貝氏體鋼坯連鑄工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種貝氏體鋼坯連鑄工藝。該工藝包括：在連鑄輕壓下區(qū)域，通過(guò)鑄坯中心固相率fs的變化來(lái)控制壓下量，輕壓下機(jī)架壓下量和鑄坯中心固相率fs的關(guān)系為：當(dāng)0≤fs＜0.20時(shí)壓下量為0mm；當(dāng)0.2≤fs≤0.3時(shí)壓下量為1.8mm；當(dāng)0.35≤fs≤0.45時(shí)壓下量為3.2mm；當(dāng)0.50≤fs≤0.60時(shí)壓下量為4.3mm；當(dāng)0.65≤fs≤0.80時(shí)壓下量為5.7mm；當(dāng)0.8＜fs≤1時(shí)壓下量為0mm。該工藝通過(guò)鑄坯中心固相率的變化來(lái)控制壓下量，減輕和消除了鑄坯中心偏析、中心疏松、中心縮孔等缺陷。
【專利說(shuō)明】
貝氏體鋼坯連鑄工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種貝氏體鋼坯連鑄工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著鐵路運(yùn)輸朝著重載化、高效化的不斷發(fā)展，對(duì)鋼軌及道岔的使用性能和壽命 提出越來(lái)越高的要求，為了使鋼軌具有良好的各項(xiàng)性能，要求鋼軌的連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量良好。 重載線路用貝氏體鋼軌屬于高強(qiáng)高韌性合金鋼，具有良好的韌性和耐磨性，合金含量較高， 凝固區(qū)間溫度變化大，凝固過(guò)程容易形成嚴(yán)重的中心偏析，在后續(xù)的乳制和熱處理過(guò)程中 難以消除，影響鋼軌的延展性、焊接性能以及抗氫致裂紋能力等。再加上大方坯連鑄機(jī)斷面 尺寸較大，凝固時(shí)間更長(zhǎng)，鑄坯內(nèi)部出現(xiàn)中心疏松、中心偏析等缺陷的傾向性更大。因此，研 究制定合理的動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，結(jié)合結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)和動(dòng)態(tài)二冷配水，解決重載線路 用貝氏體鋼連鑄坯中心偏析、中心疏松等較為嚴(yán)重的技術(shù)難題，澆鑄出高質(zhì)量的連鑄坯，是 開發(fā)生產(chǎn)重載線路用貝氏體鋼軌的關(guān)健環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003 ]有鑒于此，本發(fā)明提供一種貝氏體鋼坯連鑄工藝。
[0004] 本發(fā)明提供一種貝氏體鋼坯連鑄工藝，包括：
[0005] 在連鑄輕壓下區(qū)域，通過(guò)鑄坯中心固相率fs的變化來(lái)控制壓下量，輕壓下機(jī)架壓 下量和鑄坯中心固相率f s的關(guān)系為：當(dāng)〇 < f s<〇. 20時(shí)壓下量為0mm;當(dāng)0.2 < f s < 0.3時(shí)壓 下量為1.8mm;當(dāng)0.35 <fs < 0.45時(shí)壓下量為3.2mm;當(dāng)0.50 < fs < 0.60時(shí)壓下量為4.3mm; 當(dāng)0.65 < f s < 0.80時(shí)壓下量為5 · 7mm;當(dāng)0 · 8<f s < 1時(shí)壓下量為0mm;當(dāng)輕壓下機(jī)架鑄還中 心固相率處于上述兩數(shù)據(jù)段之間的數(shù)值時(shí)，則根據(jù)其固相率采用線性插值法計(jì)算該機(jī)架所 對(duì)應(yīng)的壓下量；
[0006] 所述貝氏體鋼坯中C的含量為0.14~0.22wt%，Si含量為0.80~1.20wt%，Mn的含 量為2· 20~2·45wt%，Cr、Ni和Mo的總含量不超過(guò)2· 3wt%，余量為鐵。
[0007] 進(jìn)一步地，所述貝氏體鋼還的尺寸為320_X415mm。
[0008] 進(jìn)一步地，連鑄拉速為0.50~0.65m/min，中間包鋼水過(guò)熱度25~30°C。
[0009] 進(jìn)一步地，二冷比水量為0.27~0.31L/kg，輕壓下區(qū)域鑄坯表面溫度為810~940 Γ。
[0010] 進(jìn)一步地，二冷區(qū)鑄坯表面最大回溫速率不大于15°C/m，最大降溫速率不大于10 。(:/m〇
[0011] 進(jìn)一步地，結(jié)晶器電磁攪拌工藝參數(shù)如下：電流強(qiáng)度控制為600A，頻率為1.8HZ，旋 轉(zhuǎn)方式為單向旋轉(zhuǎn)。
[0012] 進(jìn)一步地，結(jié)晶器水量為3900L/min。
[0013] 進(jìn)一步地，輕壓下區(qū)域到結(jié)晶器彎月面的距離為16600~24400mm，輕壓下區(qū)域總 長(zhǎng)度為7000~8000mm。
[0014] 進(jìn)一步地，總壓下量為10~15mm，單個(gè)輕壓下機(jī)架的最大壓下量為3mm，最大壓下 速率為4mm/m。
[0015] 進(jìn)一步地，饒注過(guò)程中水口浸入深度為120mm。
[0016] 本發(fā)明提供一種貝氏體鋼坯連鑄工藝，該工藝在連鑄坯動(dòng)態(tài)輕壓下中，通過(guò)鑄坯 中心固相率的變化來(lái)控制壓下量，由此減輕和消除了鑄坯中心偏析、中心疏松、中心縮孔等 缺陷。試驗(yàn)證明，采用本發(fā)明提供的連鑄工藝生產(chǎn)的鑄坯，中心碳偏析指數(shù)控制在0.93~ 1.06,平均為1.02,錳偏析指數(shù)0.97~1.02;該工藝還可明顯改善高強(qiáng)貝氏體鋼鑄坯的中心 疏松和中心縮孔，鑄坯中心疏松< 1級(jí)、中心縮孔< 0.5級(jí)。以本發(fā)明方法加工的連鑄坯乳制 的鋼軌，可以滿足重載線路高強(qiáng)貝氏體鋼軌的技術(shù)要求。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明公開了一種貝氏體鋼坯連鑄工藝，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適 當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō) 是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過(guò)較佳實(shí)施例進(jìn) 行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本
【發(fā)明內(nèi)容】
、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的方法和應(yīng)用 進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。
[0018] 本發(fā)明針對(duì)貝氏體鋼坯連鑄易出現(xiàn)中心偏析、中心疏松、中心縮孔等鑄坯內(nèi)部質(zhì) 量缺陷問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，其關(guān)鍵之處是根據(jù)該貝氏體鋼的成分提出合理的動(dòng)態(tài)輕壓下工 〇
[0019] 本發(fā)明提供一種貝氏體鋼坯連鑄工藝，包括：
[0020] 在連鑄輕壓下區(qū)域，通過(guò)鑄坯中心固相率fs的變化來(lái)控制壓下量，輕壓下機(jī)架壓 下量和鑄坯中心固相率f s的關(guān)系為：當(dāng)〇 < f s<〇. 20時(shí)壓下量為0mm;當(dāng)0.2 < f s < 0.3時(shí)壓 下量為1.8mm;當(dāng)0.35 <fs < 0.45時(shí)壓下量為3.2mm;當(dāng)0.50 < fs < 0.60時(shí)壓下量為4.3mm; 當(dāng)0.65 < f s < 0.80時(shí)壓下量為5 · 7mm;當(dāng)0 · 8<f s < 1時(shí)壓下量為0mm;當(dāng)輕壓下機(jī)架鑄還中 心固相率處于上述兩數(shù)據(jù)段之間的數(shù)值時(shí)，則根據(jù)其固相率采用線性插值法計(jì)算該機(jī)架所 對(duì)應(yīng)的壓下量。
[0021] 貝氏體鋼坯中C的含量為0 · 14~0 · 22wt%，Si含量為0 · 80~1 · 20wt %，Mn的含量為 2.20~2.45的％，(^、附和1〇的總含量不超過(guò)2.3的％，余量為鐵。雜質(zhì)中？的含量不超過(guò) 0.022wt%，S的含量不超過(guò)0.015wt%。
[0022] 上述方法特別適用于尺寸為320mm X 415mm的貝氏體鋼坯。
[0023] 進(jìn)一步地，連鑄拉速與中間包鋼水過(guò)熱度優(yōu)選按照如下方式設(shè)置：連鑄拉速為 0.50~0.65m/min，中間包鋼水過(guò)熱度25~30°C。確保鑄還凝固末端位于輕壓下區(qū)域，輕壓 下區(qū)域總長(zhǎng)度能適應(yīng)連鑄工藝如鋼種成分、連鑄拉速、過(guò)熱度、冷卻強(qiáng)度等的變化靈活調(diào)節(jié) 輕壓下區(qū)域長(zhǎng)度及壓下量。
[0024] 優(yōu)選地，二冷區(qū)域的控制參數(shù)按照如下方式設(shè)置:二冷比水量為0.27~0.31L/kg， 輕壓下區(qū)域鑄坯表面溫度為810~940°C。輕壓下區(qū)域鑄坯凝固率為20~100%。以確保連鑄 輕壓下區(qū)域鑄坯具有良好的高溫延展性能，進(jìn)一步地，二冷區(qū)鑄坯表面最大回溫速率不大 于15°C/m，最大降溫速率不大于10°C/m。
[0025] 輕壓下區(qū)域根據(jù)各個(gè)拉矯輥位置鑄坯中心的固相率控制壓下量，輕壓下區(qū)域鑄坯 凝固率20-100 %。壓下量和固相率如上文所述，總壓下量?jī)?yōu)選為10~15mm，單個(gè)輕壓下機(jī)架 的最大壓下量為3mm，最大壓下速率為4mm/m。輕壓下區(qū)域到結(jié)晶器彎月面的距離優(yōu)選為 16600~24400mm，輕壓下區(qū)域總長(zhǎng)度優(yōu)選為7000~8000mm，更優(yōu)選為7800mm。
[0026] 結(jié)晶器電磁攪拌工藝參數(shù)優(yōu)選如下：電流強(qiáng)度控制為600A，頻率為1.8HZ，旋轉(zhuǎn)方 式為單向旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，結(jié)晶器水量?jī)?yōu)選為3900L/min。
[0027] 饒注過(guò)程中，水口浸入深度優(yōu)選為120mm。
[0028] 采用本發(fā)明工藝制造的鋼坯可顯著減輕該鋼鑄坯中心偏析，鑄坯中心碳偏析指數(shù) 可控制在0.93~1.06,平均為1.03,錳偏析指數(shù)控制在0.97~1.02,該工藝還可明顯改善貝 氏體鋼鑄坯中心疏松和中心縮孔，鑄坯中心疏松< 1級(jí)比例達(dá)到90%，中心縮孔< 0.5級(jí)比 例為100%。以本發(fā)明方法加工的連鑄坯乳制的高強(qiáng)度貝氏體鋼軌，可以滿足高速重載線路 鋼軌技術(shù)要求。進(jìn)一步的，通過(guò)相應(yīng)控制拉速、過(guò)熱度、冷卻強(qiáng)度等，還可以進(jìn)一步優(yōu)化鋼坯 性能。
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。以下實(shí)施例在設(shè)有6機(jī)架拉矯機(jī)的連鑄機(jī)上 實(shí)施，輕壓下區(qū)域到結(jié)晶器彎月面的距離在16600-24400mm范圍內(nèi)，輕壓下區(qū)域總長(zhǎng)度為 7800mm〇
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 連鑄工藝參數(shù)如下：
[0032] 鋼坯斷面尺寸:320mm X 415mm;主要化學(xué)成分列于表1;
[0033]比水量:0.27L/kg;
[0034] 輕壓下區(qū)域鑄坯表面溫度:810 °C
[0035] 二冷區(qū)鑄坯表面最大回溫速率:15°C/m，最大降溫速率:10°C/m
[0036] 連鑄拉速、中間包鋼水過(guò)熱度及輕下壓區(qū)域工藝參數(shù)列于表2;
[0037]結(jié)晶器電磁攪拌工藝參數(shù)：電流強(qiáng)度控制為600A，頻率為1.8HZ，旋轉(zhuǎn)方式為單向 旋轉(zhuǎn);結(jié)晶器水量為3900L/min;
[0038] 饒注過(guò)程中水口浸入深度為120mm。
[0039] 表1鋼坯化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù):wt%，余量為Te)
[0040]
[0041 ] 表2連鑄工藝參數(shù)
[0042]
[0044] 實(shí)施例2 1 連鑄工藝參數(shù)如下：
[0046] 鋼坯斷面尺寸:320mm X 415mm;主要化學(xué)成分列于表3;
[0047]比水量:0.31L/kg;
[0048] 輕壓下區(qū)域鑄坯表面溫度:940°C
[0049] 二冷區(qū)鑄坯表面最大回溫速率:5°C/m，最大降溫速率：<5°C/m
[0050] 連鑄拉速、中間包鋼水過(guò)熱度及輕下壓區(qū)域工藝參數(shù)列于表4;
[00511結(jié)晶器電磁攪拌工藝參數(shù)：電流強(qiáng)度控制為600A，頻率為1.8HZ，旋轉(zhuǎn)方式為單向 旋轉(zhuǎn);結(jié)晶器水量為3900L/min;
[0052] 饒注過(guò)程中水口浸入深度為120mm。
[0053] 表3鋼坯化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù):wt%，余量為Te)
[0054]
[0055] 表4連鑄工藝參數(shù)
[0056]
[0057] 實(shí)施例3
[0058] 連鑄工藝參數(shù)如下：
[0059] 鋼還斷面尺寸:320mmX415mm;主要化學(xué)成分列于表5;
[0060] 比水量：0.29L/kg;
[0061 ] 輕壓下區(qū)域鑄坯表面溫度:880°C
[0062] 二冷區(qū)鑄坯表面最大回溫速率:5 °C /m，最大降溫速率:5 °C /m
[0063] 連鑄拉速、中間包鋼水過(guò)熱度及輕下壓區(qū)域工藝參數(shù)列于表6;
[0064]結(jié)晶器電磁攪拌工藝參數(shù)：電流強(qiáng)度控制為600A，頻率為1.8HZ，旋轉(zhuǎn)方式為單向 旋轉(zhuǎn);結(jié)晶器水量為3900L/min;
[0065] 饒注過(guò)程中水口浸入深度為120mm。
[0066]表5鋼還化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù):wt%，余量為Te)
[0067]
[0068] 表6連鑄工藝參數(shù)
[0069]
[0070] 澆注結(jié)束后，在冷床上對(duì)大方坯鑄坯表面質(zhì)量進(jìn)行了檢查，同時(shí)對(duì)內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行 了硫印、熱酸低倍檢驗(yàn)并跟蹤檢查了后續(xù)乳材和熱加工鋼材質(zhì)量，檢查過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)明顯 鑄坯表面及內(nèi)部質(zhì)量缺陷，鑄坯質(zhì)量良好。鑄坯內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果如表7所示。
[0071] 表7各實(shí)例鑄坯內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果
[0072]
[0073] ~由上述內(nèi)容可'，本發(fā)明工藝通過(guò)連I#坯動(dòng)態(tài)輕壓下，減^和消除了鑄坯中心偏^ 析、中心疏松、中心縮孔等缺陷。鑄坯中心碳偏析指數(shù)控制在0.93~1.06，平均為1.02，錳偏 析指數(shù)0.97~1.02;該工藝還可明顯改善高強(qiáng)貝氏體鋼鑄坯的中心疏松和中心縮孔，鑄坯 中心疏松< 1級(jí)、中心縮孔< 0.5級(jí)。以本發(fā)明方法加工的連鑄坯乳制的鋼軌，可以滿足重載 線路高強(qiáng)貝氏體鋼軌的技術(shù)要求。
[0074]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，包括： 在連鑄輕壓下區(qū)域，通過(guò)鑄還中心固相率fs的變化來(lái)控制壓下量，輕壓下機(jī)架壓下量 和鑄坯中心固相率fs的關(guān)系為：當(dāng)0<fs<0.20時(shí)壓下量為Omm;當(dāng)0.2 <fs <0.3時(shí)壓下量 為1.8mm;當(dāng)0.35 < fs < 0.45時(shí)壓下量為3.2mm;當(dāng)0.50 < fs < 0.60時(shí)壓下量為4.3mm;當(dāng) 0.65 < fs < 0.80時(shí)Ji下量為5.7mm;當(dāng)0.8<fs < 1時(shí)Ji下量為0mm;當(dāng)輕Ji下機(jī)架鑄;K中心 固相率處于上述兩數(shù)據(jù)段之間的數(shù)值時(shí)，則根據(jù)其固相率采用線性插值法計(jì)算該機(jī)架所對(duì) 應(yīng)的壓下量； 所述貝氏體鋼坯中C的含量為0 · 14~0 · 22wt%，Si含量為0 ·80~1 · 20wt%，Μη的含量為 2.20~2.45￥丨％，0、附和]?〇的總含量不超過(guò)2.3￥七％，余量為鐵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，所述貝氏體鋼坯的尺寸為 320mmX415mmD3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，連鑄拉速為0.50~0.65m/ min，中間包鋼水過(guò)熱度25~30 °C。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，二冷比水量為0.27~ 0.31 L/kg，輕壓下區(qū)域鑄坯表面溫度為810~940 °C。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，二冷區(qū)鑄坯表面最大回溫 速率不大于15°C/m，最大降溫速率不大于10°C/m。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，結(jié)晶器電磁攪拌工藝參數(shù) 如下：電流強(qiáng)度控制為600A，頻率為1.8HZ，旋轉(zhuǎn)方式為單向旋轉(zhuǎn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，結(jié)晶器水量為3900L/min。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，輕壓下區(qū)域到結(jié)晶器彎月 面的距離為16600~24400mm，輕壓下區(qū)域總長(zhǎng)度為7000~8000mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，總壓下量為10~15mm，單 個(gè)輕壓下機(jī)架的最大壓下量為3mm，最大壓下速率為4mm/m。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝氏體鋼坯連鑄工藝，其特征在于，澆注過(guò)程中水口浸入深 度為120mm。
【文檔編號(hào)】C22C38/04GK105839002SQ201610368538
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】孟保倉(cāng), 劉巖軍, 陳建新, 張達(dá)先, 韓春鵬, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司