重轨钢铸坯的铸造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及重轨钢生产技术领域，尤其是一种重轨钢铸坯的铸造方法。
【背景技术】
[0002] 重轨钢是生产公称重量大于或等于30kg/m钢轨的钢种，我国主要是指生产60kg/ m~75kg/m的重轨（含道岔）使用的钢种。重轨要承受机车车辆运行时的压力、冲击载荷 和摩擦力的作用，所以对铸坯及乳材的质量要求非常严格，尤其是必须保证铸坯和乳材的 中心致密度，否则就容易在冲压过程产生裂纹缺陷，使产品报废。因此如何提高重轨钢铸坯 中心致密度是连铸生产该类钢种的关键问题之一。
[0003] 目前，重轨钢铸坯主要通过连铸机生产，连铸机主要包括回转台、中间包，结晶器、 拉矫机等，生产过程为：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后， 将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核 心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。向结晶器通水使钢水冷却，即一冷，确保铸坯 在结晶器内形成一定的初生坯壳。结晶至一定的程度时，拉矫机与结晶振动装置共同作用， 将结晶器内的铸件拉出，进入连铸机二冷区，对带有液芯的铸坯实施喷水冷却，使其完全 凝固，以达到在拉坯过程中均匀冷却，最后得到铸坯。
[0004] 上述连铸过程中，拉矫机的拉速、钢水的过热度、冷却水供应量等参数对铸坯的质 量有着直接的影响。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种重轨钢铸坯的铸造方法，以提高重轨钢铸 坯的中心致密度，更好地满足使用要求。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：重轨钢铸坯的铸造方法，采用连铸 机进行铸造，拉矫机的拉速控制在0. 5m/min~0. 75m/min之间；中间包钢水过热度控制 在20°C~30°C之间；采用凝固末端大压下技术：利用拉矫机的拉矫辊对铸坯的凝固末端 施压，压下速率为0. 8mm/min~2. 4mm/min，压下区间长度为4. 0m~8. 0m，单辑压下量为 2mm~6. 5mm ;二冷区的冷却水供应量保持稳定。
[0007] 进一步地，所述二冷区的供水量为每吨铸还0· 40kg~0· 50kg。
[0008] 进一步地，铸坯在二冷区的表面温度控制在800 °C~900 °C。
[0009] 进一步地，从中间包到结晶器的浇注过程中对钢水采用电流强度为600A的电磁 搅拌技术进行搅拌。
[0010] 进一步地，钢水从钢包到中间包、中间包到结晶器，加保护套管保护浇注。
[0011] 本发明的有益效果是：拉速和钢液的浇注速度相一致。拉速控制合理，不但可以 保证连铸生产的顺利进行，而且可以提高连铸生产能力，改善铸坯的质量，追求高拉速。严 格控制钢水过热度，使其在20 °C~30 °C的范围内变化，能够避免出结晶器时的铸坯壳薄， 减少非金属夹杂物以及出现表面裂纹等质量问题。采用凝固末端大压下技术，通过增加连 铸坯凝固末端压下量，以挤压排出溶质偏析钢液，同时焊合中心缩孔，能够显著地提高铸坯 中心致密度，提高铸坯的质量。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0013] 本发明的重轨钢铸坯的铸造方法，采用连铸机进行铸造，拉矫机的拉速控制在 0. 5m/min~0. 75m/min之间；中间包钢水过热度控制在20°C~30°C之间；采用凝固末端大 压下技术：利用拉矫机的拉矫辑对铸还的凝固末端施压，压下速率为〇. 8mm/min~2. 4mm/ min，压下区间长度为4. 0m~8. 0m，单辑压下量为2mm~6. 5mm ;二冷区的冷却水供应量保 持稳定。
[0014] 拉速即拉坯速度，是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。拉坯速度应和钢 液的浇注速度相一致。拉速控制合理，不但可以保证连铸生产的顺利进行，而且可以提高 连铸生产能力，改善铸还的质量。本发明将拉速控制在0. 5m/min~0. 75m/min之间，由于 重轨钢铸坯的横截面积较大，拉速较低，可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析。过热度 是指钢水实际温度与钢熔点温度之差，钢水浇注时的过热度应该严格控制，使其在较窄的 范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个 过程中的温降。钢水过热度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加 快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱 状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵 塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响 铸坯内在质量。经过多次试验，本发明将钢水过热度控制在20°C~30°C之间，能够较好地 保证铸件质量。采用凝固末端大压下技术，以挤压排出溶质偏析钢液，同时焊合中心缩孔， 提高铸坯中心致密度。根据连铸坯的凝固补缩原理，压下量可由下式得出：
[0016] 其中，民是第i个拉矫机的表面压下量，单位mm ; ΔΑ i是第i个与第i-Ι个压下位 置间铸坯凝固收缩横截面积，单位mm2;X i是第i个拉矫机下的铸坯宽度，单位mm ; P i是钢 液密度，单位kg/m3;ri i是第i个拉矫机下的压下效率。其中，△六1可以根据凝固传热模型 计算得到，^可以根据黏弹塑性热力耦合模型计算得到；除压下效率外，其它各项计算得 到为液芯压下量，即液芯需要补缩的压下量。具体参数控制为：压下速率为0. 8mm/min~ 2. 4mm/min，压下时拉速为0. 5m/min~0. 75m/min，压下区间，即同一时刻铸还凝固末端受 压部位的长度为4. Om~8. Om，压下辊子数量为4~6个，单辊压下量，即每个辊子的压下 距离为2mm~6. 5mm。二冷区内冷却水供应量并不随拉速变化而瞬时变化，流量根据铸坯 的平均拉速确定，并保持稳定，使铸坯受冷均匀、稳定，减少铸坯的内部缺陷，提高中心致密 度。采用本发明生产的铸坯，中心致密度较高，整体质量好，能够很好地满足重轨的使用要 求。
[0017] 二冷区内，冷却水供应量较大时，铸坯的冷却速度较快，生产效率较高，但其外壳 和中心的温度差会较大，容易出现裂纹等缺陷，影响铸坯的质量；冷却水流量较小时，冷却 速度慢，影响生产效率。经过多次试验，作为本发明优选地实施方式，所述二冷区的供水量 为每吨铸还0. 40kg~0. 50kg。
[0018] 为了进一步地保证铸坯质量，铸坯在二冷区的表面温度控制在800 °C~900 °C。
[0019] 从中间包到结晶器的浇注过程中对钢水采用电流强度为600A的电磁搅拌技术进 行搅拌。采用电磁搅拌技术对钢水进行搅拌，使钢水在浇注的过程中温度保持一致，避免局 部散热过快，影响铸坯的质量。
[0020] 为了防止钢水在进入结晶器前散热过多，同时避免外部杂质进入钢水，钢水从钢 包到中间包、中间包到结晶器，加保护套管保护浇注。
[0021] 对比实例：
[0022] 利用本方法铸造横断面尺寸为320mmX410mm的U78CrV大方坯，铸机拉速为 0. 72m/min，并保持拉速稳定不变，中间包钢水过热度为30°C，浇注过程采用了二冷动态控 制，二冷区的供水量为每吨铸坯0. 4kg ;采用了凝固末端轻压下控制，压下速率为1. 5mm/ min，压下区间长度为7. 7m，单辑压下量为2mm。
[0023] 浇注完毕后，对大方坯铸坯内部质量进行低倍检验，检查结果表明，铸坯横向低倍 无中心缩孔、中心裂纹缺陷，中心疏松缺陷评级为< 1. 5级。
[0024] 实施例一：
[0025] 利用本方法铸造横断面尺寸为320mmX410mm的U78CrV大方坯，铸机拉速为 0. 72m/min，并保持拉速稳定不变，中间包钢水过热度为30°C，浇注过程采用了二冷动态控 制，二冷区的供水量为每吨铸坯0. 4kg ;采用了凝固末端大压下控制，压下速率为0. 8mm/ min~2. 4mm/min，压下区间长度为7. 7m，压下辑数为6个，总压下量23. 5mm，2#辑开始压 下，2#辊压下量2. 0mm，3#辊压下量3. 0mm，4#辊压下量5. 0mm，5#辊压下量6. 5mm，6#辊压 下量4. 0mm，7#混压下量3. 0mm。
[0026] 浇注完毕后，对大方坯铸坯内部质量进行低倍检验，检查结果表明，铸坯横向低倍 无中心缩孔、中心裂纹缺陷，中心疏松缺陷评级为< 1. 〇级。
[0027] 实施例二：
[0028] 利用本方法铸造横断面尺寸为320mmX410mm的U78CrV大方坯，铸机拉速为 0. 75m/min，并保持拉速稳定不变，中间包钢水过热度为30°C，浇注过程采用了二冷动态控 制，二冷区的供水量为每吨铸坯0. 4kg ;采用了凝固末端大压下控制，压下速率为0. 8mm/ min~2. 4mm/min，压下区间长度为7. 7m，压下辑数为6个，总压下量20. 5mm，2#辑压下量 1. 0mm，3#车昆压下量1. 5mm，4#车昆压下量4. 0mm，5#车昆压下量4. 0mm，6#车昆压下量5. 0mm，7#车昆 压下量5. 0mm〇
[0029] 浇注完毕后，对大方坯铸坯内部质量进行低倍检验，检查结果表明，铸坯横向低倍 无中心缩孔、中心裂纹缺陷，中心疏松缺陷评级为< 1. 〇级。
【主权项】
1. 重轨钢铸坯的铸造方法，采用连铸机进行铸造，其特征在于，拉矫机的拉速控制在 0. 5m/min~0. 75m/min之间；中间包钢水过热度控制在20°C~30°C之间；采用凝固末端大 压下技术：利用拉矫机的拉矫辑对铸还的凝固末端施压，压下速率为〇. 8mm/min~2. 4mm/ min，压下区间长度为4. Om~8. 0m，单辑压下量为2mm~6. 5mm ;二冷区的冷却水供应量保 持稳定。2. 如权利要求1所述的重轨钢铸坯的铸造方法，其特征在于：所述二冷区的供水量为 每吨铸还0. 40kg~0. 50kg。3. 如权利要求2所述的重轨钢铸坯的铸造方法，其特征在于：铸坯在二冷区的表面温 度控制在800°C~900°C。4. 如权利要求1、2或3所述的重轨钢铸坯的铸造方法，其特征在于：从中间包到结晶 器的浇注过程中对钢水采用电流强度为600A的电磁搅拌技术进行搅拌。5. 如权利要求1所述的重轨钢铸坯的铸造方法，其特征在于：钢水从钢包到中间包、中 间包到结晶器，加保护套管保护浇注。
【专利摘要】本发明涉及重轨钢生产技术领域，提供了一种重轨钢铸坯的铸造方法，采用连铸机进行铸造，拉矫机的拉速控制在0.5m/min～0.75m/min之间；中间包钢水过热度控制在20℃～30℃之间；采用凝固末端大压下技术：利用拉矫机的拉矫辊对铸坯的凝固末端施压，压下速率为0.8～2.4mm/min，压下区间长度为4.0m～8.0m，单辊最大压下量小于或等于6.5mm；二冷区的冷却水供应量保持稳定。采用本发明生产的铸坯，中心致密度较高，整体质量好，能够很好地满足重轨的使用要求。
【IPC分类】B22D11/22, B22D11/18, B22D11/16
【公开号】CN105234365
【申请号】CN201510760796
【发明人】马晓涛, 吴国荣, 祭程, 陈永, 杨文中, 曾建华, 潘红, 陈雄
【申请人】攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月10日