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连铸方坯中心偏析机械应力压下

2018/06/1962 作者:佚名
导读: 可以设想,假如在邻近凝固终了的粘稠状区位置上对铸坯施加一个外力,阻止其中心区域因凝固收缩而产生空***,并力图形成一定的正压以防止晶间富集溶质元素的残液流向中心区域,那么,包括V偏析在内的各类中心偏析就可以得到有效的控制。在此思想上,产生了所谓的机械应力压下和热应力压下技术。其中,轻压下(Soft Reduction,以下简称SR)是比较经济、有效和成功的一种机械应力压下技术。采用轻压下技术

可以设想,假如在邻近凝固终了的粘稠状区位置上对铸坯施加一个外力,阻止其中心区域因凝固收缩而产生空***,并力图形成一定的正压以防止晶间富集溶质元素的残液流向中心区域,那么,包括V偏析在内的各类中心偏析就可以得到有效的控制。在此思想上,产生了所谓的机械应力压下和热应力压下技术。其中,轻压下(Soft Reduction,以下简称SR)是比较经济、有效和成功的一种机械应力压下技术。

采用轻压下技术时压下量较小,通常在4~8mm之间,但也有大方坯连铸机轻压下量达14mm。压下量的大小对其使用效果影响很大,适当地增加压下量有利于减少中心偏析,但压下量过大也会使铸坯内裂的倾向加剧或使压下辊损坏[5]。图3、图4是J.K.Park和S.H.Chang等人在250mm×330mm大方坯连铸机上产业试验的结果,可以看出,总压下量增大有利于减少中心偏析,却也带来了内部裂纹增多的负作用。

此外,压下率及压下位置也是SR技术的两个关键参数。通常,压下位置需通过实验或数模研究、根据粘稠状区域的等固相率fs曲线来确定,而压下量、压下率则应根据断面尺寸、钢种特性、拉速等铸机工艺参数来确定,以使得轻压下参数与铸坯凝固末真个凝固收缩量、凝固收缩率基本相适应。为此Dr.Manfred、M.Wolf[6]及G.S.Sakaki[7]等人给出了压下量、压下率与方坯的宽厚比W/D、连铸钢种的临界断裂应变εo、两相区宽度(TL-TS)及拉速V之间的关系公式。浦项的实践表明,对于含碳量为0.82%的钢种,250mm×330mm方坯,拉速为0.75m/min的情况下,最佳压下量为6mm,压下率为1.2mm/m,压下位置在fs=0.3~0.8的区域内[5]。采用轻压下技术后,浦项大方坯的C偏析比由原来的1.6降低到了1.1,P偏析比由原来的3.7降低到1.8,S偏析比由原来的1.5降低到1.25,效果是比较明显的。SR技术在大方坯连铸机上应用得较多,而在小方坯连铸机上极少采用,仅见意大利Valbruna Bolzano一家报道,原因一方面与投资有关,另一方面可能也与小方坯连铸过程中凝固末端位置不稳定有关。

重压下(Heavy Reduction)与连续锻压(Continuous Forging)是另外两种机械应力压下技术,其原理是基本相似的,都是在邻近凝固末端位置上施加一个更大的压下量以达到消除中心缩孔、疏松和中心偏析的目的。重压下与连续锻压的压下量都很大,神户制铁所3#大方坯连铸机采用5组大直径压下辊进行"重压下",总压下量达20~30mm[8] ;而川崎制铁的3#大方坯连铸机则采用连续锻压技术,总压下量更是高达40mm以上[9]。图5反映了不同重压条件下300mm×430mm大方坯的中心C偏析情况。可以看出,假如不采用重压下,最大的中心C偏析可达1.35,均匀中心C偏析达1.17;采用二辊重压下后,中心偏析明显改善;采用三辊重压下后,最大中心C偏析降到了1.05,均匀中心C偏析降到了1.02。应用连续锻压技术,川崎制铁的3#大方坯连铸机的铸坯中心缩孔在连续锻压之后完全消除,中心区域甚至出现了明显的负偏析白亮带。

重压下和连续锻压的主要缺点就是设备庞大、投资与本钱高,因此难以推广。

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