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，魏運飛2，沈開照2，劉洋4
(1. 北京科技大學材料科學與工程學院， 北京 100083；2. 首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司， 河北 唐山 063200；3. 北京首鋼國際工程技術有限公司， 北京 100043；4. 首鋼集團有限公司技術研究院， 北京 100041)
摘要：近年來，國內外科研工作者開發(fā)的連鑄凝固末端重壓下技術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，應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、低能耗獲得高質量厚鑄坯，并實現低壓縮比軋制高質量厚規(guī)格產品，仍需要進一步探索。為了更加有效地解決厚鑄坯連鑄凝固過程產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)技術并研制了BRHR設備，在寬厚板坯連鑄生產線上安裝、調試并運行兩年多，同時配套開發(fā)了寬厚板坯連鑄工藝過程預測與控制系統(tǒng)、二冷水工藝優(yōu)化控制技術。結果表明，開發(fā)的BRHR裝備與技術有利于壓下應變滲透到鑄坯芯部，在連鑄生產線上利用凝固末端或剛完全凝固(固相分數fs=1.0)形成的大于500 ℃或大于400 ℃的大梯度溫度場實施大直徑輥大壓下，可以顯著改善寬厚板坯中心缺陷。生產實踐證明，采用BRHR裝備與技術使厚度為400 mm的寬厚板連鑄坯縮孔、疏松及偏析得到顯著改善，結合軋制工藝優(yōu)化以1.90~2.53的極低壓縮比軋制生產出厚度為150~200 mm的高質量特厚板，這對低成本、短流程生產高質量特厚規(guī)格產品及節(jié)能減排意義重大。
關鍵詞：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，甚至達到更大尺寸，或采用復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，這些技術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，在減少中心縮孔疏松、偏析等內部缺陷，提高鑄坯質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，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部枝晶開裂以及固相分數高時(fs≈1.0)壓不下去等問題。因此，如何局部改造現有連鑄生產線，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，實現低壓縮比生產高質量厚規(guī)格產品，仍然是需要進一步探索發(fā)展的方向。
本文根據首鋼京唐公司寬厚板坯連鑄生產線的特點，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)裝備結構設計及研究開發(fā)方案，研究了寬厚板坯連鑄大輥徑大壓下關鍵裝備、設備在連鑄生產線上的最佳安裝位置，開發(fā)了連鑄大壓下生產工藝過程預測與控制系統(tǒng)以及寬厚板坯連鑄大壓下工藝控制技術。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，進行了大輥徑大壓下裝備工藝及4 300軋機特厚板軋制技術開發(fā)和生產應用實踐，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、短流程生產的組織性能優(yōu)異的高質量特厚板，為提升連鑄坯內部質量、生產高質量鋼材產品提供了新途徑。
2 精選圖表
3 結論
(1)研發(fā)的連鑄BRHR裝備與工藝控制技術有利于壓下應變滲透到鑄坯芯部，在連鑄生產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 ℃的大梯度溫度場實施大壓下，可以顯著改善鑄坯中心缺陷。
(2)應用數字化模擬分析技術可以較精確地預測連鑄大壓下及軋制過程坯料內部的應變分布、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)化控制提供科學依據。
(3)生產實踐證明，應用全新的寬厚板坯連鑄BRHR裝備與技術使厚度為400 mm的連鑄坯縮孔、疏松及偏析得到顯著改善，結合軋制工藝優(yōu)化可以以1.90~2.53的極低壓縮比生產150~200 mm的高質量特厚板，這對低成本、短流程生產高質量特厚規(guī)格產品及節(jié)能減排意義重大。
