[发明专利]一种48MnV圆钢的生产工艺

说明书

 

技术领域

本发明属于冶金轧制领域，涉及一种将连铸动态轻压下和大压下轧制工艺合并在一起的48MnV圆钢的生产工艺。

背景技术

48MnV为热锻用非调质钢，主要用于制造柴油机曲轴，48MnV钢为Mn—V系珠光体+铁素体型非调质钢，为了获得较好的综合力学性能，采用了连铸大方坯凝固末端动态轻压下技术。

凝固末端动态轻压下技术始于20世纪70年代末、80年代初，是在辊缝收缩技术的基础上发展起来的，其基本原理是在连铸坯液相穴末端对连铸坯实施一定的压下量(4~14mm)，补偿或抵消铸坯凝固收缩量，抑止凝固收缩引起的富含偏析元素的残余钢液向铸坯中心流动，从而达到改善铸坯中心偏析和中心疏松的目的。这项技术首先在日本新日铁公司得到成功应用，目前，凝固末端轻压下技术在板坯连铸、大方坯连铸中得到了较为广泛的应用，并认为轻压下技术是迄今为止进一步消除连铸大方坯宏观偏析的最佳方法，是提高产品质量和开发高附加值产品的重要手段，已成为连铸关键技术的重要组成部分。此外连铸坯在1300℃以上时应避免强冷，防止铸坯出现表面和内部裂纹, 这主要是通过二冷水流量及振动频率的实时自动调节技术来保证。钢水中碳、硫、磷、铝、氮、铌、钒等微合金元素是影响钢裂纹敏感性的重要因素,铸坯冷却到1000℃以下奥氏体温度区域矫直时，铸坯中微细的Nb、V的化合物沿奥氏体晶界析出，使钢的延塑性变差，导致铸坯表面易产生裂纹。弱冷能减小铸坯的热应力，避免在900℃左右脆性区发生矫直裂纹,防止坯壳中已经存在的微小裂纹进一步扩展，同时还可改善坯表面温度的不均匀性。

中心疏松和中心偏析是高中碳钢连铸大方坯典型的内部缺陷，它是由于钢在凝固过程中树枝晶发达，容易在铸坯芯部形成树枝晶“搭桥”，再加上凝固过程选分结晶的作用使枝晶间富集了大量低熔点的溶质，在凝固末期，铸坯凝固末端固液两相区的凝固收缩产生的强大抽吸力引起树枝晶间富集杂质的残余液体向中心流动并充填于其中，从而产生铸坯中心偏析，并伴随有中心疏松和残余缩孔等缺陷。动态轻压下技术即是准确确定铸坯凝固末端位置，并通过在凝固末端区域对铸坯施加均匀外力，形成一定的压缩量来补偿因铸坯凝固收缩而形成的内部孔隙。这一方面可消除或减少铸坯收缩形成的内部孔隙，防止晶间富集溶质的钢液向铸坯中心横向流动；另一方面轻压下产生的挤压作用还可以使液芯中富集的溶质钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配。从而使铸坯的凝固组织更加均匀、致密，达到改善中心偏析和减少中心疏松的目的。

相关研究表明当铸坯中心固相率fs<30%时，中心疏松和中心偏析几乎不会发生，如果此时采用轻压下或较大的收缩辊缝量，反而容易漏钢或铸坯产生鼓肚，增加内部裂纹的发生率。而当铸坯中心固相率fs=100%时，中心疏松和中心偏析已经形成，则轻压下不能对其进行控制，起不到应有的改善效果。因此，国内外采用轻压下的钢厂，其轻压下作用区在fs=30%~100%的范围内。

连铸机控制系统灵活的控制功能完全可以满足以上工艺要求，可以在铸机铸流导向系统中的任何部位，收缩量从零逐渐增加，直到最理想的效果。

连铸过程是连续动态的过程，因钢水温度、铸坯尺寸、钢种、拉速、喷水量等因素不断变化，使铸坯的凝固终点位置也在不断变化。找准凝固点并实施轻压下是实现动态轻压下的关键环节。

连铸机系统根据浇注速度、钢种、铸坯厚度和钢水温度等参数，计算出铸坯内部液芯率和凝固率分布。然后通过二级过程机给出理想的辊缝收缩曲线，并在辊缝收缩区域实施轻压下，以减轻铸坯由液态变为固态时产生的中心疏松、中心偏析和内部裂纹等缺陷。

动态轻压下的控制系统由一级系统和二级系统组成。一级系统功能：一是位置测量及电信号传输，二是液压系统操作；二级系统功能：一是模式选择，二是根据铸机的运行参数计算出理想的辊缝参数送到一级PLC系统，一级系统根据二级系统送来的数据指令及位置传感器的实测值，通过液压阀组调整，控制SMART扇形段调整辊缝，适应不同钢种、不同拉速等不同连铸工艺的需求，以达到理想的状态，其系统功能如下：

(1) 根据实际过程数据和铸流信息进行铸流跟踪。

(2) 自动校准扇形段。

(3) 设定值计算，它源于每个扇形段的辊缝设定值，取决于铸流跟踪收集的数据和辊缝的实测值。

(4) 根据实际情况可以采用静态控制或动态控制。

在连铸方面，采用了不易卷入的中低碳专用保护渣和结晶器液面自动控制技术，维持了结晶器液面的稳定，防止结晶器保护渣的卷渣。