动态轻压下技术在大方坯连铸机上的应用

测辊力矩匹配， 进而实现拉矫过程中力矩的合理分 （ 上接第 43 页） 理论输出力 60 kN， 行程 50 用中压氮代替压缩空气， 软水代替工业水， 通 优化， mm。此系统以一种比较简单的方式解决了原开口 过对雾化水介质的优化解决了气体介质压力不稳和 机振打液压系统的不足、 简化了系统的组成、 保证了 工作的效率和振打效果、 降低了成本。 3． 3 添加切换阀台 针对 2 号 1750 m 是否单独建立液压站的问 题， 经广大工程技术人员的研究进行了如下改造 ， 采 在液压炮和开 用开口机与液压炮共用一个液压站， 口机操作室内添加了一个切换阀台 。在开口机工作 时， 将三通球阀
let． The paper mainly introduces the metallurgy principle of dynamic soft reduction and analyses the influence of reduction parameters on internal quality according to the application results． KEY WORDS dynamic soft reduction metallurgy principle technical parameters
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距离结晶器弯月 面的距离 / m 13． 090 14． 703 16． 321 17． 940
因此， 合适的总压下量可以减少中心偏析和疏 松， 同时又不至于出现内裂及引起辊子的破损 。 铸 坯由液相变为固相时的收缩率为 3% ～ 4% （ 根据钢 种有所不同 ） ， 因此由压下量造成的体积收缩也与 此相当。一般， 板坯和方坯总的压下量为 4 mm ～ 14 mm。 昆钢五流大方坯连铸机有三种铸坯断面尺寸： 230 mm × 230 mm、 230 mm × 350 mm 和 320 mm × 5． 2 mm 410 mm， 与之对应的总压下量为： 5． 2 mm， 和 7． 3 mm。 并对参与轻压下的拉矫机， 采用多道 次、 均等的压下量进行压下， 以减小累积应变， 防止 内裂纹的产生。 3． 2 压下速率 压下速率是指单位时间的压下量 。在动态轻压 铸坯的变形是非连续的， 所谓的压 下实施的过程中， 下速率的控制只能通过对总压下量的分解来实现 ， 即在每一对辊子上采用一个不会产生裂纹的压下 量， 铸坯经过多对辊分步压下后， 总的压下量就可以 达到应用要求。 首先最佳压下速率应该不会超过最大压下速 率。所谓最大压下速率与钢种所能承受的最大变形 最大压下速率引起的变形不能超过钢的 速率有关， 某一临界值， 否则会产生裂纹； 其次与冷却条件、 断 面及铸机设备本身条件有关。 其次压下速率是关系到轻压下设备使用的一个 重要参数。压下速率太大， 容易导致辊子损坏。 原 因是辊子和铸坯之间的反作用力随着压下速率的增 大成正比例增加。 对于已经设计好的铸机， 其压下 速率由支承辊的材质、 配置和尺寸限定。 当其它条件一定时， 压下速率有最佳值。一般， 板坯的压下速率为 0． 55 ～ 1． 1 m / min； 方坯为 1 ～ 2 mm / min。结合昆钢五流大方坯轻压下实际使用情
度和冷却强度等因素对凝固末端位置变化的影响 ， 轻压下区长度一般为 4 m ～ 5 m 即能满足改善铸坯 中心偏析、 中心疏松和减轻内部裂纹的要求 。因此， 昆钢五流大方坯连铸机的轻压下位置可以在更大的 范围内灵活调节， 为铸机工艺 （ 拉速、 过热度、 冷却 强度等） 变化创造了良好的条件。 3 动态轻压下工艺参数的确定 3． 1 总压下量 轻压下过程中铸坯变形的特点为宽面凹陷， 窄面 鼓肚。随着压下量的增加以及中心固相率的降低， 铸 坯宽面的凹陷、 窄面的鼓肚随之增加。在固相率一定 当压下量增加一定程度后， 铸坯宽面的凹 的情况下， 陷以及窄面鼓肚仅在一个较小的范围内波动。 一般说来， 总压下量的选择应该满足三个要求 ： 一是压下量必须完全补偿压下处钢液在降温和凝固 过程中的体积收缩量， 以防止富集溶质剩余液相的 流动； 二是防止产生内部裂纹； 三是轻压下产生的反 作用力不会对辊子的疲劳寿命带来不利的影响 。 总压下量过小时， 对于中心偏析和疏松改善不 ［2 ］ 明显， 如图 1 所示 。
糊状区枝晶间富集溶质元素的剩余液相流到铸坯中 ［1 ］ 心区域所致 。 根据中心偏析产生的机理分析， 轻压下技术改 善铸坯内部质量的基本原理是： 通过在铸坯凝固末 端附近施加压力产生一定的压下量来补偿铸坯的凝 消除密闭区域或者鼓肚， 让枝晶间富集溶 固收缩量， 质的液相仍保留在其原来的位置， 而不流到最终凝 固的中心位置， 这就可以大大减轻甚至消除中心偏 析和疏松。 2 轻压下位置的选取 合适的压下位置对减少中心偏析和疏松具有明 显的效果。若压下的位置太靠前， 则反而会增加这 些质量缺陷； 若太靠后， 则不起作用。凝固末端轻压 下位置， 主要受拉速影响， 而钢水过热度和二冷比水 量等是次要因素。 昆钢五流大方坯连铸机采用门式拉矫机， 每流 有 7 架轻压下拉矫机， 其通过安装在拉矫辊液压缸 上的位置传感器和一个专门的液压系统， 根据一个 用来计算液芯长度和凝固比例的在线数学凝固模 型， 优化拉矫辊的压下动作， 动态的设置特定的辊缝 来完成， 已获得要求的厚度最小量。 每台拉矫机距 离结晶器弯月面的距离见表 1 。 由表 1 可以看出， 昆钢五流大方坯连铸机轻压 9． 7 m 下功能可在 的总长度范围内进行。而国外大 方坯连铸机， 考虑到浇注不同钢种、 断面、 拉速、 过热
图2
总压下量和内裂的关系
［2 ］ 拉速与偏析的关系如图 3 所示 。 由图 3 可以看出， 其它条件一定时， 适合轻压下
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配， 并保证拉速平稳实现设定拉速。 三种铸坯断面 230 mm × 350 mm 和 320 尺寸： 230 mm × 230 mm、 mm × 410 mm， 实施轻压下时与之对应的总压下速 0． 7 m / min 和 0． 5 m / min。 率为： 1． 0 m / min， 4 结语 根据实际使用效果， 轻压下技术可以很好的改 善铸坯的中心偏析、 中心疏松等内部质量问题， 同时
（ 1． MCC Capital Engineering and Research Incorporation Limited； ABSTRACT
Dynamic soft reduction technology can decrease centerline segregation and improve central looseness in bil-
［3 ］ 3
水脏的难题， 避免了雾化水系统管路结垢和阀芯范 。 卡的现象 4 改进效果 1 ） 通过对 1 号 1750 m3 高炉炉前全液压开口机 的改进和应用， 使得设备工作稳定性得以大幅度提
高， 事故率稳步降低， 基本实现对高炉生产的零影 响， 具有较高的经济效益， 有效的提升了对新设备的 认知水平和管理水平。 2 ） 行程节流阀在开口机旋转液压控制回路上 的应用， 彻底的解决了开口机在旋转过程中的缓冲 问题， 使开口机自身机械结构的备件使用周期延长 了 1 倍， 大大降低了备件费用的成本。 3 ） 对凿岩机液压冲击系统的改进， 提高了凿岩 机的冲击频率， 使开铁口时间由原来的平均 20 min 降低到了 10 min， 同时也为凿岩机在今后研发上提 供了新的方向。 4 ） 雾化水系统介质的优化， 大大降低了炉前钻 杆和钻头的消耗， 分别由原来的 1． 4 根 / 炉次和 2． 1 个 / 炉次降低到了 0． 45 根 / 炉次和 1． 1 个 / 炉次。 并 将 1 号 1750 m 高炉炉前全液压开口机的改进措施 3 号 1750 m3 高炉上进行了推广和应 相继在 2 号、 用， 均取得了良好的效果。 5 参考文献
理， 并根据应用效果， 分析工艺参数对铸坯内部质量的影响 。
APPLICATION OF DYNAMIC SOFT REDUCTION TECHNOLOGY IN BLOOM CASTER
Lv Shijin1 Xu Ke2 Zhao Jianhong2 2． Kunming Iron and Steel Company Limited）
图3 使用轻压下拉速对碳偏析的影响
的拉速范围比较窄， 换句话说， 拉速达到基本恒定 时， 使用轻压下技术才可以取得良好的效果 。 昆钢五流大方坯连铸机为获得平稳拉速采取的 # 措施为： 拉矫机实施轻压下时， 设定检测辊即 1 上 得到 1 上辊的力 辊的拉速为 拉 矫 机 的 设 定 拉 速， ， 矩 使其它辊的力矩通过调整各辊转速使力矩与检
图1
总压下量和偏析的关系
总压下量过大时， 铸坯受到挤压过度， 引起尚未 凝固且富集溶质的钢液流到相邻的鼓肚区 ， 形成偏 析， 还会导致内裂的产生， 同时引起轻压下区辊子的 ［2 ］ 破损， 如图 2 所示 。
230 mm 况， 三种铸坯断面尺寸： 230 mm × 230 mm、 × 350 mm 和 320 mm × 410 mm， 与之对应的总压下 1． 1 mm / min 和 2． 0 mm / min。 速率为： 1． 5 mm / min， 3． 3 合适的拉速 根据相关资料： 拉速每增加 0． 1 m / min， 凝固末 端位置向后推移 2． 5 m， 压下区间长度增加 1． 3 m； 过热度每增加 10 ℃ ， 凝固末端位置向后推移 0． 5 m， 压下区间长度增加 0． 1 m； 比水量每增加 0． 01 L / kg， 凝固末端位置向前推移 0． 13 m， 压下区间长度 减小 0． 05 m。因此， 拉速对凝固终点以及压下位置 ， 的影响 远大于钢水过热度和二冷比水量的影响 。
收稿日期： 2011 —4 —13
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联系人： 吕士金， 工程师， 北京（ 100176 ） 中冶京诚工程技术有限公司炼钢工程技术所；
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