静态轻压下技术对轴承钢连铸坯低倍质量及碳偏析的改善
轻压下技术在高碳钢方坯连铸中的应用
了溶 质 含 量 中 心 高 、周 围低 的 分 布 状 态 ，即 中心
“ 晶桥 ” 构 的 阻 隔 ，下 部 的 钢 液 在凝 固收 缩 过 程 结 将 得 不 到上 部 钢 液 的 补 充 。 在 这 种 情 况 下 ，常 常
Ｌｉｏ Ｙｏｎ ｏ ｎｇ ａ ｇｓ
（ ｕ ａ ｒｎ ＆ Ｓｅ ｌ ｒ ） Ｗ ｈ ｎ Ｉｏ ｔｅ ｐ． Ｃｏ
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专业论文动态轻压下技术的应用
动态轻压下技术的应用摘要：介绍了不同压下区间和压下量对低合金钢铸坯内部质量的影响。
通过对试验铸坯的中心偏析评级结果分析，发现轻压下对连铸板坯中心偏析的改善效果十分明显。
低倍检验结果表明，压下量超过1.5mm，压下固相率在0.45-0.75之间的样品，试验铸坯中心偏析等级均达到C1.0，中心疏松等级也都小于0.5。
关键词：轻压下压下区间压下量中心偏析Application on Dynamic Soft Reduction SystemXiaojianping1Liangweisheng2(1.Yangchun New Steel Limited Liability Company guagndong yangchun 5296002.Beijing research institute Ramon Company Beijing 100086) Abstract:This paper describes the influence of different reduction ranges and reduction percent on the internal quality of low alloy steel. Through the analysis of the center segregation rating result on the test slabs, it is found that soft reduction system has great effect on reducing the center segregation of continuous casting slabs. The macroscopic examination shows that when the reduction percent is larger than 1.5mm, and the solid phase rate is around 0.45~0.75, the center segregation rating of the test slab can reach C1.0 and the center porosity rating of the test slab can be smaller than 0.5.Key Words: soft reduction, reduction range, reduction percent, center segregation.连铸轻压下是指在铸坯凝固末端一个合适的两相区内利用扇形段夹辊，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[1]。
轴承钢球用GCr15连铸钢坯中心碳偏析控制
径 ：６ ５ｍ； ５ 结 晶器 电 磁 搅 拌 ； ６ 二 次 冷却 ： １ ． （ ） （） 气
据离 散度 大 。
０
雾 冷 却 系 统 ； ７ 轻 压 下 装 置 ； ８ 连 铸 坯 断 面 ： ９ （） （） ３０
ｍ ｍ Ｘ ０ ｍ ｍ ； ５１
Ｕ
饕 Ｓ
２ ＧＣ ｌ ｒ ５钢 的 偏 析 分 析
的热传 递 ， 少 了凝 固前沿 的温度梯 度 ， 减 抑制 了柱状 晶 的定 向增 大 ， 促进 了等轴 晶的生成 在凝 固末端采 用 轻 压下 ， 可消 除 或减 少铸 坯 收缩 时产 生 的 内部空
化物带状 图片对 比见 图 １ 。由图ｌ可 以看 出 ， 连铸钢 中 心区域存 在明显 的碳偏 析和聚集 的碳 化物带状 。
制过程拉长 ， 形成 了钢材 中心区域 的带 状 ． 降低了轴承 的寿命 。江阴兴澄特种钢铁有 限公 司（ 以下简称“ 澄 兴
特钢” 采用连铸方式生产的ＧＣ １ ） ｒ ５钢， 通过低过热度浇 注、 二冷弱冷 、 结晶器电磁搅拌等工艺， 降低了ＧＣ ｌ ｒ ５钢
３３ 结晶器电 ・ 磁搅拌和凝固末端轻压下相结合
通过 电 磁搅 拌来 搅 动钢 液 ， 打断 了凝 固前 沿 的 柱状 晶 ， 之重新 与钢水混 合在一起 ， 使 可作 为等轴 晶
理 论 、 质元 素析 出 与 富集 理 论 和连 铸坯 芯 部空 穴 溶 抽 吸理 论 三种模 型 ， 而等轴 晶率 和鼓 肚 量是 影 响 中 心 偏析 的两 个重要 因素 ， 随着 等轴 晶率 增 加 和鼓 肚 量 减少 ， 中心偏 析会 大大改善 ＿ ］ Ｉ 。为控 制 ＧＣ ｌ ２ ｒ ５钢 的 中 心碳 偏 析 ， 澄 特 钢 对 ３ ０ｍｍ ×５ ０ｍｍ 的 兴 ９ ｌ
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。
冶金特有连铸工高级工考试题库(附答案)
答案：√20.>小方坯铸机事故冷却水的水量应能保证铸机的一定压力供水15min以上。
( )答案：√21.>温坯清理的概念是清理时铸坯的温度大于50℃。
( )答案：×22.>为提高拉速及铸坯质量，连铸钢水过热度以偏低为好。
( )答案：√23.>为防止液压串油，连铸机液压油温越低越好。
( )答案：×为发挥冶炼设备的能力，保证连铸与炼钢匹配，连铸的能力应大于炼钢的能力10%～20%。
( ) 为保证轧材内部组织致密，具有良好的机械性能，不同产品要求不同的压缩比。
( )碳素结构钢按技术条件所分的A级钢是指保证化学成份但不保证机械性能的钢。
( )为保证结晶器的传热效果，其水缝中冷却水的流速应保持在3～5m/s为宜。
( )所有的钢种都可以采取连铸浇注。
( )所谓固相矫直是指铸坯进入矫直区业已全部凝固时进行的矫直。
( )适当降低过热度的浇注温度，可缩小铸坯中的柱状晶区，扩大等轴晶区。
( )事故冷却水的水量应不小于正常水量的1/5。
( )事故冷却水的冷却部位有结晶器冷却水和机械闭路水。
( )全面质量管理是一种全员共同参与、全过程控制的质量管理方法。
( )轻压下技术可以减少铸坯纵裂。
( )全面质量管理的五大要素是人、机、料、法、环。
( )普碳钢按技术条件所分的甲类钢是指保证化学成份，但不保证机械性能的钢。
( )内混式切割枪比外混式切割枪不易产生回火。
( )硫在钢中与锰形成MnS有利于切削加工。
( )菱变是方坯所特有形状缺陷。
( )连铸用的PLC及仪表必须使用稳压装置。
( )连铸坯鼓肚是造成铸坯严重中心偏析的重要原因。
( )42.>连铸坯硫印检验是利用放大镜观察铸坯中心硫偏析痕迹的方法。
( )答案：×43.>连铸坯低倍组织由表面细小等轴晶.柱状晶和中心粗大的等轴晶组成。
( )答案：√44.>连铸坯的柱状晶越发达，质量就越好。
连铸坯的宏观偏析及控制
连铸坯的中心偏析及控制摘要:对连铸坯的中心偏析进行研究分析,并且分析影响中心偏析的因素,主要有过热度和鼓肚等因素,从而采用一些措施来降低中心偏析,主要有稳定和降低过热度,控制钢液中碳磷硫的含量,二次冷却工艺,稳定拉速,采用电磁搅拌等措施.关键字:连铸坯, 过冷度, 中心偏析, 鼓肚成因1 连铸坯的偏析铸坯凝固过程中, 表层因激冷生成细小枝晶（激冷层）, 随着表层凝固厚度增加, 铸坯内部向外传热能力降低, 铸坯开始呈现定向凝固, 形成由外向内的长条状树枝晶(柱状晶)。
由于选分结晶的原因, 溶质元素向熔池(液相区)积聚, 当柱状晶增长而生成搭桥现象时, 富集溶质元素的钢液被封闭而不能与其它液体交换, 在该处形成C S等元素的正偏析同时, 上部钢液不能补充此处的凝固收缩, 从而伴随有残余缩孔。
图1为铸坯凝固过程此形成中心偏析的示意。
图1铸坯凝固形成宏观偏析示意2 连铸坯的中心偏析形成的机理1）钢锭中心凝固理论该理论认为当浇注钢液碳含量超过0.45%(质量分数) 时，即使是中等过热度的钢液也有柱状晶强烈增长的趋势，在凝固后期由于铸坯断面中心柱状晶的搭桥，当桥下面的钢液继续凝固时，得不到上部钢液的补充，下部区域就形成缩孔、疏松及中心偏析。
2）溶质元素析出与富集理论该理论认为铸坯从表壳到中心结晶过程中由于钢中一些溶质元素( 如碳、锰、硼、硫或磷) 在固液边界上溶解并平衡移动，从柱状晶析出的溶质元素扩散到尚未凝固的中心，即产生铸坯的中心偏析。
3 影响中心偏析的因素1）钢水的过热度过热度是决定等轴晶率大小的一个重要参数。
过热度越低，断面上产生的等轴晶率就越大，从而偏析程度就越小,经过统计大量的试验数据表明等轴晶率与过热度的关系如图1所示图2 等轴晶率与过热度的关系过热度低时，能提供大量的等轴晶核，生成等轴晶，阻止凝固前期柱状晶的形成，并生成由细小等轴晶组成的大面积等轴晶区。
若过热度高，柱状晶区便扩大，甚至产生柱状晶搭桥现象，从而形成中心疏松或缩孔，随之产生严重的中心偏析。
连铸轻压下技术综述
此后"德国 6D6 Q?)/8公司开发了一种连杆 式伺服阀控制的液压夹紧式轻压下扇形段! Ff@?G5 h-.J$ "它代表了当今板坯连铸机扇形段发展的最 新技术% Ff@?Gh-.J 扇形段包括 ( 个带压力和位置 传感器的液压缸"该扇形段具有几项重要功能+在 线自动对中&在线追踪板坯凝固终点&以及在线计 算和优化扇形段辊缝’1( "这些重要功能使得动态 轻压下效果更好% Ff@?Gh-.J 扇形段于 !444 年在 德国 6/hm8-77?G钢铁厂投入应用"实践证明比普通 扇形段更有利于改善铸坯内部质量%
纵观以上 技 术" 其 发 展 主 要 局 限 于 静 态 轻 压 下范畴% 这些技术在实际工业应用中有很大的局 限性"难以大规模推广应用% !(’"动态轻压下技术
!44% 年"奥钢联! ed^$ 开发了一种比例阀控 制的液压夹紧式 6)/G7扇形段"该扇形段具有远程 辊缝调节功能"这意味着可以在浇铸过程中根据 凝固终点的变化动态调整扇形段辊缝的大小"也 即动态轻压下% 同年"该技术首次应用到芬兰 T/5 P7/GPPJJ-钢厂的 , 号板坯连铸机’%( "这是世界上 第 ! 套配备了由 !’ 个 6)/G7扇形段组成的全动态 铸流导向系统的板坯连铸机% 每一个 6)/G7扇形 段配有 ( 个液压缸"能够在线准确调节辊缝大小% 在浇铸过程中"由一个 Qf.=OOh的动态二次冷却控 制模型进行冷却水量的计算和控制"再利用自动 铸坯锥度控制系统! d6RF$ 来调整扇形段的设置 点"这样就可以根据铸坯凝固终点位置调节辊缝 锥度"实现动态压下功能% 该技术于当年 !" 月 !’ 日在拉赫厂投产"取得了良好的应用效果%
大方坯轴承钢中心偏析的成因及预防措施
第44卷 第8期 2009年8月钢铁Iron and Steel Vol.44,No.8August 2009大方坯轴承钢中心偏析的成因及预防措施何庆文1,2, 王 宝1, 王福明1, 刘 青1(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083; 2.莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂,山东莱芜271105)摘 要:对莱钢特钢厂连铸生产的大方坯轴承钢中心偏析的成因进行分析,研究了中间包钢水过热度等因素对中心偏析的影响,并对莱钢特钢厂的生产实践提出了预防措施。
改善连铸轴承钢的中心偏析的方法和途径有:降低和稳定过热度,合理选择拉速、二冷强度和电磁搅拌参数等。
关键词:轴承钢;方坯;中心偏析;预防措施中图分类号:TF762+.4,TF777.2 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2009)0820039203C ause and Preventive Measure for CentralSegregation of B earing Steel B loomH E Qing 2wen 1,2, WAN G Bao 1, WAN G Fu 2ming 1, L IU Qing 1(1.Metallurgical and Ecological Engineering School ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China ; 2.Special Steel Plant ,Laiwu Iron &Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271105,Shandong ,China )Abstract :The reasons of central segregation of 260mm ×300mm bearing steel bloom have been analyzed ,and the effects of superheat and other factors on central segregation have been investigated.Based on the analysis ,some countermeasures to prevent central segregation have been implemented according to the practice in Special Steel Plant of Laiwu Iron and Steel Co.,Ltd.Technologies which is used to induce the center segregation contain lowering and stabilizing superheat ,choosing reasonably casting speed ,intensity of secondary cooling water and the parameters of electromagnetic stirring and so on.K ey w ords :bearing steel ;bloom ;central segregation ;preventive measure作者简介:何庆文(19682),男,博士生,高级工程师; E 2m ail :lghqw @ ; 修订日期:2008212216 莱钢特钢厂轴承钢生产流程为:50t U HP 2EA F (铁水热装比大于50%)+50t L F +60t VD 真空脱气+3机3流大方坯全弧形合金钢连铸机+铸坯入坑缓冷、部分连铸坯直接热送轧制成材。
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静态轻压下技术对轴承钢连铸坯低倍质
量及碳偏析的改善
=30%~95%，总压下摘要：介绍了静态请压下技术（轻压下区域铸坯固相率f
s
量在8~13mm）在国内某企业250mm×280mm大方坯连铸机生产GCr15轴承钢连铸
坯的应用。
结果表明，当钢水过热度25~40℃，拉速0.55~0.68m/min,实施静态
请压下后，中心疏松评级1级以下比例从未压下的40.33%增加到87.56%，缩孔
评级0.5级以下比例从未压下的78.97%增加到100%，中心偏析和V型偏析改善
明显。
横断面偏析指数区间由未压下的0.898~1.092变为轻压下的0.929~1.041，纵断面中心偏析指数由0.918~1.153变为轻压下的0.948~1.082。
关键词：静态轻压下;轴承钢;中心疏松;缩孔;偏析
前言：改善高碳铬轴承钢GCr15连铸大方坯的低倍质量对轴承钢生产企业进
一步提高产品质量，扩大产品生产规格有着比较重大意义。
目前比较常用的手段
有电磁搅拌技术及末端轻压下技术，本文介绍了高碳铬轴承钢GCr15连铸大方坯
静态轻压下工艺在国内某钢铁生产企业在250mm×280mm大方坯连铸机生产上的
应用。
一、静态轻压下技术的基本原理
轻压下技术即连铸坯凝固末端给以一定的机械压下量以弥补末端两相区的凝
固体收缩，从而达到消除中心疏松和减轻中心偏析的目的。
轻压下改善铸坯内部
质量的机理是通过在连铸坯液芯末端附近施加一定的压下量来补偿其当地的凝固
收缩量。
一方面，利用坯壳的轻压下位移消除或减少铸坯糊状区中心收缩不能获得其
上流钢水的补偿而形成的内部空隙，提高其中心致密度；另一方面，一定的轻压
下量也阻止了铸坯因冷凝收缩或鼓肚而产生的钢液横向流动，并可能促使铸坯中
心枝晶间隙内浓化钢液向上游回流，从而使中心偏析得以减轻。
轻压下（MSR）过程是分步连续进行的，通常是每个辊子压下一定量。
如果轻压下过早，在凝固前沿产生的应变超过铸坯的极限应变，这样坯子就会产生裂纹。
如果轻压下太迟，轻压下在已经完全凝固的铸坯上，对改善铸坯中心偏析起不到作用，因此，合适的压下位置是轻压下技术的关键。
二、静态轻压下工业试验
国内某企业大方坯连铸线由中冶改造后成为五机五流连铸机，并带有轻压下功能。
其主要生产规格为250*280矩形铸坯，其铸机主要技术参数如下：
机型：弧形
铸机半径：10.25m
矫直方式：连续矫直
铸坯尺寸：250×280m
拉速：0.5~1.0（m*min-1）
电磁搅拌：结晶器电磁搅拌/末端电磁搅拌
连铸拉速0.55~0.68m/min，钢水过热度25~40℃;二冷区域比水量
0.15~0.40L/kg;轻压下区域铸坯固相率fs=30%~95%，总压下量8~13mm，单拉矫机最大压下值≤4.0mm，最大压下速度≤1.40mm/s。
单个拉矫机采用静态位移模式压下，压下量分配比例参考固相率，
0≤fs≤0.30，压下0；0.35≤fs≤0.50，压下2.0mm；0.55≤fs≤0.75，压下3.0mm；0.81≤fs≤0.86，压下3.5mm；0.88≤fs≤0.92，压下2.5mm；
0.93≤fs≤0.95，压下2.0mm；0.96≤fs≤1.00，压下0mm。
7架拉搅机压下分配为1架定量2.0~3.0mm，2架定量2.5~3.5mm，3架定量3.0~4.0mm，4架定量2.0~3.0mm，5架定量1.0~2.0mm，6架定量0mm，7架定量0mm。
试验钢种化学成分（%）：C 0.95~1.05，Si 0.15~0.35，Mn 0.25~0.45，P
≤0.025，S ≤0.020，Cr 1.40~1.65。
三、试验方法
取样要求：在连铸生产中符合工艺要求的炉次，同炉次、同一位置进行取样，取样分为低倍试样、纵剖试样。
制样：试样经680℃退后，表面经车，通过热酸洗检验低倍状态，低倍经评
级后拍照保留。
偏析检验：试样经热酸洗后，对使用φ4钻头进行钻沫取样，分别在低倍试
样中心点到内弧，间隔20mm取点，取6点；从中心点到侧弧，间隔20mm取点，
取9点；沿中心点到角部，间隔20mm取点，取7点，共23个取样点，纵剖试样
对中心位置连续取10~15点进行钻沫。
本文定义：C偏析指数=钻沫C成分/熔炼C成分。
四、试验结果及讨论
4.1静态轻压下对铸坯中心疏松、缩孔的影响
静态轻压下技术使用后，铸坯低倍质量得到明显改善，中心疏松≤1评级以
下比例从未压下的40.33%增加到87.56%，提高47.23%，缩孔评级≤0.5级以下
比例从未压下的78.97%增加到100%，提高21.03%。
静态轻压下技术投入前后轴承钢连铸坯横剖片热酸洗试样对比可以明显看出：未投轻压下技术时铸坯存在明显的中心疏松及缩孔缺陷，静态轻压下投入使用后
铸坯内部组织得到了明显改善，中心缩孔明显减少。
未投入轻压下铸坯中心缩孔
成连续分布，并且存在明显的中心偏析。
轻压下投入使用后中心缩孔几乎消除，
铸坯内部质量得到明显改善。
4.2低倍偏析及纵剖偏析对比
从偏析结果检验结果可以看出，GCr15连铸坯横断面上的【C】元素分布范围从未压下时的0.88~1.07变为0.91~1.03。
横断面偏析指数区间由未压下的0.898~1.092变为轻压下的0.929~1.041，纵断面中心偏析指数由0.918~1.153变为轻压下的0.948~1.082。
轻压下投入使用后对铸坯偏析指数有明显地改善。
表1采用静态轻压下技术前后铸坯偏析指数百分比/%
碳偏析指数占比
工
艺
＜0.950.95~1.00 1.00~1.05＞1.05
未
26.09%39.13%26.09%8.70%
压下
压
052.17%43.48% 4.35%下
结论：（1）静态轻压下技术使用后，铸坯低倍质量得到明显改善，中心疏松≤1评级以下比例从未压下的40.33%增加到87.56%，提高47.23%，缩孔评级≤0.5级以下比例从未压下的78.97%增加到100%，提高21.03%。
轻压下投入使用后中心缩孔几乎消除，铸坯内部质量得到明显改善。
（2）静态轻压下技术使用后，横断面偏析指数区间由未压下的0.898~1.092变为轻压下的0.929~1.041，纵断面中心偏析指数由0.918~1.153变为轻压下的0.948~1.082。
轻压下投入使用后对铸坯偏析指数有明显地改善。