一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于大方坯連鑄生產(chǎn)領域，特別涉及一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥及使用方法。本發(fā)明的拉矯機漸變曲率凸型輥由輥軸和輥身組成，其中輥身由邊緣區(qū)、漸變曲率區(qū)和平輥區(qū)組成，所述的曲率漸變區(qū)由起弧區(qū)和變弧區(qū)組成，起弧區(qū)的起弧點到變弧點之間弧線曲率逐漸增加，變弧區(qū)的變弧點到終弧點之間弧線曲率逐漸減小，平輥區(qū)相對于邊緣區(qū)呈凸出狀。采用至少4架具有漸變曲率凸型輥的拉矯機對大方坯連鑄坯進行壓下，在壓下過程中控制連鑄坯表面平均溫度≥800℃，表面中心與角部溫差≤150℃，最終得到中心偏析與疏松得到改善的連鑄坯。本發(fā)明的漸變曲率凸型輥實現(xiàn)了平輥區(qū)與凸輥區(qū)的平滑過渡，有效避免了因過渡區(qū)應力集中導致的裂紋缺陷。
【專利說明】一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥及使用方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于大方坯連鑄生產(chǎn)領域，特別涉及一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥及使用方法。

【背景技術】
[0002]對連鑄坯動態(tài)輕壓下是改善連鑄坯中心偏析與疏松的有效工藝技術，其實施原理是:通過在連鑄坯凝固末期附近施加壓力產(chǎn)生一定的壓下量，阻礙含富集偏析元素的鋼液流動從而消除中心偏析，同時補償連鑄坯的凝固收縮量以消除中心疏松，施加的壓力包括熱應力和機械應力。其中壓下量是決定壓下實施多少的重要參數(shù)，單位距離內(nèi)的壓下量一般用壓下率表示，輕壓下的實施位置被稱為壓下區(qū)間，多采用鑄坯中心固相率表示；根據(jù)澆鑄條件的不同，壓下量/壓下率參數(shù)和壓下區(qū)間也不盡相同。
[0003]對于大斷面方坯而言，隨著斷面尺寸的增大，一方面，所需補償?shù)哪淌湛s體積顯著增大，液芯擠壓變形量增加；另一方面，加厚的凝固坯殼導致壓下過程變形抗力增大，為確保液芯真正受擠壓變形，需要更多的表面壓下量。因此，傳統(tǒng)的輕壓下技術已不能滿足均質化、高致密度大斷面連鑄坯的生產(chǎn)需求。鑒于此，國內(nèi)外研究者提出了通過增加連鑄坯凝固末端壓下量，以擠壓排出溶質偏析鋼液，同時焊合中心縮孔的凝固末端大壓下/重壓下技術。
[0004]大方坯連鑄生產(chǎn)過程中多采用拉矯機鑄輥壓下完成凝固末端壓下工藝，為了施加大壓下量，大多數(shù)大方坯連鑄拉矯機均需要通過提高液壓設備能力以提高壓坯能力，其改造費用較大。根據(jù)大方坯的凝固特點，其液芯為錐形，因此在凝固末端壓下過程中，鑄坯變形抗力主要集中在兩側坯殼。因此，如果能采用中間凸起的鑄輥進行壓下，可將輥壓下作用力集中于鑄坯中心區(qū)域，從而顯著提高壓下效率。在大方坯凸型輥壓下方面，目前只有韓國浦項的學者進行過實驗研究。他們提出的凸型輥結構如說明書附圖圖1所示，其主要特點是:直徑450mm的棍中間300mm區(qū)域為凸型起面,其中凸起面與平面之間為半徑40mm的雙1/4 圓形過渡弧(ISIJ Internat1nal, Vol.52 (2012)，N0.7，pp.1266 - 1272)。這種輥結構可以顯著提高液芯受擠壓能力，據(jù)報道，改造后14_的壓下量可達到改造前30_壓下量的工藝效果。然而，這一設計結構將不可避免的導致雙1/4圓形過渡弧位置處的應力集中，從而造成鑄坯邊角裂紋。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥及使用方法，目的是改善大方坯連鑄坯中心偏析與疏松缺陷，實現(xiàn)中心區(qū)域集中壓下。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥，由輥軸和輥身組成，其中所述的輥身由邊緣區(qū)、漸變曲率區(qū)和平輥區(qū)組成，所述的邊緣區(qū)是從輥身邊緣到起弧位置之間的區(qū)域，所述的漸變曲率區(qū)是從起弧位置到終弧位置之間的區(qū)域，所述的平輥區(qū)是兩個在輥身上對稱分布的終弧位置之間形成的區(qū)域；其中所述的曲率漸變區(qū)由起弧區(qū)和變弧區(qū)組成，起弧區(qū)的起弧點到變弧點之間弧線曲率逐漸增加，變弧區(qū)的變弧點到終弧點之間弧線曲率逐漸減?。凰龅钠捷亝^(qū)相對于邊緣區(qū)呈凸出狀。
[0007]其中，所述的邊緣區(qū)直徑彡400mm。
[0008]所述的起弧位置距鑄輥邊緣的直線距離彡30mm。
[0009]所述的變弧點距起弧點的直線距離為> 30mm。
[0010]所述的平輥區(qū)寬度為80-200mm，相對于邊緣區(qū)凸出高度為15_30mm。
[0011]采用本發(fā)明的拉矯機漸變曲率凸型輥在大方坯連鑄進行壓下時按照以下步驟進行:
采用至少4架具有漸變曲率凸型輥的拉矯機對大方坯連鑄坯進行壓下，沿拉坯方向，各拉矯機壓下量逐漸增大，控制總壓下量> 1mm ;同時在壓下過程中控制連鑄坯表面平均溫度> 8000C，表面中心與角部溫差< 1500C，最終得到中心偏析與疏松得到改善的連鑄坯。
[0012]其中,所述的單個拉矯機壓下量至少為2mm,其中最大壓下量彡5_。
[0013]本發(fā)明適用的大方坯連鑄機特點主要為:斷面尺寸彡200mmX200mm ;適用鋼種為中、高碳鋼與中、高碳合金鋼；拉矯機> 4臺。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的特點和有益效果是:
(1)與現(xiàn)有技術的平輥相比，本發(fā)明提出的漸變曲率凸型輥結構能在液壓系統(tǒng)壓力相同的情況下，能有效提高鑄坯中心區(qū)域變形量，其中單個拉矯機壓下量至少為2mm，最大壓下量彡5_，從而實現(xiàn)液芯被擠壓的工藝目的；
(2)與韓國浦項提出的雙1/4圓形過渡弧凸型輥相比，本發(fā)明提出的漸變曲率凸型輥提高了對起弧點與變弧點之間曲率的控制，實現(xiàn)了平輥區(qū)與凸輥區(qū)的平滑過渡，有效避免了因過渡區(qū)應力集中導致的裂紋缺陷；
(3)本發(fā)明采用拉矯機漸變曲率凸型輥進行壓下時，隨坯殼厚度的增加壓下量逐漸增大，保證了液芯的連續(xù)、穩(wěn)定補縮，降低中心偏析與疏松缺陷；
(4)本發(fā)明提出的壓下工藝及溫度控制要求能夠進一步避免鑄坯邊角部熱應力的集中，避免邊角裂紋缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有技術中韓國浦項凸型輥結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的漸變曲率凸型輥結構示意圖；
其中:1:邊緣區(qū)；2:漸變曲率區(qū)；3:平輥區(qū)；
A:起弧點；B:變弧點；C:終弧點。

【具體實施方式】
[0016]實施例1
本實施例的拉矯機漸變曲率凸型輥應用于某鋼廠280_X325mm大方坯連鑄機，采用7拉矯機實施輕壓下，具體生產(chǎn)鋼種為簾線鋼、軸承鋼等中、高碳合金鋼為主。
[0017]本實施例的用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥結構如圖2所示，由輥軸和輥身組成，其中所述的輥身由邊緣區(qū)1、漸變曲率區(qū)2和平輥區(qū)3組成，所述的邊緣區(qū)I是從輥身邊緣到起弧位置之間的區(qū)域，所述的漸變曲率區(qū)2是從起弧位置到終弧位置之間的區(qū)域，所述的平輥區(qū)3是兩個在輥身上對稱分布的終弧位置之間形成的區(qū)域；其中所述的曲率漸變區(qū)由起弧區(qū)和變弧區(qū)組成，起弧區(qū)的起弧點A到變弧點B之間弧線曲率逐漸增加，變弧區(qū)的變弧點B到終弧點C之間弧線曲率逐漸減??；所述的平輥區(qū)3相對于邊緣區(qū)I呈凸出狀。
[0018]其中，所述的邊緣區(qū)I直徑為450mm。
[0019]所述的起弧位置距鑄輥邊緣的直線距離為110mm。
[0020]所述的變弧點距起弧點的直線距離為30mm。
[0021]所述的平輥區(qū)寬度為80mm，相對于邊緣區(qū)凸出高度為15mm。
[0022]采用本實施例的拉矯機漸變曲率凸型輥在大方坯連鑄進行壓下時按照以下步驟進行:
針對簾線鋼72A，采用5架具有漸變曲率凸型輥的拉矯機對大方坯連鑄坯進行壓下，其中可壓下拉矯機4臺，在拉速0.80m/min條件下，2#?5#拉矯機壓下量分別為:
2.5mm, 3.5mm, 5mm, 7.5mm,總壓下量18.5mm,同時在壓下過程中控制連鑄還表面平均溫度^ 8000C，表面中心與角部溫差< 150°C，最終得到中心偏析與疏松得到改善的連鑄坯。
[0023]經(jīng)檢測，采用本實施例的拉矯機漸變曲率凸型輥生產(chǎn)的連鑄坯中心偏析與疏松^ 1.0級比例達到97%以上，中心碳偏析指數(shù)均彡1.12，其中在0.95-1.05區(qū)間內(nèi)的比例均從不足20%升至90%以上。
[0024]實施例2
本實施例的拉矯機漸變曲率凸型輥應用于某鋼廠280_X325mm大方坯連鑄機，采用7拉矯機實施輕壓下，具體生產(chǎn)鋼種為簾線鋼、軸承鋼等中、高碳合金鋼為主。
[0025]本實施例的用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥結構如圖2所示，由輥軸和輥身組成，其中所述的輥身由邊緣區(qū)1、漸變曲率區(qū)2和平輥區(qū)3組成，所述的邊緣區(qū)I是從輥身邊緣到起弧位置之間的區(qū)域，所述的漸變曲率區(qū)2是從起弧位置到終弧位置之間的區(qū)域，所述的平輥區(qū)3是兩個在輥身上對稱分布的終弧位置之間形成的區(qū)域；其中所述的曲率漸變區(qū)由起弧區(qū)和變弧區(qū)組成，起弧區(qū)的起弧點A到變弧點B之間弧線曲率逐漸增加，變弧區(qū)的變弧點B到終弧點C之間弧線曲率逐漸減??；所述的平輥區(qū)3相對于邊緣區(qū)I呈凸出狀。
[0026]其中，所述的邊緣區(qū)I直徑為450mm。
[0027]所述的起弧位置距鑄輥邊緣的直線距離為100mm。
[0028]所述的變弧點距起弧點的直線距離為25mm。
[0029]所述的平輥區(qū)寬度為100mm，相對于邊緣區(qū)凸出高度為20mm。
[0030]采用本實施例的拉矯機漸變曲率凸型輥在大方坯連鑄進行壓下時按照以下步驟進行:
針對軸承鋼GCrl5，采用12架具有漸變曲率凸型輥的拉矯機對大方坯連鑄坯進行壓下，其中進行壓下拉矯機5臺，在拉速0.75m/min條件下，2iT6#拉矯機壓下量分別為:
2.4mm, 3.5mm, 5.3mm, 8.5mm,總壓下量19.7mm,同時在壓下過程中控制連鑄還表面平均溫度^ 810°C,表面中心與角部溫差< 140°C，最終得到中心偏析與疏松得到改善的連鑄坯。
[0031]經(jīng)檢測，采用本實施例的拉矯機漸變曲率凸型輥生產(chǎn)連鑄坯中心偏析與疏松^ 1.0級比例達到95%以上，中心碳偏析指數(shù)均彡1.10，其中在0.95-1.05區(qū)間內(nèi)的比例均從不足25%升至90%以上。
[0032]實施例3
本實施例的拉矯機漸變曲率凸型輥應用于某鋼廠380mmX490mm大方坯連鑄機，其有12臺拉矯機，其中可壓下拉矯機10臺，以生產(chǎn)軸承鋼、冷鐓鋼等中、高碳合金鋼為主。
[0033]本實施例的用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥結構如圖2所示，由輥軸和輥身組成，其中所述的輥身由邊緣區(qū)1、漸變曲率區(qū)2和平輥區(qū)3組成，所述的邊緣區(qū)I是從輥身邊緣到起弧位置之間的區(qū)域，所述的漸變曲率區(qū)2是從起弧位置到終弧位置之間的區(qū)域，所述的平輥區(qū)3是兩個在輥身上對稱分布的終弧位置之間形成的區(qū)域；其中所述的曲率漸變區(qū)由起弧區(qū)和變弧區(qū)組成，起弧區(qū)的起弧點A到變弧點B之間弧線曲率逐漸增加，變弧區(qū)的變弧點B到終弧點C之間弧線曲率逐漸減?。凰龅钠捷亝^(qū)3相對于邊緣區(qū)I呈凸出狀。
[0034]其中，所述的邊緣區(qū)I直徑為450mm。
[0035]所述的起弧位置距鑄輥邊緣的直線距離為130mm。
[0036]所述的變弧點距起弧點的直線距離為50mm。
[0037]所述的平輥區(qū)寬度為200mm，相對于邊緣區(qū)凸出高度為30mm。
[0038]采用本實施例的拉矯機漸變曲率凸型輥在大方坯連鑄進行壓下時按照以下步驟進行:
針對軸承鋼GCrl5，采用具有漸變曲率凸型輥的拉矯機對大方坯連鑄坯進行壓下，其中進行壓下拉矯機5臺，在拉速0.45m/min條件下，2#-6#拉矯機壓下量分別為:3.0mm,
3.6mm, 5.0mm, 7.4mm, 9.0mm,總壓下量28.0 mm。同時在壓下過程中控制連鑄還表面平均溫度> 8000C，表面中心與角部溫差< 150°C，最終得到中心偏析與疏松得到改善的連鑄坯。
[0039]經(jīng)檢測，采用本發(fā)明后，生產(chǎn)連鑄坯中心偏析與疏松評級從2.0-2.5級降低至
1.0-1.5級別，成品軋材中心疏松彡1.5級比例從40%提高至95%以上。
【權利要求】
1.一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥，由輥軸和輥身組成，其特征在于所述的輥身由邊緣區(qū)、漸變曲率區(qū)和平輥區(qū)組成，所述的邊緣區(qū)是從輥身邊緣到起弧位置之間的區(qū)域，所述的漸變曲率區(qū)是從起弧位置到終弧位置之間的區(qū)域，所述的平輥區(qū)是兩個在輥身上對稱分布的終弧位置之間形成的區(qū)域； 其中所述的曲率漸變區(qū)由起弧區(qū)和變弧區(qū)組成，起弧區(qū)的起弧點到變弧點之間弧線曲率逐漸增加，變弧區(qū)的變弧點到終弧點之間弧線曲率逐漸減??； 所述的平輥區(qū)相對于邊緣區(qū)呈凸出狀。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥，其特征在于所述的邊緣區(qū)直徑彡400mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥，其特征在于所述的起弧位置距鑄輥邊緣的直線距離> 30mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥，其特征在于所述的變弧點距起弧點的直線距離為> 30mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于大方坯連鑄的拉矯機漸變曲率凸型輥，其特征在于所述的平輥區(qū)寬度為80-200mm，相對于邊緣區(qū)凸出高度為15_30mm。
6.采用權利要求1所述的拉矯機漸變曲率凸型輥在大方坯連鑄進行壓下的方法，其特征在于按照以下步驟進行: 采用至少4架具有漸變曲率凸型輥的拉矯機對大方坯連鑄坯進行壓下，沿拉坯方向，各拉矯機壓下量逐漸增大，控制總壓下量> 1mm ;同時在壓下過程中控制連鑄坯表面平均溫度> 8000C，表面中心與角部溫差< 1500C，最終得到中心偏析與疏松得到改善的連鑄坯。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種采用拉矯機漸變曲率凸型輥在大方坯連鑄進行壓下的方法，其特征在于所述的單個拉矯機壓下量至少為2mm，其中最大壓下量> 5mm。
【文檔編號】B22D11/12GK104399924SQ201410666353
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權日:2014年11月20日
【發(fā)明者】祭程, 朱苗勇 申請人:東北大學