连铸轻压下技术
动态轻压下技术的应用
◆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
动态轻压下技术在连铸中的应用
Abstrac t: The princ iple and som e m odes of so ft reduction techn ique o f fina l stage of solid ification we re briefed. T he m ain techno log ical param eters of the technique w ere ana lyzed and d iscussed , such as po sition o f so ft reduction, so ft reduction ra tio , to tal so ft reduction am ount, so ft reduction rate, casting speed and so on. The application results o f th is techno logy w ere compared. It is concluded that th is techno logy is effec tive to abate centra l segrega tion, im prove qua lity o f produc t and pro duce high va lue added product. K ey word s: dynam ic soft reduction; cen tral seg regation; interna l soundness
202. 00
a 50%
b 95%
10
辊缝值 结晶器上口 结晶器下口 垂直段入口 垂直段出口 矫直一段入口 水平一段入口 水平末段出口 压下量 /mm 出口实际辊缝值 压下位置固相率
连铸
表 3 250mm 厚辊缝及压下参数值 Table 3 Param eters of 250mm th ick roll gap and redu ction
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。
4 #连铸机轻压下技术应用的优化
４ ． ２轻压下开始位置 的确定 新 日铁 君 津厂研 究 发现 ：凝 固过 程 中 ，“ ” 和 Ｖ
“ ”型偏 析 在距板 坯 中心线 １ｍｍ之 内出现 的机率 Ａ ２ 较 大 。“ Ｖ”和 “ ”型偏 析 出现 的位置 如 图 ２所 示 。 Ａ
轻压 下 技术 是 在收 缩辊 缝 的基 础 上对 带 液芯 的 铸 坯轻 微 压下 的技 术 ，能 减轻 连铸 坯 中心偏 析 ，提 高 铸坯 内部 质量 ，在 连 铸生 产 中得 到 了广 泛应 用 。
炼 钢厂 ４ 奎铸机 在 固定 位 置实施 了轻微 压下技 术 ， 取得 了一 定 的效果 。为 了更 好地 利 用这 一项 技 术 ，
（ｔ ｌ ｋｎ ｌ ｔ ｆ ｈ ｎ ｑ ｇ ｒ ｎ Ｓｅ ｌ ｏＬｄ Ｓ ｅ Ｍａ ｉｇ ａ ｏ ｇ ｉ ｏ ＆ ｔ ． ． ｅ Ｐ ｎｏＣ ｎ Ｉ ｅＣ ｔ）
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｅｐ ｉ ｃ ｐ ｅｏ ｆ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅｐ ａ ｔ ｅｏ ａ ｔ ｇｍａ ｈ ｎ ， ｏ ｅ ｕ ｔ ｎｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｓ ｒ ｃ ａ ｅ ｎ ｔ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｏ ｔ ｅ ｕ ｔ ｎ ｒ ｃ ｉ ｆ ｃ ｉ ｃ ｉ ｅ ｓ ｆ ｒ ｄ ｃｉ ｈ ｉ ｕ ｈ ｓ ｏ ｈ ｃ ４ ｓ ｎ ｔ ｏ ｅ
炼钢厂 技术人 员 开展 了 ４机 轻压 下技 术应 用 的分 析
和优化 工作 。 ２ 铸机 基本工艺 参数 ２１铸机机 型 ：１ １ 弧形 ． 机 流
２２ 弧 轻 压 下技术 的作 用原 理就是 通过 铸机 扇形段 对
距 板坯 厚 度 中心 线距 离 ，ｍ
图２ “ Ｖ” 和 “ ” 型 偏 析 出 现 的 位 置 Ａ
连铸轻压下工艺优化与实践
连铸轻压下工艺优化与实践杨文清,陈迪庆,白静,潘金保（武钢股份条材总厂,武汉，430083）摘要：本文介绍了轻压下对改善铸坯中心偏析和中心疏松的作用，通过对液芯长度计算，确定压下位置，进行多次试验，并对试验结果进行分析对比，选择最适合的压下方式。
关键字：轻压下;中心偏析;中心疏松1 前言连铸钢水在冷凝过程中，低熔点的物质被推向铸坯中心部位，形成了C、S、P、Mn 等元素的偏析带，该偏析带在液相穴终端存在于底部，形成了中心偏析和中心疏松缺陷。
轻压下技术是连铸坯拉矫时，对带液芯的铸坯施加小的压力的工艺方法。
即在铸坯凝固终端附近，对铸坯施加一定的压下量，使铸坯凝固终端形成的液相穴被破坏，以打断枝晶搭桥。
轻压下工艺能够改善中心偏析和中心疏松，但如果工艺不当，会产生压下裂纹，严重影响连铸坯质量。
武钢条材总厂一炼钢分厂（以下简称“一炼钢”）1#连铸机主要生产高碳钢。
对高碳钢来说，由于碳含量较高造成导热性差、凝固区间大，连铸坯本身容易产生偏析、疏松和缩孔等缺陷，在拉丝和扭转过程中容易引起断裂 [1] 。
受铸机断面大小等条件的制约，铸坯中心碳偏析一直是一炼钢控制难点。
该厂通过对拉矫机设备进行改造，使设备具备更大压下功能，并通过计算液芯长度，调整压下方式，找出最适合的压下量及压下方式。
2 浇注工艺现状一炼钢1#连铸机是五机五流弧形连铸机，主要生产高碳钢，铸机主要工艺参数见下表：目前，高碳钢轻压下压下量为 9mm，从低倍检验看，铸坯存在一定程度中心疏松，铸坯中心碳偏析也一直徘徊在 1.15 左右，与其他炼钢厂相比有很大差距，难以满足日益增长的客户需求。
3 凝固末端计算对高碳钢发生纵裂漏钢的坯壳进行分析，将漏钢坯壳横向切开，测量切开点的坯壳厚度，根据坯壳厚度计算凝固系数，漏钢时浇注工艺如下：漏钢坯壳示意图如下：坯壳厚度测量结果及凝固系数计算如下：注：凝固系数：K=D*(V/L) 1/2 D 为凝固坯壳厚度，V 为拉速，L 为到液面距离取两点的平均凝固系数作为综合凝固系数K，则可计算出液芯长度 L。
绪论二冷动态轻压下技术原理连铸坯...
Ｉ绪论
１．３．２二冷动态轻压下技术原理
连铸坯在二冷的凝固过程中，由于凝固收缩和选分结晶原因，通常会出现中心偏析和中心疏松等缺陷。
铸坯中心偏析和疏松是由ｆ凝固壳冷却收缩或鼓肚，使糊状区枝晶间富集溶质元素的剩余液相流到铸坯的中心区域而形成。
连铸二冷动态轻压下技术就是在铸坯凝固末端附近施加适当的压力沿铸坯厚度方向压下微量位移，在液芯压下过程中，铸坯在压下辊的作用下向内挤压钢水，使芯部钢水向上运动，这种运动使正在凝固的钢水混合，还可以促进液芯中心富集的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，具有混匀溶质、消除成分偏析，促进中心区域凝固的优点。
同时，轻压下产生的压下量可以补偿铸坯的自然凝固收缩［４０ｌ，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和凝固空隙横向流动，对改善中心疏松和中心偏析有着很大的作用。
实践证明，合理的液芯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，使铸坯的凝固组织更加均匀致密，进一步减轻或消除铸坯中心偏析，提高铸坯的内部质量。
液芯动态轻压下示意图见图１．３。
图１．３液芯压下设备示意图【４１１
Ｆｉｇ．１．３ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＬｉｑｕｉｄｃｏｒｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
连铸二冷动态轻压下【４２－４３１通常是建立在二冷动态模型的基础上。
首先建立连铸二冷动态凝固传热数学模型，利用数值分析方法跟踪计算铸坯在二冷区的温度场分布，结合所浇铸钢种的高温物理性能参数，实时了解连铸坯的温降规律、凝固壳生长规律、凝固末端位置变化。
再根据铸坯的凝固状态实行动态轻压下控制。
７。
板坯连铸轻压下技术的研究与应用
电磁搅拌、 低过热度浇铸 、 轻压下等技术。实 践表明， 轻压下技 术对改善铸坯 的中心偏 析有 显 著 的作用 ， 钢 １铸 机 目前 就 是采 用 根 据 涟 ＃
凝 固末端进行 实时轻压下 的动态 轻压下技术 。
图 ２ 铸 坯 的 低 倍 照 片 （ ３ ５ Ｈ） Ｑ ４ Ｂ—
２ 研究方法
９ ． ｌ ７ １ ７ ４． ８ ２ ． ９ ５ Ｏ ０ ．７ ２ ４ ２ ８７
图 ３ 凝 固末 端 两 相 示 意 图
从 表 ２中可 以看 出 ， 钉试 验 得 到 的凝 射
为摸 清在采 用 动 态 轻压 下 技 术 条 件 下 ， 铸坯 中心 偏析 产 生 的原 因 ， 对 轻 压下 各 参 须
图 １ 辊 式 轻 压 下 示 先通 过 射 钉 试 验 核 故
查 二级轻 压下模 型 的凝 固末 端 与实测 凝 固末
轻压下 技术 的 机理 如 图 １所 示 ： 连铸 在
量方面均有优势， 但中心偏析和疏松是 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
２０级 ， ２为典型铸坯低倍 照片。为充分 ． 图 发挥 轻压 下功 能 ， 效地 控 制 中心偏 析 和 中 有
心疏 松 ， 对 １连铸 机 开展 了一 系列 的轻 压 针 ＃ 下工 艺优 化研究 工作 。 ，
促 进钢 液 中的 溶质 元 素 进行 重 新 分 配 ， 而 从 使 铸坯 的凝 固组 织 更 加 均匀 致 密 ， 到 改 善 起
中心偏 析 和减少 中心疏 松 的作 用 。
涟 钢 １ 连 铸 机 采用 动 态 轻 压 下 技 术 生 ＃ 产时 ， 压下 效果 不佳 ， 坯 中心存 在较 为严 轻 铸 重 的偏 析 ， 部分 中心 疏松 和 中心偏 析 均 达 到
连铸轻压下技术综述
!"轻压下技术发展过程
轻压下技术的发展大体可以划分 为 两 个 阶
段+第 ! 阶段是从 "& 世纪 %& 年代后期到 4& 年代 初"这个阶段以发展静态轻压下技术为主#第 " 阶 段是从 "& 世纪 4& 年代末开始到现在"该阶段以发 展动态轻压下技术为主% !(!"静态轻压下技术
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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。
20世纪90年代初人们认为,传统厚板坯连铸机轻压下的目的是消除板坯的中心偏析和中心疏松;而中厚板和薄板坯连铸机轻压下的目的是减薄板坯厚度,提高连铸机的工艺操作性,并能与轧机更好的匹配而取得最佳经济效益。
目前,中厚板坯和薄板坯的轻压下不仅具有这种效果,同时也是减轻中心疏松和中心偏析的手段之一。
3.2轻压下技术的分类
在生产实践中,外力的施加有两种方式:一种是强冷,强冷也叫热应力法,它是在凝固末期施加强冷却,使铸坯产生大的收缩率,形成收缩力从而实现压下作用;另一种是施加机械力,施加机械力的方法有许多,目前用的最多的就是轻压下法。
轻压下法分为辊压下法和平面压下法。
4轻压下技术的应用
轻压下技术在板坯连铸中应用非常普遍,在方坯连铸中特别是大方坯连铸中的应用也得到了较快的发展。
如韩国浦项、奥钢联,我国的武钢、梅钢、攀钢等均采用这一技术来改善铸坯的内部质量。
中心偏析和疏松是公认的连铸生产3大质量问题之一,是影响高端钢铁产品质量的重要因素。
国内外大量的生产实践表明,轻压下技术无论对板坯还是方坯的中心偏析都有良好的控制效果。
表1为不同厂家采用轻压下技术后的效果。
4.1中心偏析
从表1中可以看出,应用轻压下技术后各家钢铁公司的铸坯碳偏析度均有大幅降低。
如韩国浦项钢铁公司采用轻压下技术后,中心碳偏析度从1.60降到了1.05,改善效果明显。
众多厂家的统计结果也表明压下量以及压下率对中心偏析有影响。
图2为压下量与中心碳偏析的关系图。
由图2中可知,随着压下量的增大,铸坯的中心碳偏析呈线性减少。
但当压下量超过7 mm后,压下量的增加对碳偏析影响甚微,偏析度基本保持在一稳定水平。
因此一般认为7 mm为最佳压下量。
图3则表明了压下率与偏析区域面积比及碳偏析度的关系。
由图3中
可以看出,偏析区域面积比和碳偏析度都随压下率的增加呈递减趋势。
当压下率达到1.0~1.2 mm/m时,偏析区域面积比和碳偏析度均到达较低值,再继续提高压下率,偏析区域面积比和碳偏析度并无明显改善。
4.2中心疏松
关于轻压下技术对铸坯内部中心疏松的影响报道较少,主要集中在方坯。
攀钢的6流大方坯连铸机在应用奥钢联的轻压下技术后,铸坯中心疏松明显减轻。
如图4所示,完全消除了较为严重的2.0级疏松,同时1.5级疏松的比例也明显减小。
日本八幡炼铁所第三炼钢厂和梅钢则研究了不同的压下量下铸坯中心疏松问题。
图5为根据不同压下量下中心疏松指数回归的曲线,由图5中可以清楚地看出,压下量越大,铸坯的致密度越好,中心疏松指数越小。
较大的压下量对改善铸坯中心疏松有好处。
4.3等轴晶率
轻压下技术对铸坯的凝固组织也有一定的影响。
新兴铸管公司炼钢厂在1#连铸机安装了轻压下设备,将其生产的铸坯取样酸洗,并在Leica 高倍图像仪上进行铸坯组织的高倍分析。
铸坯的对比结果表明,使用了轻压下技术之后,铸坯的等轴晶区所占整个晶区的比例明显提高。
这是由于在轻压下的作用下,中心未凝固的液态钢液运动加剧,坯壳与液态交界面的初生枝晶被打断并重新熔化成许多细小的破碎枝晶。
这些细小的枝晶成为中心过冷钢液的形核核心,加速了中心钢液的形核速率,因此中心细小的等轴晶晶带比未使用轻压下技术的铸坯要高。
4.4中心裂纹
铸坯中心裂纹产生是由于凝固前沿所承受的应力和变形量超过了材料本身所允许的值。
而轻压下技术恰恰就是在应力应变最小的两相区对铸坯施加压力,因此更容易引起铸坯的中心裂纹。
国内外很多的生产实践也证明,采用轻压下技术后在中心偏析得到很大改善的情况下, 中心裂纹却有恶化的趋势。
图6为某厂不同拉速下高碳钢中心裂纹与压下量的关系图。
通过该图我们可以发现:在压下量不变时,铸坯中心裂纹的数量随拉速提高呈增加趋势。
速度不变压下量增大时,中心裂纹增加,只是压下量小于6 mm时裂纹指数随压下量增加较为缓慢,压下量超过6mm,中心裂纹增加较为显著。
因此建议在改善中心偏析的情况下,适当减小压下量有助于改善铸坯中心裂纹。
5轻压下技术的应用特点及发展方向
5.1轻压下技术的应用特点
（1）动态轻压下技术是一种直接作用于铸坯中凝固中心钢液的方式，尤其在对于高碳钢的生产中用其他方法对中心碳偏析效果不明显时非常受重视，可以成为其他改善铸坯质量的联合处理方法。
（2），动态轻压下还可以矫正板坯在弯曲矫直过程中产生的变形、消除压痕、改善板坯的表面质量，但是仍应重视辊式轻压下的局部过压导致的塌陷、菱变。
（3）由于轻压下可将铸坯中的初生枝晶打碎，而被打碎的枝晶作为新的晶核重新凝固，使最终铸坯的内部组织更加致密，中心等轴晶率增大，提高铸坯质量。
5.2轻压下发展方向
（1）对于轻压下的实现必须要具备一个精确的扇形段控制系统，并且要有与之相适应的预测铸坯凝固的相关手段。
目前应用最多的是奥钢联的SMART 扇形段。
（2）为了避免向梅钢所出现的铸坯尺寸超过正公差的现象，可以在轻压下实施的情况下严格控制二冷段水量，并采用分节辊、小辊径的支承辊，从而最大限度地消除鼓肚；因为采用轻压下之后辊子受到铸坯的反作用力更强，可以考虑强化辊子表面强度并采用内冷辊；另外，可以考虑应用扇形段拉矫辊自带的液压缸，稍作改动用拉矫辊实现对铸坯的压下，这种改造是非常适合我国企业现实的。
（3）因为轻压下是在固相率达到一定程度后实施的，所以综合考虑轻压下技术的实践应用，可以设想将其于与结晶器电磁搅拌结合使用，以期最大限度地改善铸坯质量。
6结语
连铸轻压下技术是一种改善连铸坯质量非常有效的方法。
,轻压下技术可以很好地改善铸坯的中心偏析、中心疏松等内部质量问题。
同时其对铸坯的凝固组织也有一定的影响,应用该技术后铸坯凝固组织的等轴晶率显著提高。
轻下压技术在连铸中非常重要。
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