防止车轮钢连铸板坯微裂纹的冷却方法技术

本发明专利技术涉及连铸工艺，特别涉及防止车轮钢连铸板坯微裂纹的冷却方法。本发明专利技术所解决的技术问题是改进车轮钢板坯连铸的二次冷却工艺，可有效防止车轮钢连铸板坯微裂纹的产生与扩展，如表面及皮下的星状裂纹、网状裂纹、横裂纹等。该冷却方法为二次冷却工艺，具体是铸坯经过二冷区时，在支撑导向区控制铸坯表面温度为９５０～９９０℃，在拉矫区控制铸坯表面温度为９５０～１０００℃。采用该方法可使车轮钢连铸板坯表面及皮下凝固组织致密，消除铸坯表面及皮下的星状裂纹、网状裂纹和横裂纹等缺陷，铸坯无缺陷率达到１００％，为生产高品质车轮钢提供优质铸坯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连铸工艺，特别涉及。
技术介绍
汽车车轮的制造工艺过程和车轮的服役条件，对所使用材料的技术要求是非常苛刻的， 除了应具有良好的强度与韧性匹配以外，还应具有良好的延伸凸缘性、良好的冷成形性、较 高的疲劳强度和良好的焊接性能，这对要求制作车轮的热轧钢板具有优异的表面质量和内部 质量，尤其是近年来为了降低汽车自重、节约能源并提高运载效率，采用了更高强度级别的 热轧钢板制造汽车车轮。由于强度越高，钢板冲压成形性越差，因此要求制造汽车车轮的热 轧钢板表面不能带有任何微裂纹缺陷，这一要求传递到轧成热轧钢板的连铸坯要消除表面及 皮下的星状裂纹、网状裂纹和横裂纹等微裂纹缺陷。汽车车轮钢钢种成分通常控制为《0. 15%， = l. 10% 1. 30%， 《0. 020%， 《0. 020%， =0. 02% 0. 07%， =0. 015% 0. 025%，上述成 分中对连铸坯表面质量有明显影响的主要元素是碳和铝，而其它成分对铸坯表面质量的影响 小，主要是与成品的力学性能相关。汽车车轮钢钢种成分中碳位于包晶反应区，在连铸过程 中铸坯易产生表面裂纹，而钢中的铝虽起到改善钢质、净化钢液和细化晶粒的作用，但在连 铸二次冷却过程中，因高温下固溶的A1在温度降低时以A1N形式在奥氏体晶界呈动态析出或 静态析出，增加了裂纹敏感性，尤其是在弧形铸机铸坯矫直时，内弧受到张应力，因振痕的 缺口效应将产生应力集中，加速了裂纹的形成和扩展。因此，采用连铸工艺生产含铝汽车车 轮钢不仅铸坯表面易产生纵裂纹、横裂纹缺陷，而且铸坯皮下极易产生星状裂纹和网状裂纹 缺陷。由于铸坯上产生的横裂纹、星状裂纹和网状裂纹在生产中难以清理，铸坯带缺陷轧制 后，该缺陷将传递到热轧钢板表面，在钢板表面产生裂纹缺陷，使产品合格率仅达到70% 80%。因此，生产合格的铸坯是生产优质高强度车轮钢的关键环节，而研究开发与车轮钢相 适应的连铸工艺是提高铸坯质量的核心技术。《钢铁》杂志2008年9月(第43巻第9期第23 28页，转70页，BG420CL车轮钢板坯连铸 参数的优化，胡明谦，沈峰满，吴钢著)报道了本钢采用优选lm/min拉坯速度，二冷段采用 弱冷却制度(二冷比水量0.68L/kg)，保护渣为高碱度、低黏度、较低熔点，生产的板坯， 经检验满足热轧工序要求。专利技术人在应用过程中发现，按照对比文献《BG420CL车轮钢板坯连铸参数的优化》采用拉速1.0m/min， 二冷比水量O. 68L/kg，不同喷水位置的水量为60 330L/min的工艺组织生产，铸坯会出现网状裂纹和星状裂纹等微裂纹。而且该对比文献中确 定的拉坯速度范围窄，难以适应大生产需要。铸坯冷却工艺一般采用二次冷却工艺，在结晶器中第一次冷却后，铸坯出结晶器后进入 二次冷却区(简称二冷区)。二冷区包括支撑导向区和拉矫区，支撑导向区主要对未完全凝 固的铸坯起支撑、导向作用，防止铸坯变形、漏钢；拉矫区起拉坯、弯曲和矫直的作用。常 用铸机有直弧形铸机、弧形铸机、水平铸机等。当采用直弧形铸机或弧形铸机时，即支撑导 向区依次为足辊段、零号段，拉矫区为扇形段，各扇形段的结构、段数、夹棍的辊径和辊距 根据铸机的类型、所浇钢种和铸坯断面的不同有所差别。专利技术人以往采用直弧形铸机或弧形铸机时，铸坯在二冷区拉速一般控制在 0.4-1.6m/min，对铸坯实施的冷却水量、冷却强度详见表l-5，铸坯出结晶器后足辊段和零 号段的铸坯表面温度为995 107(TC，在扇形段铸坯表面温度为885 97(TC，按照该工艺生 产铸坯有裂纹缺陷，产品合格率仅达到70% 80%。而采用水平铸机时，裂纹缺陷较直弧形 铸机或弧形铸机较少，但也不能避免无裂纹产生。故本领域技术人员急需寻找一种解决车轮 钢板坯产生微裂纹的方法。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是改进车轮钢板坯连铸的二次冷却工艺，可有效防止车轮钢连 铸板坯微裂纹的产生与扩展，如表面及皮下的星状裂纹、网状裂纹、横裂纹等。专利技术人发现解决本专利技术技术问题可以通过控制二冷区各工段铸坯表面温度实现，具体地 该冷却方法为在支撑导向区控制铸坯表面温度为950 99(TC，在拉矫区控制铸坯表面温度为 950 100(TC。为了实现控制铸坯表面温度达到上述要求，在支撑导向区主要采用喷水进行 强制冷却，这样可加大铸坯出结晶器后的冷却强度，明显降低结晶器出口至支撑导向区的铸 坯表面回热速率，防止因铸坯表面回热产生的热应力而导致铸坯星状裂纹和网状裂纹等裂纹 缺陷；拉矫区主要采用气雾喷淋冷却，降低铸坯的冷却强度，实现均匀、缓慢冷却，确保拉 矫区域铸坯表面温度高，具有良好的塑性，防止拉矫过程铸坯角裂纹和横裂纹等缺陷的产生 及扩展。本专利技术的有益效果是，采用该方法可使车轮钢连铸板坯表面及皮下凝固组织致密，消除 铸坯表面及皮下的星状裂纹、网状裂纹和横裂纹等缺陷，铸坯无缺陷率达到100%，消除了由 连铸坯轧制的热轧钢板表面裂纹缺陷，并且由热轧钢板冲压制成的车轮钢成品开裂缺陷得到 有效控制，开裂率为0%，为生产高品质车轮钢提供优质铸坯。具体实施例方式以下通过对本专利技术具体实施方式的描述说明但不限制本专利技术。本专利技术方法具体是在铸坯通过二冷区时，在支撑导向区控制铸坯表面温度为950 99(TC ，在拉矫区控制铸坯表面温度为950 100(TC。为了实现控制铸坯表面温度达到上述要求， 在支撑导向区主要采用喷水进行强制冷却，使得铸坯出结晶器后的冷却强度远大于以往的冷 却强度，明显降低了结晶器出口至支撑导向区的铸坯表面回热速率，防止因铸坯表面回热产 生的热应力而导致铸坯裂纹缺陷产生；拉矫区主要采用气雾喷淋冷却，较以往降低了铸坯冷 却强度，实现了均匀、缓慢冷却，确保拉矫区域铸坯表面温度高，具有良好的塑性，防止拉 矫过程铸坯角裂纹和横裂纹等缺陷的产生及扩展。具体地，本专利技术方法可采用直弧形铸机、弧形铸机、水平铸机等常用铸机。当采用直弧 形铸机或弧形铸机时。即支撑导向区即依次为足辊段、零号段；拉矫区即为扇形段。专利技术人具体应用时采用的直弧形铸机或弧形铸机，这也是本领域目前常用的铸机类型， 铸坯出结晶器后依次通过足辊段、零号段、扇形段，经拉矫后进入水平段，随后切割成定尺 长度的铸坯。根据实际应用的设备有所不同，如有的扇形段较长，可设置扇形8-9段，虽然 设备不同，但仍然可应用本专利技术冷却方法控制扇形段铸坯表面温度至950 100(TC。本专利技术 应用的铸机扇形段依次分为扇形l-2段、扇形3-4段和扇形5-7段。扇形5-7段，其中足辊段、 零号段、扇形1-2段、扇形3-4段、扇形5-7段各自的长度为0.495米、2. 515米、3. 522米、 3.400米、5.478米。具体地，控制足辊段控制铸坯表面温度为950 99(TC，零号段控制铸坯表面温度为960 980°C，扇形1-2段控制铸坯表面温度为970 100(TC，扇形3-4段控制铸坯表面温度为960 1000°C ，扇形5-7段控制铸坯表面温度为950 1000。C 。将以往采用的冷却工艺与本专利技术冷却方法在相同拉速(0.4 1.6m/min)下对各工段的 冷却水量、冷却强度、铸坯表面温度等参数进行了对比，见表l-表5。<table>table 本文档来自技高网...

【技术保护点】
防止车轮钢连铸板坯微裂纹的冷却方法，其特征在于：在支撑导向区控制铸坯表面温度为９５０～９９０℃，在拉矫区控制铸坯表面温度为９５０～１０００℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永，吴国荣，曾建华，杨素波，冯远超，周伟，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，攀枝花钢铁集团公司，攀枝花新钢钒股份有限公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]