重钢45钢连铸生产工艺主要技术参数
2013-01-23 09:18:28
45钢为优质碳素结构钢，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，广泛用于机械制造。同时，由于其线收缩量小和体积收缩量大的特点，造成连铸板坯在生产过程中存在粘结漏钢、内部裂纹等问题。采用低拉速浇铸能在一定程度上缓解粘结漏钢，但将增加浇铸周期，影响正常的生产组织。
表1：连铸机主要技术参数
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铸机类型
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直弧形
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铸机半径,m
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10.5
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铸机长度，m
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34
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结晶器高度,mm
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900
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断面，mm×mm
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200、250、300×2000~2500
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铸机配水模式
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等效拉速、目标温度
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辊缝控制方式
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远程动态
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表2：化学成分（%）
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成分
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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标准
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0.42~0.50
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0.17~0.37
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0.50~0.80
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≤0.030
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≤0.030
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一、连铸生产工艺
1、结晶器振动参数
碳质量比例在0.10~0.70%范围内，钢种线收缩量随碳含量增加而减少，45钢在结晶器内需要重点控制粘结漏钢。减少结晶器内的摩擦力，增加正滑动时间tp，减少正滑动速度差△V，稳定负滑动时间tn，并保证负滑动超前量NSA。
图1：拉速与振动频率的关系
频率随拉速的增加而降低，确保在拉速较低时，具有较高的频率，有利于低拉速时坯壳在结晶器内脱模。
图2：非正弦振动中负滑动时间和正滑动时间及负滑动超前量变化
负滑动时间曲线变化平缓，相对稳定，正滑动时间随拉速的增加而增加，其变化量大于负滑动时间的变化量，正滑动时间长，有利于结晶器保护渣有充分的时间流入结晶器与凝壳之间，增强润滑效果，减少阻力。在此振动模式下，负滑动超前量随拉速的增加而下降，在拉速为0.80~1.10m/min时，超前量范围4.33~4.77mm，有利于正常拉速下坯壳脱模顺利。
图3：正弦振动和非正弦振动下正滑动速度差变化
在相同的频率和振幅下，非正弦振动（a=35%）的正滑动速度差△V比正弦振动（a=0）小，减少了结晶器与坯壳摩擦力，减少坯壳的拉应力，减少粘结几率
2、结晶器保护渣
45钢成分已经远离包晶反应点，线收缩小，坯壳与结晶器间气隙小，接触紧密，摩擦力大，高温强度低，易粘结漏钢，铸坯纵裂已经不再敏感，且液相线温度约为1492℃，相应要求结晶器保护渣具有良好的导热及低温熔化性能。采用降低保护渣碱度，减轻结晶倾向，可以改善润滑和传热。
表3：保护渣化学成分
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SiO2
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CaO
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Al2O3
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MgO
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R2O
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F
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C
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H2O,%
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31.36
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28.51
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4.87
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1.87
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11.60
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0.90
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4.80
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0.30
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表4：保护渣理化参数
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粘度Pa·S/1300℃
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析晶比例，%
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半球点温度，℃
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熔速s/1350℃
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0.129
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0
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1071
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28
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3、二次冷却强度
降低铸机二冷水强度，一方面能减少铸坯心部与表面的温度差，提高铸坯凝固均匀性，减轻铸坯的热应力和组织应力，可以有效控制裂纹产生，另一方面，使铸坯温度升高，强度发生下降，在钢水静压力作用下，铸坯在辊间发生鼓肚，当鼓肚变形应力超过铸坯的高温强度后，又会产生内部裂纹，因此需要合适的冷却强度。
图4：水流密度分曲线
在坯温的控制上确保顶弯段和矫直段温度避开脆性区，其它位置可以适当增加冷却强度，减轻铸坯鼓肚造成的内部裂纹，参考部分易出中间裂纹低合金钢冷却强度，制定了比水量为0.68l/kg的冷却强度，在拉速为1.05m/min时，经接触式测温仪测定铸坯出矫直段后表面温度为913~923℃。
4、凝固末端轻压下
45钢的液态收缩和凝固收缩分别为1.59%~1.62%和4.03%~4.13%，在铸坯内部易产生疏松、缩孔及中心裂纹，为减轻以上缺陷的程度，需要在铸坯凝固末端实施一定的压下对凝固收缩进行补偿。45钢在1350℃以上时，塑性和韧性差，若轻压下的压下量过大将造成铸坯内部沿晶界裂开，产生内裂，考虑到此钢种的内裂敏感性强，在凝固末端压下率按1.0mm/m控制。
二、试验效果
1.05m/min典型拉速，在250mm×2000mm断面上连续浇铸1100吨，结晶器漏钢预报热流及曲线平稳，铸坯表面质量原始合格率100%
表5：钢板力学性能
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σb/Mpa
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σs/Mpa
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δ/%
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640-675
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370-430
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18-23
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648
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386
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20
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三、结语
通过45钢的生产实践，在宽厚板生产45钢的过程中，对连铸工艺参数进行以下调整有利于生产质量的稳定：
--使用非正弦振动，增加正滑动时间，利于保护渣流入，保持低的正滑动速度差，减少坯壳拉应力，降低粘结几率。
--低结晶率、半球点温度在1100℃以下的保护渣有利于防止板坯连铸粘结漏钢。
--二冷比水量0.68l/kg可以满足表面微裂纹和内部裂纹的控制要求。
--1.0mm/m的压下率不会导致45钢产生压下裂纹。
收稿时间：2012年7月
来源：重钢
