薄板坯连铸机在线软压下浅析

路占宝

河北钢铁集团邯钢连铸连轧厂

前言

邯钢薄板坯连铸机共两台，在拉钢过程中四个扇形段均采用软压下技术（liquid core redution，简称LCR），结晶器出口板坯厚度为90mm，经过软压下处理板坯出扇形4段厚度为70mm，在生产中可根据钢种和轧制的需要进行其他厚度调节，如可在70mm～76.5mm此技术自使用以来达到了良好的工艺效果。

一定厚度范围内软压下解决了连铸与连轧之间的厚度匹配问题，在一定程度上减少了轧机的“工作量”，板坯经过粗轧机较大压下量（一般较大压下量为35mm）的轧制后，进入2#均热炉到精轧机再进行轧制，保证了薄规格品种批量生产，最薄轧到1.1mm，如现在1250mm宽度板坯可以批量轧制成1.5mm厚度板卷，1500mm宽度板坯可以批量轧制成1.8mm厚度板卷，取得了明显的经济效益。

1 薄板坯连铸机扇形段软压下工艺流程

此生产线采用西马克设计的漏斗型结晶器，早期结晶器出口厚度为50mm，只依靠全凝固铸坯直接进行轧制，以后随着生产线的不断投入，逐步投入扇形段软压下技术，将结晶器出口厚度从50mm增加到70mm，现在增加到90mm，以利于保护渣的加入、熔化和夹杂上浮，使结晶器液面更趋于稳定，减少钢液面的波动，从而获得更好的内部质量和机械性能。

结晶器设计厚度为90mm，扇形段由4个组成，每个段由活动侧和固定侧构成，固定侧装有液压缸，分布于上下和两侧，1段下部2个，2、3、4段各有4个，采用装有位置传感器的液压缸进行控制，带动扇形段形成辊缝，根据浇注工艺参数进行调整，将铸坯压到目标厚度，现在常用的目标厚度为70～76.5mm（如图1所示）。

图1 铸坯压下示意

2 软压下的工艺原理及效果

铸坯出结晶器后，通过逐渐收缩扇形段的辊缝对坯壳施加挤压，液芯仍保留在其中，直到全部凝固。在此过程中，在辊的作用下向内挤压钢水，芯部钢水呈对流运动，使正在凝固的钢液产生以下效果：

1）对流运动使钢液的成分趋于均匀。

2）由于压下产生的对流运动，产生部分偏析钢液和枝状晶头部接触后将其重熔并被稀释。

3）对流运动将游离状态晶体送到铸坯中心位置，形成晶核，促进了液芯凝固。

4）枝状晶重熔降低了过热度，有助于钢液进一步凝固。

5）在压下的终点，通过机械作用，使枝状晶的端部断裂，加快晶核化。

6）此凝固过程中铸坯等轴晶区扩大，枝状晶区减少，使铸坯内部组织更加致密均匀，减少了轧制产生的裂纹和夹杂等缺陷。

3 软压下对铸坯质量的影响

1）低倍组织

带液芯压下的薄板坯低倍组织较细密，晶粒明显变小，没有中心裂纹，中心部位形成致密的组织无疏松或偏析。

2）偏析

采用液芯压下使薄板坯的宏观偏析普遍降低。未经液芯压下的铸坯，中心部位有较大的正偏析；经过较小压下量后，中心偏析降低；若压下量加大，则成分更趋于稳定均匀。但是，液芯压下后的铸坯如果发生鼓肚，则会形成严重的中心偏析。

3）内部裂纹

液芯压下形成的累加应变较小，铸坯没有发现内裂纹，不会对铸坯质量造成影响。但如果在压下过程中其他条件发生变化，如果在压下过程中其他条件发生变化，如扇形段辊子不对中或开度存在偏差，可能使总的应变超过临界值，铸坯内部裂纹的危险性增加。

4）二次枝晶间距

由于液芯部分的对流运动，减少了二次结晶偏析，扩大了等轴晶区的范围，二次枝晶间距明显细小。

图2 不同压下量铸坯内部组织

5）外形与窄面形状

液芯压下过渡段的长度为2.3m左右，此段板坯厚度略对于目标厚度，窄面形状外凸，在开浇后在摆式剪处分4次切断，以不影响后续轧制。

4 铸坯的变形特点

1）凝固坯壳部分在厚度方向的变化不大。

2）纵向变形

实际生产中，连铸机拉速是恒定的，同时采用小辊径密排辊可阻止宽面坯壳向坯壳表面钢的堆积，因此从表面看不到铸坯纵向伸长，也看不到堆积造成的凸起。

3）窄面和角部变形

铸坯在扇形段内受到挤压和拉伸两种应力的作用，容易造成铸坯窄面和角部的缺陷，在该区域产生微裂纹。

图3 铸坯压下变形

5 液芯压下工艺参数的优化

带液芯压下的铸坯存在形成内部裂纹的趋势，特别是在铸坯窄面和角部附近及在铸坯内部沿宽度方向的凝固前沿形成拉应力，若坯壳弯曲变形引起的应变量大于允许值，就可能在铸坯内形成裂纹。这就需要液芯压下区域内单辊压下量小于1.5mm，以满足压下过程中铸坯液—固界面的应力限制；合理的压缩量应小于30%，目前使用的压下量为20mm（即从90mm压到70mm）；前期的压缩速率为0.3～0.5mm/s，后期的压缩速率较小，在凝固末端接近常规铸坯的压缩速率。

6 结语

目前，扇形段软压下作为一种完善的技术逐步被CSP生产线广泛采用，通过邯钢CSP双线连铸的实践经验表明，这是解决连铸与连轧之间的厚度匹配，提高铸坯质量的有效工艺途径，能取得良好的经济效益。

[1]T.EI Gammal 薄板坯连铸工艺对连续铸钢凝固类型的影响，近终型状浇注新技术.北京：冶金工业部钢铁研究总院.中国金属学会《钢铁》编辑部，1991.33.

[2]Hans Steubel 带液芯压下的薄板坯连铸.冶金和技术，1999，（2）：38.

[3]吴光亮，肖上工.薄板坯连铸过程中轻压下对组织与性能的影响.炼钢，2001，17（3）：37～39.