一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法技术

本发明专利技术涉及一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法，其方法包括：将钢水通过连铸机全程保护浇注、恒拉速生产方坯，下区域根据方坯固相率控制连铸机各个拉矫辊位置的压下量，在方坯固相率为65%

【技术实现步骤摘要】
一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法


[0001]本专利技术属于曲轴钢
，具体涉及一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法。

技术介绍

[0002]曲轴在不断周期变化的载荷、往复和旋转惯性力和力矩共同作用下做功，且以较大的相对速度与轴承滑动摩擦，产生高温和磨损，服役条件恶劣，因此，曲轴钢要求较高的抗拉强度、疲劳强度、硬度、耐磨性和心部韧性，而合金成分在凝固过程中发生不均匀偏析，将影响钢的组织结构，造成各段性能差异，损害曲轴钢的力学性能、抗裂性能、塑性和高温性能。
[0003]曲轴钢为在较大截面下获得较高强度和韧性，可采用提高C、Mn含量和加入一定微合金元素，但方坯凝固过程中大量富合金元素有害相的析出，将影响元素扩散速率，随凝固过程中坯壳鼓肚造成方坯内部负压差加剧树枝晶富集溶质的钢液流动，引发局部富集，将增大偏析控制难度。现有技术中改善偏析的方法主要通过提高钢水纯净度、严格控制终点碳、减少保护渣中的碳、在连铸凝采用低温浇注和电磁搅拌扩大等轴晶区，来减少偏析，但不能减少或避免凝固末期因两相区收缩导致富含溶质的钢液向中心流动，仍造成中心偏析，而压下量可以补偿凝固收缩，为此，现有技术中采用连铸末端轻下压技术来减少溶质钢液积聚。
[0004]但其主要缺陷在于，随拉速增加，溶质偏析严重的区域逐渐向窄壁处靠近，可以减小溶质偏析，但方坯表面热流较小，方坯凝固速度较慢，两相区较大，若压下区域过于偏向液相区，压下速率小于凝固速率，液芯厚度过大，导致压下不及时，则无法发挥对中心偏析的改善作用，若压下区域偏向固相区，压下速率大于凝固速率，导致应变超过临界应变，则对方坯内部质量不利，增加拉坯阻力，影响设备寿命，固液界面应变率超过临界应变率而导致白亮带负偏析或内裂纹，无法最大限度利用压下作用，而压下量过大还会造成白亮带负偏析、逆V形偏析或裂纹。
[0005]其次，过热度过大利于柱状晶生长引发中心偏析，方坯表面与芯部温差大导致方坯中心线上碳偏析波动增大，拉速变化频繁引起凝固末端位置变化而难以发挥轻压下效果，进一步加剧偏析。
[0006]此外，随方坯固相率的增加，压下末端前沿压下不均匀，拉矫辊易受反作用力过大而受损，小变形压下产生的变形渗透到方坯中心区域的应变量过小，未能补偿由于方坯凝固收缩形成的局部压降，进一步加剧偏析。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本专利技术提供一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法，可以最大限度利用压下作用，降低偏析指数，避免白亮带负偏析、V形偏析或裂纹。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法，其方法包括：将钢水通过连铸机全程保护浇注、恒拉速生产方坯，防止二次氧化；连铸拉速0.79
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1.62m/min，恒拉速减小液相穴频繁变化和鼓肚现象，避免拉速变化频繁引起凝固末端位置变化而难以发挥轻压下效果、引发偏析；压下区域根据方坯中心的方坯固相率控制连铸机各个拉矫辊位置的压下量，在凝固末端富集偏析元素的两相区控制压下量，减少或避免凝固末期因液固两相区收缩导致富含溶质的钢液向中心流动，防止富集溶质钢液流动积聚，从而形成致密、无偏析的中心区再凝固组织；在方坯固相率fs为65%
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95%的区域，获取钢水对应钢种的临界应变率，则，上式中为固液界面应变率，%；为常数；为压下率，mm/m；为方坯厚度，mm；为拉矫辊辊距，mm；以接近临界应变率确定最大压下率，作为此区域入口处的压下率，沿拉坯方向逐渐按0.02
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0.03mm/m的减量减小，可以最大限度利用压下作用，避免固液界面应变率超过临界应变率而导致白亮带负偏析或内裂纹，由于凝固末端两相区横断面内液相面积逐渐减小，沿拉坯方向方坯单位长度的凝固收缩量减小；随拉速增加，溶质偏析严重的区域逐渐向窄壁处靠近，可以减小溶质偏析，同时拉速增加时，方坯表面热流较小，方坯凝固速度较慢，两相区较大，方坯固相率fs向切割方向移动，沿拉坯方向方坯单位长度的凝固收缩量减小，压下率相应减小，连铸拉速每增加0.1m/min，平均压下率减少0.4
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0.6mm/m，可以适应拉速增加及时压下，避免压下区域过于偏向液相区导致无法发挥对中心偏析的改善作用，压下区域偏向固相区导致对方坯内部质量不利，减小拉坯阻力；压下区域总变形量为4.5％
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7.5％，避免压下量过大造成白亮带负偏析、逆V形偏析或裂纹。
[0009]进一步的，严格控制钢水中易偏析元素的质量分数，钢水中P≤0.01%，S≤0.005%，易偏析元素包括S、P、C、Mn、Sb、N、As、H、Sn元素，避免易偏析元素在加热或固态相变时产生晶界偏析，进一步改善偏析。
[0010]进一步的，控制中间包钢水过热度15
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25℃，中间包钢水温度在1460
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1495℃，避免过热度过低对防止水口堵塞和促进夹杂物上浮不利，避免过热度过大利于柱状晶生长引发中心偏析。
[0011]进一步的，在二次冷却区域采用均匀缓和的控制方式，二冷比水量为0.59
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0.71kg/t钢，方坯表面最大回热速率≤100℃/m，方坯宽度方向上温度差≤45℃，压下区域方坯表面温度为905
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1025℃，控制方坯表面回温和温度差，避免方坯表面与芯部温差大导致方坯中心线上碳偏析波动增大，进一步改善偏析。
[0012]进一步的，在方坯固相率fs为15%
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45%的区域，单辊压下量为1
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3mm，压下速率在1.6
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2mm/min，使上游钢液在静压下向下游流动，进一步改善偏析。
[0013]进一步的，随方坯固相率的增加，晶间残余液相中富集溶质元素浓度增加，在方坯固相率fs为15%
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45%的区域，获取钢水对应钢种的液相线温度、固相线温度、中间包方坯尺寸参数，则初始压下速率，上式中为方坯厚度，mm；为方坯
宽度，mm；为液相线温度，℃；为固相线温度，℃；可以使压下量传到两相区，以补偿由于方坯凝固收缩形成的局部压降，提高压下末端前沿压下的均匀性，避免拉矫辊所受反作用力过大而受损。
[0014]进一步的，在方坯固相率fs为45%
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65%的区域，单辊压下量为2
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5mm，避免小变形压下产生的变形渗透到方坯中心区域的应变量过小，上游钢液在静压下向下游流动的速度减慢，压下速率在2.5
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4.8mm/min，可以补偿钢液局部压降，防止局部压降引起枝晶间钢液向中心流动，进一步利于改善中心缺陷。
[0015]进一步的，在方坯固相率fs为65%
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95%的区域，压下速率为3
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5mm/min，使压下速率与凝固速率平衡，避免压下速率小于凝固速率，液芯厚度过大，导致压下不及时，避免压下量、压下速率大于凝固速率，导致应变超过临界应变，引发方坯内裂，或压下量区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法，其特征在于，其方法包括：将钢水通过连铸机全程保护浇注、恒拉速生产方坯，连铸拉速0.79
‑
1.62m/min，压下区域根据方坯中心的方坯固相率控制连铸机各个拉矫辊位置的压下量；在方坯固相率fs为65%
‑
95%的区域，获取钢水对应钢种的临界应变率，则，上式中为固液界面应变率，%；为常数；为压下率，mm/m；为方坯厚度，mm；为拉矫辊辊距，mm；以此确定最大压下率，作为此区域入口处的压下率，沿拉坯方向逐渐按0.02
‑
0.03mm/m的减量减小；连铸拉速每增加0.1m/min，平均压下率减少0.4
‑
0.6mm/m，压下区域总变形量为4.5％
‑
7.5％。2.根据权利要求1所述的一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法，其特征在于，严格控制钢水中易偏析元素的质量分数，钢水中P≤0.01%，S≤0.005%。3.根据权利要求1所述的一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法，其特征在于，控制中间包钢水过热度15
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25℃，中间包钢水温度在1460
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1495℃。4.根据权利要求1所述的一种改善方坯曲轴钢偏析的压下方法，其特征在于，方坯表面最大回热速率≤100℃/m，方坯宽度方向上温度差≤45℃，压下区域方坯表面温度为905
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1025℃。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成斌，高晨辉，安金敏，
申请(专利权)人：江苏永钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：