动态轻压下技术的应用
连铸坯动态轻压下的压下参数分析
第3卷第4期材 料 与 冶 金 学 报V o l .3N o .4 收稿日期:2004-06-18. 作者简介:林启勇(1980-),男,重庆梁平人,硕士研究生,E -m a i l :s y q i y o n g@s i n a .c o m ;朱苗勇(1965-),男,浙江诸暨人,东北大学教授,博士生导师.2004年12月J o u r n a l o fM a t e r i a l s a n d M e t a l l u r g yD e c .2004连铸坯动态轻压下的压下参数分析林启勇,蒋欢杰,朱苗勇(东北大学 材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)摘 要:简述了连铸坯动态轻压下技术,介绍了该技术的关键工艺参数即压下区间、压下量和压下速率。
通过对近年来国内外对压下模型研究结果的分析和讨论,预测了动态轻压下压下模型的研究方向.关键词:连铸;中心偏析;轻压下;压下参数中图分类号:T F777 文献标识码:A 文章编号:1671-6620(2004)04-0261-05A n a l y s i s o f r e d u c t i o n p a r a m e t e r s o f d yn a m i c s o f t r e d u c t i o n i n c o n t i n u o u s c a s t i n gL I N Q i -y o n g ,J I A N G H u a n -j i e ,Z HU M i a o -y o n g(S c h o o l o fM a t e r i a l s a n d M e t a l l u r g y ,N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ,S h e n y a n g 110004,C h i n a )A b s t r a c t :T h e d y n a m i c s o f t r e d u c t i o n t e c h n o l o g y a n d t h e k e y t e c h n i c a l p a r a m e t e r s o f s o f t r e d u c t i o n f o r c o n t i n u o u s c a s t i n g w e r e p r e s e n t e di nt h i s p a p e r .B y r e v i e w i n g a n da n a l y z i n g t h ev a r i a b l e s ,t h es o f t r e d u c t i o n m o d e l sa c h i e v e di n r e c e n t y e a r s ,t h et r e n df o ri n v e s t i g a t i n g t h er e d u c t i o n m o d e l w a s d i s c u s s e d .K e y wo r d s :c o n t i n u o u s c a s t i n g ;c e n t e r s e g r e g a t i o n ;s o f t r e d u c t i o n ;r e d u c t i o n p a r a m e t e r s 中心偏析和疏松是连铸坯的主要缺陷之一,它严重影响了钢材的性能,如焊接性能、拉拔性能.铸坯轻压下就是针对消除该缺陷的一种新技术,如图1所示.其机理为[1]:在连铸坯液芯末端附近施加压力产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量.轻压下一方面可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙,防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯中心横向流动;另一方面,轻压下所产生的挤压作用可促进钢液中的溶质元素进行重新分配,从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密,起到改善中心偏析和减少中心疏松的作用.在实际生产过程中,浇铸速度和浇铸温度等条件的不稳定会引起凝固末端位置的变化,轻压下位置也随之改变.随着控制和液压技术的发展和应用,实现了跟踪凝固末端进行适时轻压下,即所谓的动态轻压下.图1 辊式轻压下示意图F i g .1 S c h e m a t i cd i a g r a mo f s o f t r e d u c t i o nb y r o I I i n g动态轻压下技术的主要工艺参数有压下区间、压下量和压下速率.只有合理确定这些参数值才能达到消除或减少铸坯中心偏析与疏松的目的.对此,已有大量的研究报道.本文将对有代表性的最新研究进行评述与分析.1 压下区间对压下区间的研究已经多年,目前一致认为,中心偏析和疏松发生在凝固末端的液固两相区内[2].凝固末端两相区如图2所示.在液相线温度(固相率f s =0)和固相线温度(f s =1)之间的区域为两相区.图2 凝固末端两相区示意图F i g .2 S c h e m a t i cd i a g r a mo fm u s h y zo n e i n t h ee n do f s o I i d i f i c a t i o n由图2可知,从f s =0到f s =1处,钢液中杂质元素含量越来越大.q 2区内的凝固收缩可以通过左端非浓化钢液的流动来补偿;q 1区内的凝固收缩时得到q 2区内的浓化钢液的补充.由于相邻柱状晶的二次晶臂开始并完成相互联结,补充钢液较困难.在p 区内残余浓缩钢液被枝晶网封闭起来,凝固收缩时将得不到前沿钢液的补充.因此,q 2区流动将不会造成中心偏析的形成,反而均匀了该区内的溶质分布;q 1区的收缩则将导致富集杂质元素钢液的集中,从而促进中心偏析的形成.p 区的凝固收缩因没有钢液的补充将形成疏松.T a k a h a s h i 和S u z u k i [3]等的研究指出q 1和q 2相分界处的固相率为0.3～0.4,而q 1和p 分界处的固相率为0.6～0.7,因此,最佳轻压下实施区间应在铸坯中心固相率0.3～0.7的位置(图2中的q 1区).但钢种不同,所要求的固相率也不同.一般来说,中碳钢为0.3～0.7;高碳钢为0.4～0.7.按美国专利4687047所述,铸坯实行轻压下的适宜部位,相当于从铸坯中心固相率为0.1～0.3之间到铸坯中心固相率达到流动极限固相率f s c (f s c 是指钢液达到流动极限时的固相率,一般的经验,普通碳素钢的f s c =0.6,低合金钢的f s c=0.65～0.75)之间的一段铸坯,当f s >f s c 时,钢液粘性很大,基本不会流动,若此时进行压下,很可能对内部质量产生有害影响.从生产实践来看,济南钢铁公司新引进奥钢联的新中厚板坯在压下区间为0.5～0.95,铸坯质量良好[4].芬兰的R a u t a r u u k k i 钢铁公司6号板坯上进行生产试验[5],钢种为w [C ]=0.088%的微合金钢,得出在浇铸210m m×(1250～1475)m m 尺寸时的最佳压下区间为0.3～0.9;在浇铸尺寸为210m m×1825m m 的最佳压下区间为0.15～0.8.台湾省中钢的大方坯连铸机生产表明,在0.55～0.75的区域进行压下能取得很好的效果[6].韩国浦项对S 82尺寸为250m m×330m m 的方坯实施压下的压下位置为f s =0.3～0.7的区域[7].对于压下区间目前没有一个定值,一般企业都是根据试验修正后取得最佳值.很显然该值和钢的成分、铸坯断面及生产设备有关.从生产实践得出的数据可以看出,板坯比大方坯的压下区间大,而且开始压下(f s 值大时开始,值小时结束)所对应的f s 值比方坯要大.这是由于p 区间如果也能轻微压下,则可以减少因凝固时未能得到补充的凝固收缩所形成的中心疏松.板坯的窄边坯壳较薄,温度较高,变形抗力较小,易实现轻压下;而方坯压下时坯壳较厚,温度较低,变形抗力大,压下难以实现.2 压下量与压下速率压下量要完全补偿压下区间内钢液在凝固过程中的体积收缩量,才能防止富集溶质钢液的流动.但是压下量过大会使铸坯内部产生裂纹,并使轻压下区夹辊受损.压下量过小,对中心偏析和疏松改善不明显.压下量大小必须满足三个要求:①能够补偿压下区间内的凝固收缩,减少中心偏析和中心疏松;②避免铸坯产生内裂;③压下时产生的反作用力要在铸机扇形段许可载荷范围内.压下速率是单位时间的压下量(m m /s ),最佳压下速率应和凝固速率一致,如果压下速率小于凝固速率,压下将不及时,凝固补偿不充分,仍出现中心偏析.同时,压下量对应于应变,压下速率对应于应变率,压下量和压下速率过大,将会导致铸坯的应变和应变率过大,一旦超过其许可范围就会形成裂纹.目前主要从铸坯高温物性、压下效率、压下量和压下速率等几方面开展研究.262材料与冶金学报 第3卷2.1铸坯高温物性铸坯高温物性包括随温度变化的弹性模量E、塑性模量、屈服极限σs、瞬时热膨胀系数α,以及铸坯在不同温度和变形条件下的临界应变值和临界应力值.它们是计算铸坯轻压下过程中位移、应力应变及判定内裂纹形成的基础.铸坯的受力来自两个方面:由自身温度不均匀产生的热应力和外加载荷产生的机械力.热应力的计算关键要了解铸坯在不同温度下的瞬时膨胀系数.只有明确了铸坯随温度变化的弹性模量和与温度和应变率相关的屈服应力,才能进行铸坯的应力应变计算.瞬时膨胀系数主要和含碳量有关,由实验测定.文献[8]中给出了在w[C]= 0.1%(参考温度t r e f=1495℃)和w[C]=0.7%(参考温度tr e f=1406℃)时的膨胀系数,如图3所示.图3碳质量分数为0.1%和0.7%时的平均热膨胀系数F i g.3T h e r m a I e x p a n s i v i t y v s t e m p e r a t u r ef o r0.1p c t a n d0.7p c t c a r b o n s t e e I s由图3可以看出,w[C]=0.1%的钢在发生包晶相变时体积发生明显变化,而w[C]=0.7%的钢的体积变化随温度变化不明显.许多研究者用实验所得数据回归出高温下钢的强度极限σB和弹性模量E随温度和化学成分的变化规律.一般情况下,钢的σB和E是随温度升高而降低的.它们与化学成分和温度t(℃)的关系表示如下[9]:σB=40140+640w[C]2-880w[S i]+170w[M n]-7680w[P]-1260w[S]-25.94t+0.0001726t2k P a(1) E=30230080+4209560w[C]-14120080w[C]2+ 2012890w[S i]-518690w[M n]-1176840w[P]-17064180w[S]-508950t+1.3524k P a(2)以上两式中的w[C]、w[S i]、w[M n]、w[P]、w[S]的单位为%.当铸坯超过弹性变形范围,将发生塑性变形.H a n等研究出了温度和应变率两个变量与应力的本构方程[10]:˙εP=A e x p(-Q/R T)[s i n h(βK)]1/m(3)σ=Kεn P(4)式中A、β、m为常数,εP为有效塑性应变,σ为应力,K为强度系数,n为变形强化系数,Q为变形能,R为摩尔气体常数.该公式和实际塑性变形测量结果很吻合.内裂纹敏感区在Z S T(Z e r o S t r e n g t h T e m p e r a t u r e)和Z D T(Z e r o D u c t i b i l i t y T e m p e r a t u r e)之间[11].在该区域(对应的两相区固相率约为0.99和0.8)内,铸坯的受力或变形超过一定程度时,将会产生内裂纹[12].常用临界应变作为裂纹形成的判据.不少学者研究了临界应变和一些相关变量(成分、应变率等)的关系[13].应变率和临界应变的关系如图4所示[12],临界应变和含碳量的关系如图5所示[14].图4应变率和临界应变的关系F i g.4I n f I u e n c e s o f s t r a i na n d s t r a i n r a t eo n f o r m a t i o no f i n t e r n a I c r a c k s从图4可以看出,对同一钢种质量分数分别为:C0.15%,M n0.6%,P0.02%,S0.012%)进行不同应变率实验,可以看出应变率越小,临界应变值越大,这可能与钢的变形太慢发生高温蠕变效应有关;随着应变率的增大,临界应变值急剧下降;当应变率下降到约3×10-4/s时,临界应变变化很小.图5中虚线为理论计算值[14],其余为实验值[13].可以看出,在w[C]=0～0.1%和0.17%～0.65%之间,临界应变是下降的;当w[C]=0.1%～0.17%之间,临界应变上升,这可能与发生包晶相变有关.2.2压下效率为了更好地确定压下量,使铸坯内部液芯的压缩量能满足凝固的收缩量,解决铸坯表面的压362第4期林启勇等:连铸坯动态轻压下的压下参数分析图5 含碳量和临界应变关系的计算值与实验值(在应变率为5×10-4/s 时)F i g.5 T h ec a I c u I a t e dc r i t i c a I s t r a i na s a f u n c t i o n o f c a r b o n c o n t e n t a t t h es t r a i n r a t eo f 5×10-4/s a I o n g wi t h t h em e a s u r e d f r a c t u r es t r a i n 下量不能全部传递到内部凝固末端的问题,提出压下效率概念,即:η=液芯厚度的减少量铸坯表面压下量(5)I t o 等[15]经过对不同形状的铸坯的轻压下试验,拟合出压下效率公式:η=e x p (2.36λ+3.73)×(R 420)0.587(6)式中R 为压下辊辊径,λ为铸坯形状指数.2.3 压下量和压下速率Y o k o y a m a [16]等对钢液凝固时的体积收缩率进行了研究,得出体积收缩率为4%.Z e z e [17]等人对液芯厚度与压下量、压下速率与压下量的相互作用对铸坯的质量的影响作了系统的实验研究,图6和图7是他们的研究结果.由图6可以看出,在压下量减少时,由于凝固收缩得不到充分补偿,仍有残存V 偏析.随着压下量增加,V 偏析不断减少.液芯厚度越大,所需压下量越大.当压下量大时,发生白亮带负偏析和逆V 偏析.当压下量过大时,将产生裂纹.同时可以看出液芯厚度过大(对应位置的两相区固相率很小或在液相区),压下已不起消除V 偏析作用,反而形成内部裂纹.由图7可知,在压下速率小于0.02m m /s 时,无论怎么增加压下量,也不能防止V 偏析,这是因为压下速率小于凝固收缩速率,来不及充分补充凝固收缩的缘故.同时,由于压下速率的增大导致应变率增加,相应的临界应变变小,从而上临界压下量减少.此外还可以看出,随着压下速率的增加,为防止V 偏析的必要压下量增加,但压下量区间变窄.图6 压下量和液芯厚度对V 偏析的影响(压下速率0.35m m /s)F i g .6 E f f e c t o f r e d u c t i o no nV -s e g r e ga t i o n a t r e d u c t i o n r a t eo f 0.35m m /s图7 压下速率和压下量对V 偏析的影响(液芯厚度32m m )F i g .7 E f f e c t o f r e d u c t i o n r a t eo nV -s e g r e ga t i o n a t I i qu i dc o r e t h i c k n e s s o f 32m m 从实际生产来看,芬兰的R a u t a r u u k k i 钢铁公司[5]在浇铸尺寸为210m m ×(1625～1825)m m 的低合金钢时的最佳压下量为1.5m m ,而且得出在压下率为1.00m m /m 以下,压下不会对铸坯表面质量产生影响.韩国浦项[7](大方坯)发现,随着压下量的增加,中心偏析不断降低,但压下量超过6m m 之后,中心偏析并无进一步改善.铸坯内部裂纹也是随着压下量的增加而增加,但在总压下量低于6m m 时,铸坯内部裂纹极其微小.综合这两方面的因素,合理的总压下量为6m m.具体的压下量和压下速率与钢种、铸坯断面及生产条件有关.462材料与冶金学报 第3卷3存在问题及讨论要很好应用或改进轻压下技术,必须要有相当的技术支持.虽然许多冶金工作者对此已进行了大量研究,但仍需在以下几方面作进一步的研究.3.1宏观偏析形成机理铸坯和钢锭凝固过程中,所有类型的宏观偏析只在固液混合区存在,而不是存在于固液共存区前端.绝大多数情况是因收缩、铸坯的几何形状、固体变形或者重力能引起枝晶间钢液的缓慢流动[2].在某些情况下,它可能是凝固前期固体运动的结果.但是,在实践中仍存在着如何理解宏观偏析和控制宏观偏析的问题.在这方面仍有更深入细致的工作要做.3.2两相区的本构关系钢在固态的应力和应变本构关系研究比较成熟.但对连铸过程中的凝固末端固液共存区(固相率fs从0到1所对应的区域)的应变与应力的关系研究很少.中心裂纹就是在该区域形成的,只有明晰了应力和应变的本构关系,才能精确地计算出凝固前沿的应力和应变,从而有效地控制其在临界范围内,不形成裂纹.3.3临界应力应变测定虽然众多的研究者测定了铸坯的临界应力和应变值,但由于实验方法和条件的差异,结果相差较大.为了能使测得的临界值成为评价裂纹敏感性及预测裂纹的判据,应当统一实验标准.要充分考虑实际连铸工况,尽可能地模拟凝固前沿的组织、温度分布及受力状态,使测得的临界值能够较真实地反映铸坯内裂纹的形成.3.4铸坯内部应力应变计算只有知道铸坯在实际复杂工况下的应力应变值,才能预测裂纹的形成.以前大多用经验或半经验公式进行计算,对铸坯断面和材料性质作了很多假设,这往往会忽略某些特殊而且很关键的局部应力与应变,这就需要用更准确的计算方法.有限元法在这方面有明显优势,以后须用该方法进行数值模拟,得出更准确的铸坯内部应力应变分布.4结语在改善产品中心疏松和偏析的诸多方法之中,动态轻压下技术将会占据重要地位.为了更好地应用和改进该技术,需对如下几个方面作进一步研究:宏观偏析形成的机理;两相区的本构关系;临界应力应变的准确测定;铸坯内部应力应变的计算.参考文献:[1]B y r n e C,T e r c e l l i C.M e c h a n i c a ls o f tr e d u c t i o ni n b i l l e tc a s t i n g[J].S t e e lT i m e sI n t e r n a t i o n a l,2002,26(9):33-35.[2]F l e 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f i e ds t e e l i n g o t[J].T e t s u-t o-H a g a n e,2001,87(2):71-76.562第4期林启勇等:连铸坯动态轻压下的压下参数分析。
连铸轻压下技术
轻压下技术的介绍及在连铸中的应用摘要：铸坯在连铸生产过程中很容易产生中心偏析和中心疏松缺陷，其质量对后续的轧材产生直接的影响。
在连铸方面开发了许多改善铸坯质量的新技术，其中最为行之有效的一种便是轻压下技术。
轻压下工艺对铸坯组织结构、性能、表面质量和内部裂纹有非常大的影响，所以了解轻压下技术的工艺原理和在连铸中的应用非常重要。
关键词：轻压下；连铸；铸坯质量1.前言随着市场对钢铁产品质量要求的提高,冶炼及轧制技术也得到了不断发展。
在连铸生产中，铸坯内部一般都会存在中心偏析和中心疏松等缺陷，对后续的进一步轧制加工极为不利，因此必须解决。
尤其是在现代高效连铸提出后，以其高拉速为核心的技术，也带来了中心偏析和疏松的进一步恶化加重。
常用控制连铸坯中心偏析、中心疏松产生的技术很多，有：凝固末端轻压下技术，凝固末端强冷技术，低温浇注技术，电磁搅拌技术，在连铸方面开发了许多改善铸坯质量的新技术，连续锻压技术等。
其中最为行之有效的一种便是轻压下技术。
2.轻压下技术的原理针对铸坯凝固特性，任何一种轻压下技术的基本思想都是在铸坯凝固某区域施加合适的压下量以补偿坯壳的凝固收缩和阻止残余钢液的横向流动。
其原理如图1所示：即一方面压下可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯的横向流动；另一方面，压下可以使液芯中溶质元素富集的钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配，从而改善中心偏析情况。
在连铸坯凝固过程中,对铸坯施加外力,补偿凝固收缩并破碎已经形成的“晶桥”,使得铸坯内的钢水可以自由地进行流动,就可以最大程度地减少中心偏析和疏松,这就是轻压下技术的工艺原理。
3.轻压下技术的发展及分类3.1轻压下技术的发展轻压下技术始于20世纪70年代末、80年代初,是在20世纪70年代辊缝收缩技术的基础上发展而来的。
目前,连铸坯的轻压下有两种含义:在铸坯凝固末端处进行的轻压下;离凝固末端较远处进行的轻压下,又称带液芯轻压下。
安徽工业大学科技成果——方坯连铸机动态轻压下控制系统
安徽工业大学科技成果——方坯连铸机动态轻压下
控制系统
成果简介
方坯连铸机动态轻压下控制系统能够实现对在线铸坯进行适当压下，以解决高拉速条件下的铸坯中心偏析、中心缩孔问题，提高铸坯的内部质量。
系统主要由铸坯凝固传热模型、二冷动态配水控制模型、轻压下动态控制模型三部分组成，其中铸坯凝固传热模型能够根据实时工艺条件计算在线铸坯当前的温度分布；二冷动态配水控制模型能够根据中包钢水温度、拉速的变化对二冷水量实时动态调节，优化铸坯冷却条件，提高铸坯质量；轻压下动态控制模型能够根据铸坯凝固特点选择最优的压下制度对铸坯进行压下操作，优化铸坯内部质量。
成熟程度和所需建设条件
成熟程度：本控制系统已在苏钢应用，使用效果较好。
所需建设条件：本控制系统需要在连铸机上配置动态压下装置。
社会经济效益分析
采用方坯动态轻压下技术后，显著的提高了铸坯内部质量，尤其是对轴承钢、弹簧钢等高附加值钢种，有力的保证了最终产品的质量，提高了企业的经济效益。
梅钢连铸动态轻压下技术的应用与展望
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｎ ｒ ｐ ｃ ｉｅ ｏ ｎ ｍ ｉ ｐ ｉａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｐｅ ｓ ｅ ｔｖ ｆＤｙ ａ ｃ Ｓ ｆ－ ｅ ｕ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｒ Ｃｏ ｔｎ ｏ ｓ Ｃａ ｔｎ ｔＭ ｅｇ ｎｇ ｏ ｔｒ ｄ ｃ ｉ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｎ ｉ ｕ ｕ ｓｉ ｇ ａ ｉ ａ Ｊｉ ｎ ｈ ｎ ｋ ａ Ｎ ｉ ｉｈｕ ａ ｇＺ ｏ ｇ ｕ ｉ ｕ ａ Ｘ Ｃ ｅ ｇ Ｎａ ｌａ ｇ ｈ ｎ ｉｉ ｎ Ｇｕ ｅ ｈ Ｚｏ ｎ ｕ ｏＺｈ ｎ ｅ ｕＪｕ ｓ
２ 应 用情 况
２ １ 轻压 下技 术对板 坯外 形质量 的影响 ．
２ １ １ 对 板 坯 窄 面 形 状 的 影 响 ． ．
该 铸机 于 ２ ０ —２２ ０ ３０ —８日投产 ， 过 对 该 技 术 的使 通 用 跟踪 ， 总体来 说应 用是 比较 成功 的 ， 障率 非常 故
低 ， 坯无 中心线 裂 纹 ， 出 现 明显 异 常 ， 也 发 板 未 但
现 一些小 的 问题 ， 要 在 技 术 上进 一 步 优 化 。梅 需
梅 钢 ２号 板 坯 连 铸 机 投 产 后 ， 机 拉 速 在 铸
１８ｍ／ ｎ ． ｍｉ以下 时 ， 坯 窄面 形状 基 本 正 常 ， 是 板 但
当拉 速 超 过 １ ８ｍ／ ｎ时 ， 坯 窄 面 鼓 肚 严 重 ， ． ｍｉ 板
单侧 最 大鼓 肚 量 超 过 １ ０ ｍｍ。为解 决 板 坯 鼓 肚
问题 ， 结 晶器 窄 面 锥度 由 １ ０ 调 至 １ １ ， 将 ． ． 足
钢 ２号连铸 机基 本参 数见 表 １ 。 梅钢 ２号 连铸机 动态轻 压下 模 型控制 总 思路
中厚板铸机动态轻压下控制系统优化
中厚板铸机动态轻压下控制系统优化摘要:介绍了中厚坯连铸过程中的液芯压下位置反馈的控制优化,通过增加压力反馈调节系统,实现液芯位置的在线跟踪控制。
关键词:液芯压下计算方法控制系统优化Abstract:It is described that the control optimization on position feedback of LCR (Liquid Core Reduction) during casting with heavy plate.By means of adding up the control system with force feedback it is realized the online tracking control on position with LC (Liquid Core).Key Words:Liquid Core Reduction;Calculation Methon;Control System Optimization包钢薄板厂宽厚板生产线于2007年10月投产,为了提高板坯质量在扇形段采用了动态轻压下技术,动态轻压下技术是根据不同的钢种、钢水温度、连铸机拉速、二冷水的冷却模型以及板坯内部液芯的位置来控制扇形段的压下量。
[1]生产过程中发现宽厚板铸机的动态轻压控制是根据铸机拉速来控制,当铸机拉速发生改变时,轻压下的位置便根据模型设定发生改变,由于没有考虑铸坯的液芯的位置的动态变化,因此,在拉速发生变化时轻压下的压下位置并不合适,这对铸坯的质量有影响。
通过修改轻压下控制程序,引入液芯位置的动态判断,实现板坯铸机动态轻压下的优化。
通过合理的液芯轻压下不仅能解决连铸与连轧之间的厚度匹配问题,而且能细化铸坯内部组织,进一步减轻铸坯中心偏析,这对于板坯连铸生产的产品尤为重要。
动态轻压下功能用一组铸流扇形段辊缝是动态计算的来控制板坯的先后顺序。
此计算是基于从过程控制系统下载的压下路径和最终位置,以及由板坯凝固模型计算的液芯长度。
动态二冷水与轻压下资料
动态二冷水与轻压下技术在中厚板铸机上的应用实践李超二冷水量对铸坯质量有重大影响，而大多数模型都是离线的，即采用水表方法，不能对工艺过程变化响应，因此影响质量。
DYNCOOL是在不同铸造条件下动态控制二冷水，从而获得理想铸流表面温度分布，以保证不出现有缺陷的产品。
它应用在线数据，实时计算铸流表面温度分布、铸坯壳厚度和每段二冷水流量，使目标温度分布和计算所得温度分布之间差别最小。
模型用边界条件法解辐射和对流方程式来计算通过铸流中部纵断面的温度场，这些方程式的近似数值是用有限空间法和时间有限差分法进行运算的。
在所开发的热传导模型能用于工业计算以前，必须得出每个冷却区的冷却参数与热传导系数之间的关系，为了确定热传导系数，开发了一个两维程序，在热传导系数计算中，采用辐射和对流方程式，并做了各种稳态铸造参数的仿真，用这些仿真导出每段二冷区的水流量Q与热传导系数H的关系式：H=a×Qb式中a和b为系数。
程序的材料数据由用户或IDS模型给出，后者计算作为钢成分和冷却速度函数的相变温度和其他物理参数。
为执行上述实时仿真和各种计算，并保证精度和计算时间，使用大型计算机太昂贵，本系统使用带两个协处理器的微型计算机，并行地进行仿真和从自动化系统传送数据。
DYNCOOL模型在实际应用中获得了良好效果，与过去常规模型相比，它能在各种铸造条件下，使铸坯表面温度均保持稳定、钢坯的质量更好并减少板坯清理的损耗。
1994年要清理的板坯降低了30％，与1985年相比，降低了板坯缺陷，使冷轧品种报废率由1％降低到0.13％，对热轧板则由2.4％降低到0.4％。
动态二冷水控制（DYNACS）：与钢种、钢水温度、拉速等因素相匹配的动态二冷水控制模型对ASTC和无缺陷铸坯的生产至关重要。
通过动态计算铸坯凝固末端并快速调节扇形段辊缝锥度来实现液芯软压下，以改善中心偏析，提高铸坯内部质量。
铸流导向系统罗德洛基的6号连铸机是世界上第一套装备了由15个SMART○R扇形段组成的全动态铸流导向系统的板坯连铸机(图2)。
板坯连铸轻压下技术的工艺优化
板坯连铸轻压下技术的工艺优化在板坯凝固过程中产生的中心偏析直接影响成品的质量，轻压下技术已成为改善中心偏析的重要手段。
本文介绍了板坯连铸动态轻压下技术的原理，通过对压下位置、压下效率、压下量等关键参数的分析，阐述了动态轻压下控制的基本策略。
标签：板坯；轻压下；工艺引言：随着国内钢产量的过剩，人们对钢铁产品质量的要求越来越高，连铸坯中心偏析和中心疏松等缺陷是影响钢材质量的主要因素之一。
碳钢、低合金钢、特殊钢等钢种的连铸其中心偏析和疏松是连铸坯的主要缺陷之一，它严重影响了钢材的性能。
目前，常用的改善铸坯中心偏析的方法有电磁搅拌、低过热度浇铸、轻压下等技术。
轻压下被视为一种有效解决中心偏析的技术，在国内的钢厂，通过引进、合作开发得到了广泛应用。
一、轻压下技术的基本原理为了较少中心偏折，在进行板坯铸造的过程中，必须要采取一定的的措施来使得未凝固的钢液减少流动，而轻压下技术的应用正是为了解决这一问题。
在板坯的末端区域选择较为合理的压下力，对钢液的流动进行阻止，保证在最后的凝固中心区域中的组织成分均匀，从而使得中心偏折的现象得到缓解。
但是在选择亚下力的过程中，要保证其适当性，过大反而会增加钢液的流动，起到相反的作用，并且使得设备的磨损加剧。
一般情况下，使用的压力都比较轻微（一般压下量在2mm—4mm之间）。
在轻压下技术中，又可将其分为静态轻压下和动态轻压下两种。
静态轻压下指的是只能在铸机的某一个固定位置实施轻压下；而动态轻压下则指的是可以在对板坯的实际凝固位置进行在线跟踪实施轻压下。
轻压下的效果与压下位置是否合适有着密切的关系，在进行压下位置的选择时，要尽可能地靠近板坯的凝固终点（假如已经完全凝固，就没有再进行轻压下的意义；如果仍然处于液态，则只能起到将板坯进行压薄的作用），如下图（图1）所示。
在静态轻压下，要求板坯的凝固终点必须落在辊列的固定位置，但是早实际生产中却难以进行准确控制。
除此之外，在事先设定的扇形段辊缝参数也不能够在浇铸过程中进行调整，由此就会使得轻压下效果达不到理想的效果。
连铸方坯动态轻压下位置
动 ， 固末端 的残余 液相 不能被上 游溶质 浓度低 的钢 液稀 释 ， 凝 就会 在铸 坯 中心 形成 一 条偏 析 带 。同时 ， 残余 液相在 凝固末端 急速 凝 固时 ， 会急剧 收缩 ， 生缝 隙 ， 产 如不 能得 到钢液 的补充 ， 会产生 疏松 。轻 就 压下 的 目的 ， 就是要通 过机 械压下来 补偿铸 坯凝 固后期 体 收缩 ， 抑制 枝 晶间 浓化 钢 水 向 中心 富集 ， 轻 减
或焊 和 中心疏 松 ， 轻 中心 偏析 。 减
２ 铸坯 温度 场
２ １ 弧 形大方坯 连铸机 设备参 数 ．
机型 ： 弧形 （ 径 ９１） 常用断 面 ：４ 半 ｔ； Ｔ ２ ０ｍｍ×２ ０ｍｍ 和 １ ０ｉｒ ×２ ０ｔｒ； 种 ：５ 拉矫 机 油缸 ８ ６ ｌ Ｔｎ ０ ｎ钢 ｕ ４ ；
为 了计算 连铸坯 上 的温度分 布 ， 温度 场计算模 型采 用切 片法 ， 片示 意 如图 １ 切 所示 。将 铸坯沿 拉坯
方 向分成 小块 ， 编号 。根 据小 块 的编 号 ， 择合 适 的 边 界 条件 ， 用 二 维 计算 模 型 跟踪 每个 小 块 并 选 采
收 稿 日期 ：００Ｏ ．９ ２ １ 一１０ 。
结 晶器 中钢 水 温度 等 于浇铸 温度 ， （ ， ０ 即 ，）＝ Ｏ 边界 条件 ： ｃ；
结 晶器
Ｗ Ｏ Ａ
一
，
Ｋ
（） ２
图 １ 切 片 示 意 图
Ｆｉ ． Ｓ ｈ ｍａ ｉ ｄ ａ ｒ ｍ ｆ ｌ ｅ ｇ１ ｃｅ ｔ ｉ ａ ｏ ｉ ｓ ｃ ｇ ｓｃ
二 冷 区
场。以铸坯表面为原点 ， 铸坯厚度方 向为 Ｘ轴 ， 基于模型假设 ， 铸坯凝 固传热的微分方程为
连铸板坯动态轻压下辊缝偏差研究
总第216期2013年第12期HEBEI M ET ALLU ＲGYT otal N o．2162013，N umber 12收稿日期：2013－09－18作者简介：薛丽华（1978－），女，工程师，河北工程大学在读研究生，E －mail ：xuelihuanet@163．com连铸板坯动态轻压下辊缝偏差研究薛丽华1，王南1，李金波2（1．河北工程大学，河北邯郸056015；2．河北钢铁集团邯钢公司，河北邯郸056015）摘要：连铸扇形段辊缝波动是连铸坯质量提高的限制环节。
通过数据分析发现：测量辊缝值和设定值存在较大偏差是辊缝波动的主要原因。
对扇形段连接关键单元（连杆）进行有限元分析，得到连杆应力云图和变形云图，数据显示：在最大受力的条件下，连杆变形量最大可达到0．945mm 。
对连铸控制系统进行数据补偿后，可以实现设定辊缝值与实测辊缝值的良好吻合，为保证铸坯质量提供设备基础。
关键词：连铸；板坯；动态轻压下；辊缝偏差；研究中图分类号：TF777．1文献标识码：A文章编号：1006－5008（2013）12－0005－04STUDY ABOUT ＲOLL GAPEＲＲOＲUNDEＲDYNAMIC SOFTＲEDUCTION IN CONTINUOUS SLAB CASTINGXue Lihua 1，Wang Nan 1，Li Jinbo 2（1．Hebei Engineering University ，Handan ，Hebei ，056015；2．Handan Iron and Steel Company ，Hebei Iron and Steel Group ，Handan ，Hebei ，056015）Abstract ：The roll gap fluctuation in segments is the limiting key for quality improvement of continuous cast-ing slab．It is found in data analysis the rather big error between measured and setting values of roll gap is the main reason for the fluctuation．The key connecting unit （link rod ）of segment is analyzed with finite ele-ment method ；its stress nephogram and deformation nephogram are got．It is showed from the data that the biggest deformation amount of link rod can reach 0．945mm under the largest force．The data compensation is done for continuous casting control system ，and after that the setting value of roll gap can be well coincided to the measuring value and that can guarantee the slab quality．Key Words ：continuous casting ；slab ；dynamic soft reduction ；roll gap error ；research1引言我国连铸技术发展经历了“艰难发展、引进移植、自创体系、快速发展和高效改造”等阶段，虽然目前在连铸技术以及装备方面取得了突破性进展，但整体水平仍与西方工业发达国家存在一定的差距。
常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用.
常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用近年来，利用动态轻压下改善常规板坯、厚板坯以及大方坯连铸的生产效率、控制铸坯常见的中心偏析、中心疏松和中心线裂纹等缺陷在生产实践中不断得到肯定。
由于其在连铸过程既控制铸坯温度又控制铸坯的压下变形，从而在提升铸坯内部质量、提高连铸生产效率和缩短后续轧制生产流程等方面具有的巨大发展潜力和独特优越性，正在被视为发展中的新一代连铸技术而受到广泛关注。
连铸轻压下指在铸坯凝固末端一个合适的两相区内利用当地的夹辊或其它专门设备，对铸坯在线实施一个合适的压下量，用以抵消铸坯凝固末端的体积收缩，避免中心缩孔（疏松）形成；抑制凝固收缩而引起的浓化钢水流动与积聚，减轻中心宏观偏析程度的铸坯凝固过程压力加工技术。
其中，将只能在铸机辊列某一固定位置实施的轻压下称之为静态轻压下；能够在线跟踪铸坯的热状态，并根据其当时的实际凝固位置实施轻压下称之为动态轻压下。
由于动态轻压下技术在提升铸坯内质、提高连铸效率等方面独特的优越性，已得到国内外日益广泛的重视。
连铸轻压下技术发展历程1 轻压下技术思想的提出上世纪八十年代，为了研究板坯的中心偏析和避免使用电磁搅拌所带来的中心白亮带问题，新日铁公司曾尝试在凝固末端的扇形段人为加大辊缝收缩量（约0.6-0.8mm/m），发现其对控制板坯鼓肚和中心偏析有比较明显的效果。
这就是所谓的板坯静态轻压下，静态轻压下必须与拉速很好配合才能具有比较稳定的工艺效果，应用过程中有很大的局限性。
此后，新日铁和NKK 还分别研究了一些变异的轻压下途径，如NKK 提出人为鼓肚轻压下的概念，并将此应用在该公司福山6 号板坯连铸机上。
新日铁也提出过圆盘凸型辊轻压下法，其做法是把夹辊的中间部分做成凸台。
不难发现，由于上述轻压下工艺一直没能摆脱静态轻压下固有的局限性，实际生产中，难以很好地发挥作用，所以这些技术一直难以推广应用。
但它为凝固过程通过辊缝控制来改善铸坯内部质量提供了发展思路。
钢板坯铸机扇形段在连铸动态轻压下受力分析
钢板坯铸机扇形段在连铸动态轻压下受力分析钢铁是国家发展的工业基础，经济的快速发展离不开各类钢铁制品的有力支撑。
新时期工业的发展、基础设施的建设需要大量的型钢、型材。
不锈钢板材是一种在生产、生活领域中应用十分广泛的材料，在不锈钢板材的轧压生产过程中容易产生中心偏析、疏松等的问题。
连铸动态轻压技术是一种在不锈钢板材生产过程中，通过动态跟踪监测不锈钢铸坯凝固的进程，并通过向不锈钢铸坯动态施加一定的机械外力，用以使得不锈钢铸坯末端两相区的凝固体的收缩能够得到一定程度的弥补，提高不锈钢铸坯的铸造质量。
文章在分析连铸动态轻压技术特点的基础上对连铸动态轻压技术应用过程中扇形段的受力进行模拟分析。
标签：连铸动态轻压技术；扇形段；受力；模拟分析Abstract：Iron and steel is the industrial foundation of national development，and the rapid development of economy can not be separated from the strong support of all kinds of iron and steel products. In the new period，the development of industry and the construction of infrastructure need a large number of sections. Stainless steel plate is a kind of widely used material in the field of production and life that is easy to produce central segregation and porosity in the process of rolling and pressing stainless steel sheet. Continuous casting dynamic light reduction technology is a kind of dynamic monitoring of the solidification process of stainless steel billet during the process of production of stainless steel sheet and the application of certain mechanical external force to stainless steel billet dynamically to make the stainless steel billet. The shrinkage of the solidified body in the two-phase zone at the end can be compensated to a certain extent to improve the casting quality of stainless steel billet. On the basis of analyzing the characteristics of continuous casting dynamic light reduction technology，this paper simulates and analyzes the force acting on sectors in the process of application of continuous casting dynamic light reduction technology.Keywords：continuous casting dynamic light reduction technology；sector section；force；simulation analysis连铸动态轻压技术是一种应用于不锈钢板坯轧制加工的重要技术。
厚板坯连铸轻压下技术和轻压下扇形段
新技术 新设备厚板坯连铸轻压下技术和轻压下扇形段西安重型机械研究所 王朝盈 刘彩玲 刘光辉摘要 论述了浇注连铸厚板钢种板坯容易出现的质量缺陷,采用轻压下技术的必然性及实现轻压下技术所采用的专用二冷扇形段的主要特点。
叙词 连铸厚板坯 偏析 轻压下 扇形段Abstract T he paper takes up the faults in quality easily caused w hen th ick steel slab is p roduced using concasting m ethod,and the inevitability of using s oft2reducti on techno l ogy to s o lve the p roble m s.T he paper als o p resen ts the m ain characteristics of the s pecial segm en ts in secondary coo ling zone w hen s oft2reducti on techno l ogy is taken.D escr i ptors th ick slab concasting,segregati on,s oft2reducti on,segm en t1 前言作为厚板坯连铸机的必需技术,凝固末端轻压下技术的应用已经在世界上钢铁工业发达的国家取得了丰富的经验,已被证明这一技术对提高连铸厚板钢种质量是十分有效的。
进行凝固末端轻压下时,应当装备相应的机械设备。
2 厚板钢种的致命缺陷对于厚板坯连铸机所浇注的厚板钢种来讲,最突出最严重的质量缺陷是中心疏松和中心偏析,中心偏析结合各类夹杂物的存在,严重地恶化了钢的冲击韧性,特别是低温冲击韧性。
偏析的钢板因偏析带硬度高又影响了其端部被使用时的焊接性能,使焊接部位(热影响区)冲击韧性恶化,甚至出现焊接裂纹。
轻压下控制系统在小方坯连铸机上的应用
旁． 拉 矫 机 液压 缸 上 安 装 内置 式 位
置 传 感 器控 制 压 下 的距 离 ． 液 压 系 统 采 用 闭环 伺 服 控制 ． 能够 根 据 拉 矫 机 液 压缸 的位 置 ． 迅 速地 调 节 液 压 流量 ． 闭环控制压下精 度 ， 保 证
监视 设定 值
在 常规 压
统 包括 一 级 Ｈ ＭＩ 系统 、 二级 计算 机
系 统 、与 铸 流 Ｐ Ｌ Ｃ通 讯 、轻 压 下 Ｐ Ｌ Ｃ、 网络 系统 组成 ， 轻压下 Ｐ Ｌ Ｃ采
通 过 对过 热 度 、 拉 速 和二 冷 条
１ 轻 压 下 控 制技 术
轻压 下 技术 是 集 设 备 、液 压 、
地 在线 调整 拉矫 机 的辊缝 值 。拉矫 机 轻 压 下 控 制 系 统 由 以 下 硬 件 和 软件 系 统组 成 （ 见图 １ ） 。主要 组 成 有： 拉矫机液压 油缸 ； 拉 矫 机 液 压
轻 压 下控 制 系统在 小 方坯 连铸 机上 的应 用
陈 良 华
（ 中冶连铸 技 术工程 股份 有 限公 司 湖北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ７ ３ ）
摘 要 ： 介 绍一 种轻 压下 控制 系统 。 为提 高小方坯 连铸 机 生产 高碳 钢 的产 品质 量 ， 配置 了轻 压 下控 制 系统 通 过在 １ ５ ０ ｍｍ￣ １ ５ Ｏ ｍ ｍ 断 面和 １ ６ ５ ｍ ｍｘ １ ６ ５ ｍｍ 断 面 小方 坯 连铸 机 上 的应 用证
３ 控 制 系统 配 置
轻 压 下 控 制 系 统 配 置
Ｓ Ｉ Ｅ ＭＥ Ｎ Ｓ Ｓ ７ —４ ｏ ０ Ｐ Ｌ Ｃ （ 每流 １
板坯连铸机动态轻压下技术的应用
第２ பைடு நூலகம்卷 ２ ０ ． （ ０ ７ １ 总第 １ ７ ） ２期
冶金 设备 管理 与维修
板 坯 连铸 机 动 态轻 压 下技 术 的应 用
许 建 祥 郝 丽 娟
０ ０ １ （ 首钢 京唐 钢铁联 合 有 限责 任 公 司 唐 山建筑安 装公 司 唐 山 １ ０ ４ ）
．
／／乙 ７
澉 相线凝 ｌ 点 古 【相 线 凝 固点 ｌ
的 作 用 下 向 内 挤 压 钢水 ， 芯 部 钢 水 向上 运 动 ， 种 运 动 对 使 这
应 用 轻 压 下 技 术 ， 先 要 找 到 铸 坯 凝 固末 端 的位 置 。 首 根 据 铸 坯 凝 固 厚 度 公 式 ， 已知 铸 坯 的 断 面 、 速 、 固 系 数 在 拉 凝 后 ， 结 晶 器 的液 面 开始 算 起 ， 出铸 坯 的 最 终凝 固 点 。 从 得
１ 动 态 轻 压 下 技 术 对 铸 坯 内部 质 量 的改 善
图 ２ 校 状 晶体 在 动 态轻 压 下 的 成 长
浦相线 ； 周 占’ 毫 ｝ 同 相 线 静 Ｉ 占 １
２ 轻 压 下 技 术 实 现 原 理
动态 轻 压 下 改 善 铸 坯 内 部 质 量 的 过 程 是 铸 坯 在 压 下 辊
域 （ 图 １ 示 ）． 时 调 整 扇 形 段 的 开 口度 ， 铸 坯 进 行 轻 如 所 随 对
压 下 ， 坯 壳 中 的液 芯 产 生 相 对 运 动 ， 匀 钢 水 成 分 ， 熔 使 均 重 枝 晶 ， 而 细 化 晶粒 ， 少 铸 坯 的 中 心心 偏 析 、 孔 和 裂 纹 从 减 缩
在 实 际 生 产 中 ． 于铸 坯 的钢 种 、 热 度 、 速 不 同 ， 由 过 拉 因 此 铸 坯 的凝 固 系 统 是 随 时 变 化 的 ， 就造 成 铸 坯 最 终 凝 固 这 点 也随 时都 在 变 化 。 此 让铸 坯 在 一 个 给 定 的 、 小 于 铸 坯 因 略 收 缩 梯 度 内 凝 固 ． 证 铸 坯 导 向 段 的 开 口度 是 控 制 轻 压 下 保
动态轻压下技术在莱钢厚板连铸机上的应用
１ 动态 轻压 下的产生背景
厚板成品有时存在明显中心偏析现象 ，个别钢 板存在中间分层 ，该分层对应铸坯的中心偏析和疏
松 ，中心 偏 析严 重 时铸 坯横 断 面低倍 有 缩孔 。 中心 偏析 与夹 杂 物 、气 体结 合 ，造成 钢板 中心缺 陷 ，是 板材 探伤 不 合 的 主 要 原 因 ，并 恶 化 钢 板 的 冲击 性 能 ，特别 是低 温 冲击韧 性 。 中心偏析 导 致轧制 板 材
合适的轻压下位置是由板坯 的凝 固末端位置 ，即液 芯位置决定 的 。然而 ，实际连铸 生产过程 具有
工况 复杂 且检测 难 度大 的特 点 ，因此 准确 的凝 固末
２ ７
吴会 亮 ，等 ：动 态轻 压 下技 术在 莱钢 厚板 连铸 机 上的应 用 端位 置 预测是 动 态轻 压下 实现 的必 要 条件 。压 下位 置是 根据 中心凝 固率 确定 的。 目前 ，对于 压下 区间 没有 一个 定值 ，一般 企业 都是 根据 试 验修 正后 取得 最佳 值 ，它 与 钢 的成 分 、铸 坯 断 面 及 生 产 设 备 有 关 。济 南钢铁 公 司 引进奥 钢联 的中厚 板铸 机压 下 区 间为 ｆ ｓ ＝ ０ ． ５～ ０ ． ９ ５ ｍｍ，铸坯 质量 良好 。考 虑到 连 铸机 本 身 的设 计 ，莱 钢 ４ 铸 机压 下 区 间设 定 为 ｆ ｓ ＝
是影响高端钢铁产品质量的重要因素 ，连铸动态轻
压下技术是解决这一问题 的有效手段 。
３ ）必须避免铸坯 内部裂纹的产生。
３ ． １ 轻 压下 区 间的确 定
轻压下的效果与合适的压下位置密切相关 ，而
作者简介 ：吴会亮 （ １ ９ ８ ４ 一） ，男 ， ２ ０ ０ ７ 年７ 月毕业 于安徽工业 大 学冶金工程专业。助理工程师 ，主要从事宽厚板新产品研 发工作。
拉矫机轻压下的有关知识（pdf）
第一部分轻压下的有关知识一.轻压下的基本概念中心偏析严重影响铸坯的内部质量.降低中心偏析的可行方法是在铸坯快要完全凝固处，对铸坯进行轻微的压下，这个方法称为“轻压下”。
二.轻压下的作用轻压下设备主要利用液压控制原理对液芯钢坯给予适当的外部压力，以减小钢坯中心疏松的缺陷，保证钢坯的致密度，从而确保钢坯从内到外质量及结构上的一致性，以获得优质成品。
轻压下技术的优点：轻压下设备能够减小铸坯沿中心线方向轻压下技术的优点的化学偏析，而且还能够改变偏析具体形态及缩小纵向和横向的偏析波动范围。
轻压下设备可以很好地防止中心偏析和中心疏松的生成，从而极大的改善铸坯的内部质量，提高铸坯的机械性能。
三.轻压下设备的有关知识（一）轻压下设备项目的主要内容是1.将原来四台机架改为六机架，每流增加两台不带驱动拉矫机。
2.改变原有油缸型号以增加下压量，拉矫机油缸活塞面积改为Φ200（原油缸Φ125/70－200），油缸带位置传感器,同时新增测量装置。
3.相应地改变操作系统（二）、轻压下组件及其他设备1轻压下组件（1）轻压下PLC（由西门子提供）这个PLC用于控制每个铸流的6个拉矫机和测量辊子（2）操作面板用于控制、监控压下机构和从电气室来的轻压下信号。
（3）维护面板用于控制、监控压下机构和本地的轻压下信号。
2其他设备（1）位置传感器用于测量每个拉矫机的实际间距（2）压力传感器用于测量辊子油缸的压力。
（三）轻压下液压系统的工作原理：基本原理是：通过换向阀、节流阀及减压阀，控制拉矫机的压下量。
为了补偿铸坯的凝固收缩，必须保证有足够的压下量和相关的位置，因此要新增测量装置并改变原有油缸型号，获得合格的铸坯。
1#铸机引进的电气仪表是增加5套铸流控制单元包括相应的HMI 操作站，5套VVVF 变频器及相关电气控制系统等。
用途用途：：引进电气仪表后，对改善高碳钢中心偏析，特别是象钢帘线及以SWRH82B、GCr15为代表的过共析钢是非常有效果的，大大提高产品质量。
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◆液压夹紧式扇形段
动态轻压下技术要求快速远程调整铸辊的辊缝值， 以实现随着凝固末端位臵的变化进行轻压下。 目前铸坯的辊道采用段式结构，一段内包括7对左 右的辊子；采用液压驱动系统，既保证速度，又保证 精度。 扇形段以奥钢联公司的SMART扇形段和西马克公司
的Cyberlink扇形段为代表，两者的结构虽不完全相同，
内外被广泛应用。
轻压下机理
通过在连铸坯液芯末端附近施加压力，产生一定 的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量。 ◆可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间 富集溶质元素的钢液向铸坯中心横向流动； ◆轻压下所产生的挤压作用促进液芯中心富集溶质元素 钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新 分配，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密。
表 轻压下压下方式分类
类别
名称
方式
图例 应用 范围 板坯 方坯 圆坯 特点
机械应力轻 压下 Mechanical Soft Reduction
辊式 轻压 下
消除中心缺陷效果良 好，投资经济，有效
连续 锻压 式压 下 凝固 末端 强冷 技术
大方坯
消除中心缺陷效果好； 设备庞大，投资和维 护成本高
热应力轻压 下 Thermal Soft Redction
◆ q1区的收缩则将导致富集
杂质元素钢液的集中，从 而促进中心偏析的形成。 fs=0 凝固末端两相区示意图 fs=1
◆ p区的凝固收缩因没有钢
液的补充将形成疏松。
A到B区间为产生偏析 的区域。对fs=0.5 -0.95对应的区间进行 压下。 P1=PO+POB *0.5 P2=PO+POB * 0.95
20
△ V偏析 ○ 无V偏析
◆压下量小，凝固收缩得不到充分补偿，
仍有残存V偏析；
内裂纹 ■ ■ ■
15
压下量/mm
□ 白 亮带 □ ■ 内裂纹
◆压下量增加，V偏析不断减少； ◆液芯厚度越大，所需压下量越大； ◆压下量大，发生白亮带负偏析和逆V偏
10
■ □ □ 白 亮带 □ ○ □ ○ △ ○ 无V偏析 ○ △ △ △
◆ 压下时产生的反作用力要在铸机扇形段许可载荷
范围内。
压下速率是单位时间的压下量（mm/s），最佳压 下速率应和凝固速率一致。
在实际的轻压下过程中，铸坯的变形是非连续的，
压下速率控制只能通过对总压下量的分解来实现，铸 坯经多对压辊分步压下之后，总的压下量就可以达到
应用要求。
最大压下速率首先是钢种本身所要求的，与钢种 能承受的最大形变速率有关；其次与冷却条件及铸机 设备本身条件有关。
轻压下示意图
图
经过和未经过轻压下铸坯断面比较
1.0 0.9
偏 析指 数
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
0.54 0.45 0.34 0.19
不使用 轻压下
使用轻ห้องสมุดไป่ตู้压下
2 9 0 m m 板坯
2 2 0 m m 板坯
不同铸坯厚度的轻压下效果比较
SSAB Oxeloesund 公司在不同板坯厚度进行轻压下后
○ △ △ 逆V偏析 △
5
析；
◆压下量过大时，还将产生裂纹。 ◆液芯厚度过大，压下已不起作用。
0 -10
0
10
20
30
40
50
60
70
液芯厚度/mm
6
△ V偏析 □ ○ 无V偏析 ○ ○ ○ ○ ○ 白
■ 内裂纹 亮带 ■ ■
■
5 4
压下量/mm
○ 无V偏析 □ 白 亮带 ■ 内裂纹 △ △ V偏析 △ △ △ V偏析
小方坯
消除中心缺陷效果良 好，投资少，占地面 积小；易出现裂纹， 应用范围狭窄，反应 不及时
到目前为止，轻压下通过辊式轻压下、热应力 轻压下或凝固末端连续锻压技术来实现的。
热应力轻压下应用范围小等局限性，应用很有
限。 凝固末端连续锻压技术由于其设备复杂等原因， 应用也受到了限制。 辊式轻压下成为一种常见和成功的技术，在国
◆ 压下速率小于0.02mm/s时，增 加压下量，也不能防止V偏析；
凝固末端固定在设定的压下位臵。
生产过程中，很难保证浇铸条件不变，拉速、过
热度的变化，会使凝固末端的位臵相应发生变化。
在静态压下基础上又发明了动态压下，即轻压下
随着浇铸条件的变化（对应凝固末端的变化）而变化
的压下方式。
四、动态轻压下的关键技术
◆ 液压夹紧式扇形段 ◆ 压下位臵模型
◆ 轻压下模型
连铸机结构图
日本新日铁 奥 钢 联 ， 德 国 SMS Demag, 意 大 利 Danieli等
动态轻压下
》》》
小辊径分节辊轻压下扇形段示意图
《《《
图 板坯凝固末端形状 a—“W”形状 b—“一”字状 《《《
图
平辊、圆盘压下方式示意图
《《《
图
奥钢联扇形段简图
《《《
应用现状
在世界大部分连铸机上，正常使用的能 够远程调整辊缝的扇形段为蜗轮丝杆传动的机 械式结构。这种夹紧结构只能进行静态轻压下。 正在使用的液压夹紧式扇形段是垫块式结构， 这种结构不能远距离快速调整辊缝，须人工调 整。
未来的发展趋势：
建立更精确的凝固模型，为压下和二冷控
制提供更可靠的依据；
提出更合理的压下模型，以获得更好中心质量；
完善二冷和压下控制系统，以便及时、精确地实 现控制； 开发出更合理的扇形段，以便实现更好的可靠性、 机动性和压下效率。
由于设备和技术等原因，静态轻压下首先
被应用。
通过调整过热度、拉速等浇铸条件，使
几种常用消除中心偏析和疏松方法比较
名称 类别
优 点
缺点
低过热度浇铸 Low Superheat Cast
增加液相穴等轴晶数量， 温度过低易堵塞水口， 减少柱状晶含量，减少 不利于夹杂物上浮；易 中心宏观偏析 造成半宏观偏析
凝固末端电磁搅拌 FEMS
搅拌位臵难以准确控制， 增加液相穴等轴晶数量， 维护费用高；当固相率 使钢液成分均匀，减少 较高时，不起作用；易 中心宏观偏析 造成白亮带负偏析
宏观偏析的成因
◆合金以平直界面定向凝固时，固液界面前沿的不稳定现
象和端面效应（end effects）； ◆液相内中等强度的搅动对固液界面的枝晶臂的冲刷； ◆等轴晶的迁移和沉积； ◆糊状区内枝晶骨架的变形； ◆糊状区内枝晶间液相纵深的循环流动(in-depth
circulation)、自然对流包括温度差和浓度差引起的。
梅钢、济钢、武钢、攀钢、南钢、沙钢投
入生产。其中，攀钢是在六机六流的方坯
连铸机上进行动态轻压下。
发展趋势
动态轻压下关键技术由压下模型、 凝固模型、二冷控制系统、自动铸坯锥度 控制系统和能够远程快速调整辊缝的扇形 段这几个组成部分，只有它们的有机结合
才能在动态变化的压下位臵迅速自动调整
辊缝以实施轻压下。
小钢锭理论（mini ingot theory)，针对方坯和圆坯
低过热度、 大断面铸坯 “V”型偏析 的形成过程
宏观偏析的危害:
高碳线材：拉拔性能降低，拉断率增大； 管线钢：H扩散产生裂纹并扩展；
海洋钻探、平台用钢：降低其焊接性能。
二、减少中心偏析与疏松 技术方案
中心偏析是存在于铸坯凝固末端附近的 富集偏析元素钢液的流动造成的； 中心疏松是在钢液凝固时发生体积收缩 而得不到钢液的及时补充时形成的。
微合金钢，浇铸210mm×1250-1475mm尺寸时的最佳压下 区 间 fs 为 0.3-0.9 ， 210mm×1825mm 的 最 佳 压 下 区 间 为 0.15-0.8； ◆台湾中钢的大方坯连铸机生产表明，在0.55-0.75的区域 进行压下能取得很好的效果；
◆韩国浦项对S82尺寸为250mm×330mm的方坯实施压下的
宏观偏析的表现形式
宏观偏析通常是由以上几种基本的因素互 相竞争，导致最后凝固铸坯的宏观偏析。
宏观偏析的各种表现形式如正偏析、负偏
析、A型偏析、V型偏析。
1：柱状晶均匀生长；
2：柱状晶不稳定生长
（不易控制的对流和温度 梯度）； 3：部分长大的柱状晶搭桥； 4: 凝固末端凝固伴随偏析
和缩孔
5：铸坯最后的宏观结构
各国钢铁企业在短短几年里迅速采用了动 态轻压下技术。在薄板上实现动态轻压下以德 国的SMS Demag为代表；在中厚板和方坯上应用 动态轻压下以VAI为代表。
VAI的动态轻压下技术在1997年在芬兰的
Rautaruukki投入使用后，意大利、韩国、奥地
利、美国都引进了VAI的动态轻压下技术。
我国引进的动态轻压下技术先后在
但功能基本相同，厚度精度误差在±0.1mm内。
液芯位置变化
铸机上液芯位置的变化
◆压下位置模型
轻压下是对凝固末端的一段区域进行压下，凝固末
端位臵的确定是实施轻压下的前提。
目前用来确定凝固末端位臵方法：
●在线计算的传热模型 ●安装在铸机上传感器的适时探测
采用传热模型计算凝固末端的位臵要求模型准确， 计 算 时 间 短 。 如 Danieli 的 LPC 和 VAI 的 DYNACS 。 SMS Demag在扇形段上可以在线检测。
轻压下 Soft Reduction
大大减少或消除中心偏 析和疏松，内裂纹减少
对设备和控制技术要求 高