【薄板坯连铸连轧的质量控制工艺】

薄板坯连铸连轧是国际上近些年出现的技术,目前已经趋于成熟, 这些技术在正常生产中可满足用户需要, 但为达到其他行业或深加工时对于板带钢质量的苛刻要求, 在生产控制方面就要注意一些问题, 本文介绍了现有常见的一些方法或经验。

l薄板坯连铸连轧技术的工艺特点
薄板坯连铸连轧技术的主要优势为短流程、近终形、节约能源、成本低, 另外一点就是产品质量好。而生产工艺流程布置的不同对质量性能是有影响的。以邯钢C SP 为例: 其工艺流程为钢水包, 钢水包回转台* 中间包* 结晶器* 扇形段*铸坯顶弯装里* 弧形导向装置* 拉坯矫直机* 摆式剪分段(定尺及开浇时切头)一高压水除鳞‘ l#辊底式炉加热、均热一高压水除鳞* 粗轧机轧制(l 道)* 2 # 辊底式炉保温、( 事故剪) 高压水除鳞* 精轧机组轧制一层流冷却, 地下卷取机卷取、检查、取样* 打捆、打印、称重* 入库冷却、待发。其冶金特性有:(l) 薄板坯凝固迅速, 枝晶结构得到改进且有利于获得更好的均匀性, 避免了化学成分不均;(2 )非金属夹杂物为球状. 在热轧过程中不变形, 有利于钢材的各向同性(强度、弯曲性能);( 3 )加入的微合金化元素固溶于钢中, 在热轧前连铸坯温度很高的情况下, 可避免合金元素过早地析出; (4 )为降低在包晶反应区进行连铸的难度。将很多微合金化钢的碳含量控制在0 0 5 % 一。0 6 % , 从而使钢的强度和焊接性能得到改善;(5 )弯曲(铸坯顶弯装置) 和矫直(拉坯矫直机) 过程中铸坯的较高温度降低了横裂发生的危险; (6 )对于薄板坯, 第1 道次的压下量常常在5 0 % 左右, 高温下的巨大形变对粗大的奥氏体晶粒的静态或动态再结晶是必要的;(7) 奥氏体晶粒的细化是获得良好铁素体组织的前提条件;(8 )在层冷上的加速冷却和奥氏体过冷对于进一步改善铁素体组织有较大帮助。以上工艺布里和冶金特性都是最有利于保障质全的。为得到更好的表面质里, 邯钢C S P生产线有三次除鳞, 分别在连铸机出口(加热炉入口)、粗轧机入口和精轧机入口, 这对于提高表面质里无疑是有利的。

2、薄板坯连铸连轧的质全控制特点
2.1 由于薄板坯在结晶器内的冷却强度远大于传统的板坯, 铸态组织晶粒比传统板坯更细、更均匀。原始组织精细为最终组织的细化创造了条件。同时板坯的微观偏析也得到较大的改善, 分布也更均匀, 产品的性能更加稳定。直接轧制工艺取消了乍一a 相变温度区的中间冷却, 热轧变形是在粗大的奥氏体组织上直接进行, 当把粗大的奥氏体转变成细小的成品组织时. 直接轧制工艺的总变形全将比传统的冷装的厚板坯轧制的总变形里小。在生产低合金钢时也有特点, 薄板坯高温直接装炉,许多合金元素始终处于溶解的状态, 不会象在传统的生产工艺中因为板坯冷却而析出, 所以合金元素不仅在初始组织而且在再结晶后均起到晶粒的细化作用。薄板坯则通过工艺的优化控制使合金元素在变形前处于固溶状态, 通过变形的诱导析出作用使析出物有更精细的分布。而剩余的合金元素保留到相变以后析出, 造成对材料的进一步强化。这种状态可最大的发挥合金元素的潜力, 减少合金元素的用量。
2 . 2 铸轧( 液芯压下) 对产品性能的影响:与传统的板坯生产相同, 液芯压下对改善板坯的内部疏松、中心偏析、内部裂纹、组织结构都是十分有利的。(l) 薄板坯连铸”液芯压下” 改善了铸坯冷却条件, 同时对中心钢液起搅拌作用, 这种搅拌作用有助于保持液芯金属化学成分分布的均匀性,并有利于钢液结晶形核, 使铸坯具有较普通板坯更细的晶粒度, 从而提高了材料的综合机械性能。(2 )薄板连铸” 液芯压下” 有利于改善铸坯中心偏析与疏松, 可减轻并适当控制中心裂纹的产生等。但是在高温状态下铸坯表面氧化铁膜与钢坯结合较紧密不易去除。同时, 薄板坯表面夹杂物分布几率增大, 对钢水质量要求较高, 因此如钢水纯洁度不高,经”液芯压下”的薄板坯其表面性能较普通板坯可能要差, 应采取相应的技术措施解决。
2.3 薄板坯冷却、均热与质量的关系: 应当指出的是薄板坯连铸连轧中析出物(如碳化物、硫化物、氮化物等)生成的规律与常规的板坯是不同的。薄板坯连铸连轧中的其析出物很细小。这往往造成了同样成分的钢种, 与常规板坯生产的板带性能有差异。所以在薄板坯生产中必须对与析出物生成有直接关系的冷却、均热等工序给予特殊的重视。薄板坯产生横向裂纹的主要原因是A IN 的析出, 当板坯的温度接近A r3 温度时,A IN 就会在奥氏体晶界析出, 当温度达到A r 3 时铁素体也开始在奥氏体晶界析出, 二者共同影响弱化了奥氏体晶界, 易产生裂纹。薄板坯的均热一般仅15 m in左右, 并且均热温度也较低, 一般仅1 1 0 0 ℃ , 连铸冷却中形成的A IN 粒子不能溶解, 在轧制中就会出现困难。解决这一问题的办法, 一方面控制铝、氮的含量; 另一方面可以提高均热温度到1 2 2 5 ℃ , 使A IN 溶解; 同时优化结晶器内的钢水流动和连铸机对板坯的冷却, 避开A IN 的析出区。薄板坯连铸连轧的均热炉保证了板坯在轧制过程中的温度的均匀和稳定, 保证了铸坯各部分成分的差异不大辊底式隧道炉与轧机在同一生产线上, 板坯头部进入轧机时, 其他部分仍然在炉内保温, 出炉后的板坯也与空气接触的时间极短, 所以保证了板坯的横断面温度分布均匀, 温度基本没有差别; 而板坯头尾温度的相对均匀板坯在整个的变形过程中没有因为温度的变化而引起轧制力的波动。这种原始组织的均匀和轧制过程温度的均匀保证了产品的性能质量的稳定和均匀。薄板坯连铸连轧产品的尺寸精度也是很高的。
2.4 变形量对产品质量的影响: 薄板坯连铸连轧与传统的板坯生产重要的是压下量的不同, 薄板坯为5 0 一l()( )m m 板坯轧到成品厚度, 若按传统的方法组织生产可能会出现质量的问题。从图l可以看到在变形程度l 一l.5( 相当于变形量6 3 % -7 8 % )以前, 钢的密度和面缩率是连续增加的, 当变形量达到6 3 % 一7 8 % 时, 性能曲线增加平缓, 即如果继续增加变形量对常规的力学性能的影响不会很大。由图2 可知变形量对低温转变脆性的影响远大于对强度指标的影响。由上述可知, 总变形量和道次变形量对产品性能的影响较大, 但因钢种不同, 影响的程度和指标不同, 在生产中应根据产品要求和工艺条件综合考虑。
2.5 轧制温度对产品质量的影响: 在薄板坯连铸连轧中由于做到了直接轧制、在线均热等, 因而,轧制温度可以比较低。实施低温轧制可以节约能源,提高质童。对于普通碳钢, 一般的温度制度是均热至1 1 0 0 一1 1 5 0 ℃ , 开轧温度为1 0 5 0 一1 1 ()()℃ , 终轧为9 0 0 ℃ 左右。对于正常的生产该工艺参数可以保证产品的质量。如前所述, 由于薄板坯很薄, 边部、角部和头部温降很快, 一旦板坯的温度低于A r3,A IN 等的析出将会造成质童问题;并且为提高合金元素固溶盘, 需要高的变形温度, 通过合金元素固溶全的提高, 提高奥氏体的再结晶温度, 使再结晶组织细化。所以对不同的钢种应具体分析, 采用不同的工艺制度。