連鑄工藝參數(shù)對70#、72A、75#簾線鋼方坯冶金效果影響的研究分析

胡澤東

摘 要：文章通過對簾線鋼方坯低倍組織的分析和連鑄工藝參數(shù)的總結(jié)，研究分析得出鑄坯拉速、鋼水過熱度、結(jié)晶器電磁攪拌、凝固末端電磁攪拌等連鑄工藝參數(shù)對方坯低倍組織的影響。以75#簾線鋼為例，經(jīng)過研究得出方坯的中心疏松、縮孔、中心C偏析度隨著鋼水過熱度和鑄坯拉速的增加而增大，等軸晶率則隨之而降低；隨著F-EMS電流強度或頻率的增加，方坯的中心碳偏析先減輕后加重，當(dāng)電流強度為300A時或頻率為8Hz時方坯的碳偏析指數(shù)最小，可以有效地控制中心碳偏析。

關(guān)鍵詞：方坯低倍組織；拉速；過熱度；M-EMS；F-EMS；中心C偏析

中圖分類號：F416.31 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0046-02

前言

隨著鋼鐵市場的不斷緊縮，客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量提出更加苛刻的要求，所以提高方坯質(zhì)量勢在必行，而連鑄方坯質(zhì)量又是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵點，因此優(yōu)化連鑄工藝參數(shù)是保障產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。從2015年開始，河鋼集團宣鋼公司（以下簡稱宣鋼）逐步開發(fā)生產(chǎn)70#、72A、75#簾線鋼，為改善方坯質(zhì)量，減輕方坯中心偏析，提高等軸晶比例，宣鋼通過對影響方坯質(zhì)量的工藝參數(shù)展開技術(shù)攻關(guān)，同時采用了M-EMS和F-EMS技術(shù)。實踐證明，通過采用M-EMS、F-EMS技術(shù)和優(yōu)化連鑄工藝參數(shù)，方坯的低倍樣組織質(zhì)量和中心C偏析取得了良好效果。

1 連鑄工藝設(shè)備情況

宣鋼150噸爐區(qū)2#連鑄機為12機12流的弧形連鑄機，結(jié)晶器長度為900mm，采用塞棒自動控制系統(tǒng)和浸入式鋁碳水口、氬氣保護、自動加渣的保護澆注技術(shù)，同時采用M-EMS+F-EMS電磁攪拌，主要生產(chǎn)150×150mm的小方坯。

2 簾線鋼方坯低倍組織的煉鋼工藝流程和制取執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

2.1 方坯低倍組織的連鑄工藝流程

連鑄工藝流程：鐵水KR脫硫→轉(zhuǎn)爐→LF爐→大包回轉(zhuǎn)臺→長水口氬氣保護→中間包→浸入式水口保護澆注→M-EMS→二次冷卻→F-EMS→拉矯機彎曲矯直→方坯。

2.2 方坯低倍組織的制取執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

（1）GB 226-91《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》。

（2）YB/T 153-1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評級圖》。

3 方坯低倍組織的研究分析

3.1 低倍樣的制作

從連鑄生產(chǎn)現(xiàn)場紅坯上切取150mm×50mm的橫剖樣和150mm×200mm的縱剖樣，送低倍實驗室進行打磨、拋光和酸洗等工序處理。

3.2 連鑄工藝參數(shù)對簾線鋼低倍組織的影響

鋼水過熱度和M-EMS參數(shù)對簾線鋼方坯低倍組織的影響：

電磁攪拌的主要作用包括：（1）通過力、熱以及減小溫度連界層的作用，促使柱狀晶停止繼續(xù)生長，從而擴大等軸晶區(qū)；（2）通過加強結(jié)晶器內(nèi)鋼水的對流，打斷柱狀晶的“搭橋”現(xiàn)象，從而減輕方坯的中心偏析[1]。

以75#鋼為例，過熱度和M-EMS參數(shù)對簾線鋼方坯低倍組織的影響見表1所示。

由表1分析可得出：

（1）由低倍情況分析得出，無論M-EMS電流強度在220A或240A或280A等情況下，連鑄方坯的中心疏松和縮孔均隨著過熱度的升高而加重，并且在相同的M-EMS參數(shù)下，方坯的中心疏松、縮孔等級也隨著過熱度的升高而加重，尤其當(dāng)鋼水過熱度>40℃時，方坯的低倍組織發(fā)生2.0級的縮孔缺陷。

（2）在相同的M-EMS參數(shù)下，隨著過熱度的降低，方坯的等軸晶率最大提高了5%，并且隨著M-EMS電流強度的增加，方坯的等軸晶率呈增大趨勢，而縮孔級別隨之減小，但是M-EMS的電流強度也不能過大，因為M-EMS的電流強度與磁感應(yīng)強度成正比，電流強度越大，攪拌力越大，而攪拌力過大時結(jié)晶器彎月面形狀將會發(fā)生變化，不利于改善方坯縮孔。因此，通過實驗簾線鋼的M-EMS參數(shù)最佳值為240-280A/4Hz。

4 方坯的中心偏析

對于簾線鋼的中心偏析，通過采用M-EMS技術(shù)，可大大降低中心C偏析。但是，即使采用M-EMS技術(shù)，簾線鋼的中心偏析還受多方面因素的制約，尤其是連鑄工藝參數(shù)設(shè)置對中心C偏析的影響較為顯著。

4.1 連鑄生產(chǎn)和實驗條件

4.1.1 連鑄生產(chǎn)條件

生產(chǎn)鋼種為75#簾線鋼，二冷比水量設(shè)定為0.5L/kg，拉速控制在1.7m/min，結(jié)晶器電磁攪拌參數(shù)電流220A、頻率為4Hz，凝固末端電磁攪拌為電流0-400A、頻率為4-10Hz。

4.1.2 實驗條件

在橫向截面的低倍樣對角線的1/4處4點（如圖1所示位置），用Φ5mm的鉆頭取5-8mm深的屑樣。中心偏析率是指中心碳成分與對角線的1/4處4點碳成分平均值的比值。

4.2 過熱度和F-EMS參數(shù)對中心C偏析的影響

4.2.1 過熱度對中心C偏析的影響

由圖2分析得出，簾線鋼的中心C偏析隨著鋼水過熱度的增大，中心C偏析呈加重趨勢。

4.2.2 F-EMS對中心碳偏析的影響

在相同過熱度、拉速、二冷比水量的條件下，F(xiàn)-EMS參數(shù)對方坯中心碳偏析的影響見圖3、圖4。

由圖3可以得出，在F-EMS頻率一定時，隨F-EMS電流強度的增加，方坯中心碳偏析指數(shù)的平均值先減小后增大，當(dāng)電流強度為300A時，中心碳偏析指數(shù)最小。由圖4可以得出，在F-EMS電流強度一定時，中心碳偏析指數(shù)隨著F-EMS頻率的增大先減小后增大，當(dāng)頻率為8Hz時最低，并且頻率過大時明顯對控制碳偏析極其不利。

5 結(jié)束語

（1）優(yōu)化連鑄工藝技術(shù)參數(shù)是改善連鑄方坯低倍組織和產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，而鋼水過熱度作為對方坯低倍組織的關(guān)鍵影響因素，降低鋼水過熱度對提高方坯的等軸晶率和降低中心疏松、縮孔等級有較大的改善效果。

（2）設(shè)定M-EMS參數(shù)240A/4Hz時，可最大化的提高方坯的等軸晶率，尤其澆鑄鋼水過熱度在>40℃時，可以大大的改善方坯的中心疏松和縮孔，同時可有效地提高鋼水的潔凈度。

（3）隨著F-EMS電流強度的增大，方坯中心碳偏析指數(shù)先減小后增大，電流強度為300A時，方坯中心碳偏析指數(shù)最?。浑S著攪拌頻率的增加，方坯中心碳偏析指數(shù)先減小后增加，頻率為8Hz最有利于控制中心偏析。

參考文獻：

[1]史宸興.使用連鑄冶金技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

[2]蔡開科.連續(xù)鑄鋼原理與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

[3]馮軍，陳偉慶.高強度二冷對高碳鋼小方坯凝固組織和中心碳偏析的影響[J].特殊鋼，2006，27（4）.