小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法
阅读说明：本技术 小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法 (Casting blank bending control method for bainite phase change steel generated in small square billet air cooling process ) 是由 陈志平 文光华 李树贵 黄宗泽 侯自兵 徐迎铁 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明属于连铸生产技术领域,具体涉及小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法,提出以铸坯上冷床的温度高于相变发生温度为依据,保证铸坯相变在冷床上发生,通过冷床的均匀冷却、自重矫直等作用,减少甚至防止铸坯弯曲。方法包括：(1)控制拉速,保证较高拉速浇铸；(2)控制二次冷却水量,通过降低比水量来提高铸坯温度；(3)控制铸坯从切割点至上冷床的运输时间,尽量缩短铸坯从切割完成后至冷床上的运输时间,减少热损失。通过上述方式,本发明使小方坯在空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲得到有效控制,弯曲超标比率大大降低,提高了铸坯正品率,降低了成本,保证了生产的顺利进行。(The invention belongs to the technical field of continuous casting production, and particularly relates to a casting blank bending control method for bainite phase change steel generated in a billet air cooling process. The method comprises the following steps: (1) controlling the drawing speed to ensure higher drawing speed for casting; (2) controlling the secondary cooling water quantity, and increasing the temperature of the casting blank by reducing the specific water quantity; (3) the transportation time of the casting blank from the cutting point to the cooling bed is controlled, the transportation time of the casting blank from the cutting point to the cooling bed is shortened as much as possible, and the heat loss is reduced. Through the mode, the casting blank bending of the bainite phase change steel generated in the small square billet in the air cooling process is effectively controlled, the bending standard exceeding ratio is greatly reduced, the casting blank rate is improved, the cost is reduced, and the smooth production is ensured.)
技术领域
本发明属于连铸生产技术领域，具体涉及一种小方坯在空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法。
背景技术
铸坯弯曲超标是小方坯连铸生产过程中普遍存在的质量缺陷，以SCM435为代表的合金冷镦钢连铸小方坯，实际生产中曾发生过整炉次方坯弯曲超标现象。弯曲超标的方坯，需经精整矫正，甚至报废，影响了物流速度，并使产品成本上升，严重影响连铸坯的质量。铸坯弯曲是同一横截面上膨胀系数不同造成的。钢的膨胀系数一般受两个因素影响：温度和相变。膨胀系数对温度越敏感，越容易弯曲。相变过程中的体积变化越大，越易弯曲。空冷过程中发生贝氏体相变钢是指铸坯切割完后运输至上冷床过程中发生贝氏体相变的钢种，相较于其他钢种，经历贝氏体相变的钢的铸坯极易发生弯曲。一方面是贝氏体相变过程膨胀变化率大，极易因冷却不均造成铸坯弯曲。另一方面是贝氏体相变温度低，铸坯自身强度高，低温下弯曲铸坯无法在冷床上通过自重矫直。因此，必须采取有效措施对空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲问题进行控制，达到标准后进入下道工序。
关于铸坯弯曲控制已有相关研究，文献《合金冷镦钢坯弯曲冷床控制》从金相组织机理研究入手，发现钢坯弯曲的主要原因是不同组织的线性膨胀系数存在差异，并提出通过保证铸坯冷却的均匀性来控制弯曲，但该方法主要适用大方坯开坯后的轧制过程，对连铸生产过程中小方坯弯曲的控制是否适用并无说明。文献《降低合金冷镦钢坯弯曲研究》提出从钢水纯净度控制、铸坯偏析控制、二冷精度控制、出坯模式和台架存放等方面来控制铸坯弯曲，实际操作过程繁琐，适用性差且未对方法的应用效果进行说明。专利号为CN107475494A的发明专利一种空冷贝氏体钢大方坯弯曲的控制方法，通过控制铸坯输送、下线、缓冷工序等控制了空冷贝氏体钢大方坯的弯曲情况，但该方法的适用对象为贝氏体钢大方坯。专利号为CN1990139A的发明专利防止铸坯弯曲的工艺方法，通过对精炼工位和连铸工位控制，虽然有效解决了210mm*210mm断面铸坯的弯曲问题，但是针对对象主要为34Mn5、34Mn5V、30Mn5钢，且涉及控制工艺众多，也未提及该方法对小方坯铸坯是否适用。
发明内容
为解决上述问题，本发明采取的技术方案是提供一种小方坯在空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，通过保证铸坯上冷床温度高于相变发生温度，能够解决小方坯在空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲严重超标问题。
本发明的技术方案是：
小方坯在空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，通过使铸坯上冷床温度高于冷却过程中相变发生温度，保证铸坯相变过程在冷床上发生，一方面保证铸坯四个面的均匀冷却，防止弯曲；另一方面，即使铸坯有一些弯曲，也可通过冷床的翻滚作用靠自重矫直。铸坯上冷床温度可通过测温仪或者热成像仪等测温设备测量得到，相变发生温度通过热膨胀曲线或者CCT曲线可得；方法主要包括：(1)控制拉速；(2)控制二次冷却水量；(3)控制铸坯从切割点至上冷床的运输时间。
根据本发明所述小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，铸坯上冷床温度为铸坯刚上冷床时表面温度，可通过测温仪或者热成像仪等测温设备测量得到。
根据本发明所述小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，铸坯相变发生温度为在在实际冷却条件下铸坯相变开始温度，通过热膨胀曲线或者CCT曲线可得，实际生产过程中冷却速度约为10℃/min，SCM435合金冷镦钢小方坯相变发生温度约为690℃，SCM440合金冷镦钢小方坯相变发生温度约691℃。
根据本发明所述小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，控制拉速，保证较高拉速浇铸，尤其是开浇炉次，拉速每提高0.1～0.2m/min，上冷床温度提高约10～15℃，优选的是拉速每提高0.1m/min，铸坯上冷床温度提高约10℃，拉速尽量控制在2.0m/min以上，优选的是拉速尽量控制在2.0～2.3m/min范围。
根据本发明所述小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，控制二次冷却水量，通过降低比水量来提高铸坯温度，比水量每降低0.1～0.2L/kg，上冷床温度提高约9～15℃，优选的是比水量每降低0.1L/kg，上冷床温度提高约9℃；2.0～2.30m/min拉速下比水量尽量控制在0.42～0.71L/kg，优选在2.3m/min、2.2m/min、2.1m/min和2.0m/min拉速下比水量尽量控制在0.71L/kg、0.65L/kg、0.58L/kg和0.46L/kg以下。
根据本发明所述小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，控制铸坯从切割点至上冷床的运输时间，尽量缩短，铸坯从切割完成后至冷床上的运输时间，减少热损失，运输时间每缩短1～1.5min，上冷床温度提高约24～35℃，优选运输时间每缩短1min，上冷床温度提高约24℃；2.0～2.30m/min拉速下运输时间控制在4.2～6.0min，优选2.3m/min、2.2m/min、2.1m/min和2.0m/min拉速下运输时间尽量控制在6.0min、5.6min、5.2min和4.7min以内。
根据本发明所述小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，进一步，在空冷过程中发生贝氏体相变钢是指铸坯切割完后运输至上冷床过程中发生贝氏体相变的钢种。
根据上述小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，在空冷过程中发生贝氏体相变钢是指铸坯切割完后运输至上冷床过程中发生贝氏体相变的钢种，优选SCM435合金冷镦钢小方坯或SCM440合金冷镦钢小方坯。所述小方坯规格为断面不大于160mm×160mm，优选断面100mm×100mm～160mm×160mm。
本发明有益技术效果：
本发明提供的小方坯空冷过程中发生贝氏体相变钢的铸坯弯曲控制方法，简单、可靠、适用性强。
采用本发明控制方法所产生的有益效果还在于：采用本工艺生产后，铸坯弯曲得到有效控制，弯曲超标比率由50％以上降低至5％以下，全长侧弯量由大于100mm降低为小于60mm，弯曲度由每米大于10mm降低为每米小于5mm，多炉次未发现有弯曲超标铸坯，达到了生产要求，提高了铸坯正品率，降低了生产成本，保证了工艺顺行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。
实施例1～3以某厂SCM435合金冷镦钢小方坯铸坯(规格：断面160mm×160mm，定尺9.8m)为实施对象，实际生产中，SCM435合金冷镦钢小方坯铸坯弯曲超标严重，比率50％以上，导致生产无法正常进行。首先通过热成像仪得到SCM435小方坯铸坯在连铸和冷床冷却过程中表面温度分布情况，再结合热膨胀曲线测定得到实际冷却条件下铸坯相变发生温度约为690℃，结合实际生产条件，因此控制标准为：铸坯上冷床温度大于690℃。
实施例1
炉次尾号5978
本实施例SCM435合金冷镦钢小方坯铸坯(规格：断面160mm×160mm，定尺9.8m)弯曲控制方法包括：控制拉速、控制二次冷却水量、控制铸坯从切割点至上冷床的运输时间。
(1)控制拉速：拉速控制为2.12m/min；
(2)控制二次冷却水量：比水量为0.55L/kg；
(3)铸坯从切割点至上冷床的运输时间控制为5.0min。
数值模拟计算得该工艺条件下铸坯上冷床温度约711.7℃，高于690℃。采用本工艺生产后，铸坯弯曲得到有效控制，全长侧弯小于60mm，弯曲度每米小于5mm，完全满足生产要求。
实施例2
炉次尾号5981
本实施例SCM435合金冷镦钢小方坯铸坯(规格：断面160mm×160mm，定尺9.8m)弯曲控制方法包括：控制拉速、控制二次冷却水量、控制铸坯从切割点至上冷床的运输时间。
(1)控制拉速：拉速控制为2.0m/min；
(2)控制二次冷却水量：比水量为0.46L/kg；
(3)铸坯从切割点至上冷床的运输时间控制为4.5min。
数值模拟计算得该工艺条件下铸坯上冷床温度约720.1℃，高于690℃。采用本工艺生产后，铸坯弯曲情况得到明显改善，未发现有弯曲超标铸坯，铸坯弯曲得到有效控制，全长侧弯小于60mm，弯曲度每米小于5mm，完全满足生产要求，保证了生产的顺利进行。
实施例3
炉次尾号6066
本实施例SCM435合金冷镦钢小方坯铸坯(规格：断面160mm×160mm，定尺9.8m)弯曲控制方法包括：控制拉速、控制二次冷却水量、控制铸坯从切割点至上冷床的运输时间。
(1)控制拉速：拉速控制为2.3m/min；
(2)控制二次冷却水量：比水量为0.55L/kg；
(3)铸坯从切割点至上冷床的运输时间控制为5.2min。
采用本工艺生产后，实际测得铸坯上冷床温度约为710.0℃，高于690℃，铸坯弯曲情况明显改善，铸坯弯曲得到有效控制，全长侧弯小于60mm，弯曲度每米小于5mm，达到生产要求。
通过跟踪统计该厂一个月内SCM435合金冷镦钢小方坯铸坯生产情况发现，采用本发明工艺方法后，铸坯弯曲超标比率仅为4.9％，较之前50％以上大幅降低，提高了铸坯正品率，降低了生产成本，保证了生产顺利进行。
对比实施例4
本对比实施例以某厂SCM440合金冷镦钢小方坯铸坯(规格：断面160mm×160mm，定尺9.8m)为对比实施对象。通过热成像仪得到SCM440小方坯铸坯在连铸和冷床冷却过程中表面温度分布情况，再结合热膨胀曲线测定得到实际冷却条件下铸坯相变发生温度约为691℃。
实施前工艺条件和弯曲情况：
(1)拉速：1.8m/min；
(2)二冷水量：0.73L/kg；
(3)铸坯从切割点至上冷床的运输时间控制：7.5min。
该工艺条件下数值模拟计算得铸坯上冷床温度约为671.4℃，低于691℃。实际生产中SCM440小方坯铸坯弯曲情况严重，全长侧弯大于60mm，弯曲度每米大于5mm，无法满足生产要求。
结合实际情况，SCM440小方坯铸坯弯曲控制标准确定为：铸坯上冷床温度大于691℃。本对比实施例弯曲控制方法包括：控制拉速、控制二次冷却水量、控制铸坯从切割点至上冷床的运输时间。
(1)控制拉速：拉速控制为2.3m/min；
(2)控制二次冷却水量：比水量控制为0.68L/kg；
(3)铸坯从切割点至上冷床的运输时间控制为5.2min。
数值模拟计算得该工艺条件下铸坯上冷床温度约为700.6℃，高于691℃。采用该工艺生产后，铸坯弯曲情况明显改善，铸坯弯曲得到有效控制，全长侧弯小于60mm，弯曲度每米小于5mm，达到生产要求。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：那些对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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