)晶器，加保護(hù)套管保護(hù)澆注。
[0021] 對比實例：
[0022] 利用本方法鑄造橫斷面尺寸為320mmX410mm的U78CrV大方坯，鑄機拉速為 0. 72m/min，并保持拉速穩(wěn)定不變，中間包鋼水過熱度為30°C，澆注過程采用了二冷動態(tài)控 制，二冷區(qū)的供水量為每噸鑄坯0. 4kg ;采用了凝固末端輕壓下控制，壓下速率為1. 5mm/ min，壓下區(qū)間長度為7. 7m，單輯壓下量為2mm。
[0023] 澆注完畢后，對大方坯鑄坯內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行低倍檢驗，檢查結(jié)果表明，鑄坯橫向低倍 無中心縮孔、中心裂紋缺陷，中心疏松缺陷評級為< 1. 5級。
[0024] 實施例一：
[0025] 利用本方法鑄造橫斷面尺寸為320mmX410mm的U78CrV大方坯，鑄機拉速為 0. 72m/min，并保持拉速穩(wěn)定不變，中間包鋼水過熱度為30°C，澆注過程采用了二冷動態(tài)控 制，二冷區(qū)的供水量為每噸鑄坯0. 4kg ;采用了凝固末端大壓下控制，壓下速率為0. 8mm/ min~2. 4mm/min，壓下區(qū)間長度為7. 7m，壓下輯數(shù)為6個，總壓下量23. 5mm，2#輯開始壓 下，2#輥壓下量2. 0mm，3#輥壓下量3. 0mm，4#輥壓下量5. 0mm，5#輥壓下量6. 5mm，6#輥壓 下量4. 0mm，7#混壓下量3. 0mm。
[0026] 澆注完畢后，對大方坯鑄坯內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行低倍檢驗，檢查結(jié)果表明，鑄坯橫向低倍 無中心縮孔、中心裂紋缺陷，中心疏松缺陷評級為< 1. 〇級。
[0027] 實施例二：
[0028] 利用本方法鑄造橫斷面尺寸為320mmX410mm的U78CrV大方坯，鑄機拉速為 0. 75m/min，并保持拉速穩(wěn)定不變，中間包鋼水過熱度為30°C，澆注過程采用了二冷動態(tài)控 制，二冷區(qū)的供水量為每噸鑄坯0. 4kg ;采用了凝固末端大壓下控制，壓下速率為0. 8mm/ min~2. 4mm/min，壓下區(qū)間長度為7. 7m，壓下輯數(shù)為6個，總壓下量20. 5mm，2#輯壓下量 1. 0mm，3#車?yán)合铝?. 5mm，4#車?yán)合铝?. 0mm，5#車?yán)合铝?. 0mm，6#車?yán)合铝?. 0mm，7#車?yán)?壓下量5. 0mm〇
[0029] 澆注完畢后，對大方坯鑄坯內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行低倍檢驗，檢查結(jié)果表明，鑄坯橫向低倍 無中心縮孔、中心裂紋缺陷，中心疏松缺陷評級為< 1. 〇級。
【主權(quán)項】
1. 重軌鋼鑄坯的鑄造方法，采用連鑄機進(jìn)行鑄造，其特征在于，拉矯機的拉速控制在 0. 5m/min~0. 75m/min之間；中間包鋼水過熱度控制在20°C~30°C之間；采用凝固末端大 壓下技術(shù)：利用拉矯機的拉矯輯對鑄還的凝固末端施壓，壓下速率為〇. 8mm/min~2. 4mm/ min，壓下區(qū)間長度為4. Om~8. 0m，單輯壓下量為2mm~6. 5mm ;二冷區(qū)的冷卻水供應(yīng)量保 持穩(wěn)定。2. 如權(quán)利要求1所述的重軌鋼鑄坯的鑄造方法，其特征在于：所述二冷區(qū)的供水量為 每噸鑄還0. 40kg~0. 50kg。3. 如權(quán)利要求2所述的重軌鋼鑄坯的鑄造方法，其特征在于：鑄坯在二冷區(qū)的表面溫 度控制在800°C~900°C。4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的重軌鋼鑄坯的鑄造方法，其特征在于：從中間包到結(jié)晶 器的澆注過程中對鋼水采用電流強度為600A的電磁攪拌技術(shù)進(jìn)行攪拌。5. 如權(quán)利要求1所述的重軌鋼鑄坯的鑄造方法，其特征在于：鋼水從鋼包到中間包、中 間包到結(jié)晶器，加保護(hù)套管保護(hù)澆注。
【專利摘要】本發(fā)明涉及重軌鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種重軌鋼鑄坯的鑄造方法，采用連鑄機進(jìn)行鑄造，拉矯機的拉速控制在0.5m/min～0.75m/min之間；中間包鋼水過熱度控制在20℃～30℃之間；采用凝固末端大壓下技術(shù)：利用拉矯機的拉矯輥對鑄坯的凝固末端施壓，壓下速率為0.8～2.4mm/min，壓下區(qū)間長度為4.0m～8.0m，單輥最大壓下量小于或等于6.5mm；二冷區(qū)的冷卻水供應(yīng)量保持穩(wěn)定。采用本發(fā)明生產(chǎn)的鑄坯，中心致密度較高，整體質(zhì)量好，能夠很好地滿足重軌的使用要求。
【IPC分類】B22D11/22, B22D11/18, B22D11/16
【公開號】CN105234365
【申請?zhí)枴緾N201510760796
【發(fā)明人】馬曉濤, 吳國榮, 祭程, 陳永, 楊文中, 曾建華, 潘紅, 陳雄
【申請人】攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月10日