[发明专利]一种生产特厚板连铸坯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属连续铸造领域，特别涉及一种采用快速冷却及非对称大压下的生产特厚板连铸坯的方法。

背景技术

特厚板广泛用于海洋平台、造船、核电、锅炉、压力容器、高压力管线、水利、桥梁、机械模具、建筑及重要结构等特厚板产品，而特厚板一般是采用模铸铸坯开坯后轧制或是采用复合坯轧制的方法，通过合理的压缩比保证了板材芯部的性能。

目前，国内生产特厚板(≥100mm厚的钢板)主要采用模铸钢锭或电渣重熔钢锭法来生产，比如舞钢、宝钢和营口厚板厂等，以及用复合铸坯法来生产特厚板，如柳钢和济钢等。通过模铸工艺来生产特厚钢板具有能耗高、生产率较低、金属成材率低、环境污染大等特点，因而不适合当前绿色冶金的发展方向。

采用连铸坯生产特厚板(≥50mm厚的钢板)一般会受到以下两个方面的影响：1)板厚方向的力学性能，钢锭的V形偏析、倒V形偏析和连铸坯的中心偏析会因钢水成分富集程度不同而影响钢板芯部的强度和韧性；2)由于轧制压缩比偏低，钢锭坯中微细孔隙会影响钢板的内部质量；3)高品质特厚板对厚度方向的力学性能及均匀性都有严格的要求，如板厚方向拉伸、Z向抗撕裂性和Z向冲击韧性等。

随着连铸坯厚度不断增加，使用连铸坯生产特厚板(≥100mm厚的钢板)的制造技术成为一个重要的发展方向。为避免坯料内部组织疏松和偏析等缺陷向板材延伸，特厚板轧制时需要采用高温、低速、大压下工艺，特别是需要较大的压下率来增强坯料芯部的变形，而单道次的大压下率对工作辊材料和尺寸、主电机的功率都有更高的要求，这样才能保证每道次都在较高的压下率进行轧制。目前我国现有的连铸机可稳定生产出最大厚度420mm的连铸坯，虽然能保证轧制压缩比大于3，但由于轧机装备能力(轧制力、电机扭矩等)的限制难以实现单道次较大的压下量和变形率，不能完全消除铸坯中心的偏析与疏松对100mm厚以上钢板的芯部质量的影响。因此要提高低轧制压缩比下特厚板的中心性能，就必须提高连铸坯的中心质量。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种生产特厚板连铸坯的方法，通过在铸机的冷却区域实施快速冷却和非对称性大压下，改善特厚板铸坯的表层组织、中心偏析与中心疏松，提高特厚板连铸坯的表面质量和中心质量，可实现低压缩比轧制生产120mm厚以上特厚钢板。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种生产特厚板连铸坯的方法，连铸坯在结晶器1下方依次经过垂直段2、弧形段3、矫直段4和水平段5，所述方法包括如下快速冷却和非对称性压下步骤：

a.在连铸坯弯曲或矫直前实施快速冷却，其中，

在所述垂直段2上部实施快速冷却，使铸坯表面的冷却速率达到5-15℃/s，提高该区域的冷却强度，使铸坯表面温度快速降到700℃以下，同时，在垂直段2的下端实施弱冷，使进入弧形段3的铸坯表面温度回升到950℃以上；或者在矫直段4之前实施快速冷却工艺，并且使矫直段4内的铸坯表面温度回升到900℃以上；

b.连铸坯非对称性大压下，其中，

在铸坯的凝固末端或全凝固初期，通过连铸机的扇形段3、矫直段4和水平段5的框架对铸坯施以3-15mm/m的非对称大压下量，和/或

在铸机的凝固末端位置之前，即在矫直段4或水平段凝固末端快冷区7实施表面快速冷却，在凝固末端的两个或三个扇形区采用非对称性大压下，压下量为3-15mm/m，和/或

独立应用于铸机出口的任一位置，在特厚板连铸机的出口或切割之后采用非对称性大压下。

所述步骤a中，在弯曲或矫直前实现铸坯表面的铁素体化过程，并确保第二相粒子在晶内与晶界均衡析出。

所述步骤a中，快速冷却区的冷却强度范围为800-4000w/m2/℃，铸坯表面的冷却速率达到5-15℃/s，冷却介质可采用纯水冷却或气雾冷却。

使用板坯连铸机或方坯连铸机进行快速冷却控制，对于板坯连铸机，铸机拉速在0.4m/min-1.5m/min，二冷区的比水量为0.45-1.5l/Kg；对于方坯连铸机，铸机拉速在0.6m/min-2.8m/min，二冷区的比水量为0.25-1.0l/Kg。

所述步骤b中，控制钢水过热度在10-30℃，铸机工作拉速在0.4m/min-1.5m/min，二比水量为0.45-1.5l/Kg，同时在压下段前一段与当前段实施铸坯表面强制冷却控制。

所述连铸坯非对称性大压下工艺压下率为0.025-0.12mm/s。

所述非对称性大压下采用非对称性压下框架11。