板坯連鑄大輥徑大壓下及低壓縮比軋制特厚板
康永林1，朱國明1，姜敏1，王國連2，劉彭濤3，徐海衛(wèi)2，謝翠紅2，魏運(yùn)飛2，沈開照2，劉洋4
(1. 北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 北京 100083；2. 首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司， 河北 唐山 063200；3. 北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司， 北京 100043；4. 首鋼集團(tuán)有限公司技術(shù)研究院， 北京 100041)
摘要：近年來，國內(nèi)外科研工作者開發(fā)的連鑄凝固末端重壓下技術(shù)在改善連鑄坯的疏松、偏析等方面取得了良好效果，但仍存在扇形段小輥徑壓下厚鑄坯時(shí)，應(yīng)變難以滲透到鑄坯芯部、不利于中心疏松改善等不足。以高效率、低成本、低能耗獲得高質(zhì)量厚鑄坯，并實(shí)現(xiàn)低壓縮比軋制高質(zhì)量厚規(guī)格產(chǎn)品，仍需要進(jìn)一步探索。為了更加有效地解決厚鑄坯連鑄凝固過程產(chǎn)生的中心疏松及偏析問題，提出一種全新的寬厚板坯連鑄大輥徑大壓下(BRHR)技術(shù)并研制了BRHR設(shè)備，在寬厚板坯連鑄生產(chǎn)線上安裝、調(diào)試并運(yùn)行兩年多，同時(shí)配套開發(fā)了寬厚板坯連鑄工藝過程預(yù)測與控制系統(tǒng)、二冷水工藝優(yōu)化控制技術(shù)。結(jié)果表明，開發(fā)的BRHR裝備與技術(shù)有利于壓下應(yīng)變滲透到鑄坯芯部，在連鑄生產(chǎn)線上利用凝固末端或剛完全凝固(固相分?jǐn)?shù)fs=1.0)形成的大于500 ℃或大于400 ℃的大梯度溫度場實(shí)施大直徑輥大壓下，可以顯著改善寬厚板坯中心缺陷。生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用BRHR裝備與技術(shù)使厚度為400 mm的寬厚板連鑄坯縮孔、疏松及偏析得到顯著改善，結(jié)合軋制工藝優(yōu)化以1.90~2.53的極低壓縮比軋制生產(chǎn)出厚度為150~200 mm的高質(zhì)量特厚板，這對低成本、短流程生產(chǎn)高質(zhì)量特厚規(guī)格產(chǎn)品及節(jié)能減排意義重大。
關(guān)鍵詞：寬厚板坯； 連鑄； 大輥徑大壓下； 中心疏松； 特厚板； 低壓縮比； 軋制
1 引言
針對連鑄坯中心疏松和偏析問題，通常采取兩種解決方法。一種是通過增大鑄坯尺寸來加大壓縮比，如很多大型連鑄板坯及矩形坯的厚度已超過400 mm，甚至達(dá)到更大尺寸，或采用復(fù)合疊焊坯以及大斷面尺寸的大型鑄錠。然而，這種方法在坯料制備及加工過程中會產(chǎn)生流程長、效率低、成材率低、成本高、能耗高等一系列問題，不利于節(jié)能減排。另一種為采取電磁攪拌、軟壓下、輕壓下等技術(shù)，這些技術(shù)在解決偏析缺陷方面得到了較好的效果，但在解決縮孔、疏松缺陷問題上卻收效甚微。近年來，日本、韓國、中國等國相繼開發(fā)出不同類型的連鑄凝固末端重壓下技術(shù)，在減少中心縮孔疏松、偏析等內(nèi)部缺陷，提高鑄坯質(zhì)量等方面取得了良好效果，但仍存在用扇形段小輥徑多輥壓下時(shí)，因壓下輥徑小、變形難以滲透到鑄坯芯部，對中心縮孔、疏松改善效果不明顯或鑄坯內(nèi)部枝晶開裂以及固相分?jǐn)?shù)高時(shí)(fs≈1.0)壓不下去等問題。因此，如何局部改造現(xiàn)有連鑄生產(chǎn)線，針對不同斷面連鑄坯，以更高效率、更好效果、更低成本，并節(jié)能降碳，實(shí)現(xiàn)低壓縮比生產(chǎn)高質(zhì)量厚規(guī)格產(chǎn)品，仍然是需要進(jìn)一步探索發(fā)展的方向。
本文根據(jù)首鋼京唐公司寬厚板坯連鑄生產(chǎn)線的特點(diǎn)，即連鑄坯厚度為300~400 mm、最大寬度為2 400 mm，提出了一種全新的大輥徑大壓下(BRHR，big roll heavy reduction)裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及研究開發(fā)方案，研究了寬厚板坯連鑄大輥徑大壓下關(guān)鍵裝備、設(shè)備在連鑄生產(chǎn)線上的最佳安裝位置，開發(fā)了連鑄大壓下生產(chǎn)工藝過程預(yù)測與控制系統(tǒng)以及寬厚板坯連鑄大壓下工藝控制技術(shù)。對不同拉速條件下400 mm寬厚板坯在連鑄凝固末端以及300 mm寬厚板坯連鑄完全凝固后，進(jìn)行了大輥徑大壓下裝備工藝及4 300軋機(jī)特厚板軋制技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐，通過連鑄坯大輥徑大壓下+優(yōu)化軋制工藝獲得了以低壓縮比、低成本、短流程生產(chǎn)的組織性能優(yōu)異的高質(zhì)量特厚板，為提升連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量、生產(chǎn)高質(zhì)量鋼材產(chǎn)品提供了新途徑。
2 精選圖表
3 結(jié)論
(1)研發(fā)的連鑄BRHR裝備與工藝控制技術(shù)有利于壓下應(yīng)變滲透到鑄坯芯部，在連鑄生產(chǎn)線上利用連鑄凝固末端表面與芯部溫差大于500 ℃或剛完全凝固后表面與芯部溫差大于400 ℃的大梯度溫度場實(shí)施大壓下，可以顯著改善鑄坯中心缺陷。
(2)應(yīng)用數(shù)字化模擬分析技術(shù)可以較精確地預(yù)測連鑄大壓下及軋制過程坯料內(nèi)部的應(yīng)變分布、溫度分布及對縮孔、疏松、偏析的改善作用，為連鑄大壓下+軋制工藝優(yōu)化控制提供科學(xué)依據(jù)。
(3)生產(chǎn)實(shí)踐證明，應(yīng)用全新的寬厚板坯連鑄BRHR裝備與技術(shù)使厚度為400 mm的連鑄坯縮孔、疏松及偏析得到顯著改善，結(jié)合軋制工藝優(yōu)化可以以1.90~2.53的極低壓縮比生產(chǎn)150~200 mm的高質(zhì)量特厚板，這對低成本、短流程生產(chǎn)高質(zhì)量特厚規(guī)格產(chǎn)品及節(jié)能減排意義重大。
