本發(fā)明屬于中碳合金鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法。

背景技術(shù)：

1、在連鑄生產(chǎn)過程中，大圓坯連鑄凝固時間長及凝固末端鋼液補縮能力差等特點，容易使鑄坯產(chǎn)生中心疏松、縮孔和裂紋等內(nèi)部缺陷。鋼液接觸結(jié)晶器發(fā)生強烈換熱而形成初凝坯殼，鑄坯中心逐漸向外傳熱導(dǎo)致溫度降低而產(chǎn)生收縮，鋼液隨著凝固的進(jìn)行逐漸減少，沒有足夠鋼液補縮時便會產(chǎn)生縮孔，縮孔過于嚴(yán)重甚至?xí)谲堉七^程無法焊合而產(chǎn)生裂紋。殘余鋼液在完全凝固前會生成許多新的晶粒，晶粒相互粘結(jié)產(chǎn)生孔隙，鋼液無法補縮這些孔隙時就形成疏松。這些內(nèi)部缺陷會影響鋼材的機械性能，導(dǎo)致強度、韌性等指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，無法滿足使用要求，從而成為廢品，增加企業(yè)的損失。

2、中碳合金鋼的金屬組織為鐵素體、珠光體、貝氏體，具有高強度和韌性的優(yōu)點，淬透性較好，主要用于制造強度要求較高或調(diào)質(zhì)斷面較大的鍛件，比如傳動齒輪、受載荷極大的連桿及彈簧等。然而現(xiàn)場生產(chǎn)的鑄坯在低倍檢驗中易出現(xiàn)中心疏松及裂紋等內(nèi)部缺陷，鋼材在軋制過程中無法消除。因此，如何解決大圓坯中碳合金鋼的連續(xù)鑄造技術(shù)難題以提高大圓坯中碳合金鋼的探傷合格率，是當(dāng)前中碳合金鋼生產(chǎn)領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，通過對連鑄工序的拉坯速度、過熱度、結(jié)晶器水量、二冷水量、結(jié)晶器電磁攪拌強度、末端電磁攪拌強度及輕壓下量等工藝進(jìn)行有針對性的控制優(yōu)化，有效控制鑄坯內(nèi)部質(zhì)量問題，進(jìn)一步改善鋼材產(chǎn)品成分均勻性，提高其抗拉強度和抗疲勞等性能。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，包括以下步驟：

4、1)澆鑄：通過中間包保溫和全程保護澆注，采用水口出口角度向下15°的中間包整體式結(jié)晶器四孔水口澆注，水口浸入結(jié)晶器彎月面下110～130mm深度，控制連鑄中包過熱度在15～30℃，連鑄拉速0.26～0.3m/min；

5、2)一次冷卻：控制結(jié)晶器總水量為4800～5300l/min，進(jìn)出水溫差在3～7℃；

6、3)二次冷卻：控制二冷比水量為0.15～0.2l/kg，二冷各區(qū)分配比為1區(qū)﹕2區(qū)﹕3區(qū)＝43％﹕35％﹕22％；

7、4)結(jié)晶器電磁攪拌：控制結(jié)晶器電磁攪拌電流為220～260a，頻率為2hz；

8、5)末端電磁攪拌：控制末端電磁攪拌電流為400～450a，頻率為5hz；

9、6)鑄坯壓下：扇形段控制輕壓下2/3/4/5/6架裝置壓下量分別為2.5mm/3mm/4mm/4mm/2.5mm，總壓下量控制為16mm。

10、7)鑄坯精整：每次澆注中碳合金鋼圓坯，開澆爐頭坯切除1.7～2.0m，停澆爐尾坯切除2～2.3m；鑄坯澆注完后即入緩冷坑緩冷36小時以上，入緩冷坑溫度大于600℃，出緩冷坑溫度小于200℃。

11、所述的連鑄大圓坯的化學(xué)成分按重量百分比計包括：

12、c?0.38％～0.45％；si?0.17％～0.37％；mn?0.5％～0.8％；cr?0.9％～1.2％；mo0.15％～0.25％；p≤0.035％；s≤0.035％；其余為fe及不可避免的雜質(zhì)。

13、步驟1)中，每爐開澆后10分鐘手動測溫一次，并與連續(xù)自動測溫的即時溫度比較相差小于3℃。

14、步驟2)中，結(jié)晶器的銅管高度800mm，水流方向為由底向上，過鋼量小于6000噸；結(jié)晶器水套與銅管之間的強冷水縫四面間隙距離差異小于4mm，澆注過程中澆注時結(jié)晶器彎月面液面波動幅度在±3mm，警戒處理為±2～±3mm。

15、步驟4)中，在澆注開始后引錠桿把鑄坯從結(jié)晶器中拉出1±0.1m后，開啟結(jié)晶器電磁攪拌，攪拌中心據(jù)結(jié)晶器上沿650mm。

16、步驟5)中末端電磁攪拌采用正反轉(zhuǎn)交替攪拌，正攪14s—停止2s—反攪14s—停止2s，攪拌位置距彎月面14.6m。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、1、本發(fā)明通過對連鑄工藝參數(shù)精確控制，中心裂紋和縮孔消失，改善了中心疏松，提升了等軸晶區(qū)的占比，符合生產(chǎn)中碳合金鋼連鑄大圓坯所需的要求。

19、2、本發(fā)明通過連鑄冷卻制度和過熱度的合理控制，使鑄坯表面溫度沿四面分布均勻，沿拉坯方向溫度波動較小，提高了初生坯殼厚度的均勻性，減少了應(yīng)力應(yīng)變導(dǎo)致的裂紋的發(fā)生，有利于鑄坯軋制后力學(xué)性能的改善。

20、3、本發(fā)明優(yōu)化電磁攪拌設(shè)備參數(shù)，使鋼液在凝固過程中產(chǎn)生強制對流，促進(jìn)柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變，從而細(xì)化晶粒，減少疏松縮孔的產(chǎn)生。優(yōu)化輕壓下參數(shù)，有助于消除中心區(qū)域的縮孔，減輕鑄坯中心區(qū)域的元素偏析現(xiàn)象，提高了鑄坯的致密度和純凈度，提高了其抗拉強度和抗疲勞性能。

21、4、本發(fā)明在充分利用鋼廠現(xiàn)有設(shè)備與生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，通過不斷探索和優(yōu)化特定的工藝參數(shù)，實現(xiàn)了在不額外增加資本投入和生產(chǎn)成本的前提下，顯著提升了鋼材的質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，其特征在于，所述的連鑄大圓坯的化學(xué)成分按重量百分比計包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，其特征在于，步驟1)中，每爐開澆后10分鐘手動測溫一次，并與連續(xù)自動測溫的即時溫度比較相差小于3℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，其特征在于，步驟2)中，結(jié)晶器的銅管高度800mm，水流方向為由底向上，過鋼量小于6000噸；結(jié)晶器水套與銅管之間的強冷水縫四面間隙距離差異小于4mm，澆注過程中澆注時結(jié)晶器彎月面液面波動幅度在±3mm，警戒處理為±2～±3mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，其特征在于，步驟4)中，在澆注開始后引錠桿把鑄坯從結(jié)晶器中拉出1±0.1m后，開啟結(jié)晶器電磁攪拌，攪拌中心據(jù)結(jié)晶器上沿650mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，其特征在于，步驟5)中末端電磁攪拌采用正反轉(zhuǎn)交替攪拌，正攪14s—停止2s—反攪14s—停止2s，攪拌位置距彎月面14.6m。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種中碳合金鋼連鑄大圓坯內(nèi)部質(zhì)量的控制方法，包括：1)澆鑄：通過中間包保溫和全程保護澆注，采用水口出口角度向下15°的中間包整體式結(jié)晶器四孔水口澆注，水口浸入結(jié)晶器彎月面下110～130mm深度，控制連鑄中包過熱度；2)一次冷卻：控制結(jié)晶器總水量為4800～5300L/min，進(jìn)出水溫差在3～7℃；3)二次冷卻：控制二冷比水量為0.15～0.2L/kg；4)結(jié)晶器電磁攪拌；5)末端電磁攪拌；6)扇形段輕壓下控制；7)鑄坯澆注完后即入緩冷坑緩冷36小時以上，入緩冷坑溫度大于600℃，出緩冷坑溫度小于200℃。優(yōu)點是：實現(xiàn)中心裂紋和縮孔消失，提升了等軸晶區(qū)的占比。

技術(shù)研發(fā)人員：劉小佩,司周祥,賈利星,李萬明,劉澤峰,李智,楊升,付凱廷,趙豪,唐國,劉暢,馮子晨
受保護的技術(shù)使用者：上海一郎合金材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23