贝氏体钢坯连铸工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种贝氏体钢坯连铸工艺。该工艺包括：在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压下量和铸坯中心固相率fs的关系为：当0≤fs＜0.20时压下量为0mm；当0.2≤fs≤0.3时压下量为1.8mm；当0.35≤fs≤0.45时压下量为3.2mm；当0.50≤fs≤0.60时压下量为4.3mm；当0.65≤fs≤0.80时压下量为5.7mm；当0.8＜fs≤1时压下量为0mm。该工艺通过铸坯中心固相率的变化来控制压下量，减轻和消除了铸坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等缺陷。
【专利说明】
贝氏体钢坯连铸工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种贝氏体钢坯连铸工艺。
【背景技术】
[0002] 随着铁路运输朝着重载化、高效化的不断发展，对钢轨及道岔的使用性能和寿命 提出越来越高的要求，为了使钢轨具有良好的各项性能，要求钢轨的连铸坯内部质量良好。 重载线路用贝氏体钢轨属于高强高韧性合金钢，具有良好的韧性和耐磨性，合金含量较高， 凝固区间温度变化大，凝固过程容易形成严重的中心偏析，在后续的乳制和热处理过程中 难以消除，影响钢轨的延展性、焊接性能以及抗氢致裂纹能力等。再加上大方坯连铸机断面 尺寸较大，凝固时间更长，铸坯内部出现中心疏松、中心偏析等缺陷的倾向性更大。因此，研 究制定合理的动态轻压下技术，结合结晶器电磁搅拌技术和动态二冷配水，解决重载线路 用贝氏体钢连铸坯中心偏析、中心疏松等较为严重的技术难题，浇铸出高质量的连铸坯，是 开发生产重载线路用贝氏体钢轨的关健环节。
【发明内容】
[0003 ]有鉴于此，本发明提供一种贝氏体钢坯连铸工艺。
[0004] 本发明提供一种贝氏体钢坯连铸工艺，包括：
[0005] 在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压 下量和铸坯中心固相率f s的关系为：当〇 < f s<〇. 20时压下量为0mm;当0.2 < f s < 0.3时压 下量为1.8mm;当0.35 <fs < 0.45时压下量为3.2mm;当0.50 < fs < 0.60时压下量为4.3mm; 当0.65 < f s < 0.80时压下量为5 · 7mm;当0 · 8<f s < 1时压下量为0mm;当轻压下机架铸还中 心固相率处于上述两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用线性插值法计算该机架所 对应的压下量；
[0006] 所述贝氏体钢坯中C的含量为0.14~0.22wt%，Si含量为0.80~1.20wt%，Mn的含 量为2· 20~2·45wt%，Cr、Ni和Mo的总含量不超过2· 3wt%，余量为铁。
[0007] 进一步地，所述贝氏体钢还的尺寸为320_X415mm。
[0008] 进一步地，连铸拉速为0.50~0.65m/min，中间包钢水过热度25~30°C。
[0009] 进一步地，二冷比水量为0.27~0.31L/kg，轻压下区域铸坯表面温度为810~940 Γ。
[0010] 进一步地，二冷区铸坯表面最大回温速率不大于15°C/m，最大降温速率不大于10 。(:/m〇
[0011] 进一步地，结晶器电磁搅拌工艺参数如下：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋 转方式为单向旋转。
[0012] 进一步地，结晶器水量为3900L/min。
[0013] 进一步地，轻压下区域到结晶器弯月面的距离为16600~24400mm，轻压下区域总 长度为7000~8000mm。
[0014] 进一步地，总压下量为10~15mm，单个轻压下机架的最大压下量为3mm，最大压下 速率为4mm/m。
[0015] 进一步地，饶注过程中水口浸入深度为120mm。
[0016] 本发明提供一种贝氏体钢坯连铸工艺，该工艺在连铸坯动态轻压下中，通过铸坯 中心固相率的变化来控制压下量，由此减轻和消除了铸坯中心偏析、中心疏松、中心缩孔等 缺陷。试验证明，采用本发明提供的连铸工艺生产的铸坯，中心碳偏析指数控制在0.93~ 1.06,平均为1.02,锰偏析指数0.97~1.02;该工艺还可明显改善高强贝氏体钢铸坯的中心 疏松和中心缩孔，铸坯中心疏松< 1级、中心缩孔< 0.5级。以本发明方法加工的连铸坯乳制 的钢轨，可以满足重载线路高强贝氏体钢轨的技术要求。
【具体实施方式】
[0017] 本发明公开了一种贝氏体钢坯连铸工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适 当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说 是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进 行了描述，相关人员明显能在不脱离本
【发明内容】
、精神和范围内对本文所述的方法和应用 进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
[0018] 本发明针对贝氏体钢坯连铸易出现中心偏析、中心疏松、中心缩孔等铸坯内部质 量缺陷问题进行了改进，其关键之处是根据该贝氏体钢的成分提出合理的动态轻压下工 〇
[0019] 本发明提供一种贝氏体钢坯连铸工艺，包括：
[0020] 在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压 下量和铸坯中心固相率f s的关系为：当〇 < f s<〇. 20时压下量为0mm;当0.2 < f s < 0.3时压 下量为1.8mm;当0.35 <fs < 0.45时压下量为3.2mm;当0.50 < fs < 0.60时压下量为4.3mm; 当0.65 < f s < 0.80时压下量为5 · 7mm;当0 · 8<f s < 1时压下量为0mm;当轻压下机架铸还中 心固相率处于上述两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用线性插值法计算该机架所 对应的压下量。
[0021] 贝氏体钢坯中C的含量为0 · 14~0 · 22wt%，Si含量为0 · 80~1 · 20wt %，Mn的含量为 2.20~2.45的％，(^、附和1〇的总含量不超过2.3的％，余量为铁。杂质中？的含量不超过 0.022wt%，S的含量不超过0.015wt%。
[0022] 上述方法特别适用于尺寸为320mm X 415mm的贝氏体钢坯。
[0023] 进一步地，连铸拉速与中间包钢水过热度优选按照如下方式设置：连铸拉速为 0.50~0.65m/min，中间包钢水过热度25~30°C。确保铸还凝固末端位于轻压下区域，轻压 下区域总长度能适应连铸工艺如钢种成分、连铸拉速、过热度、冷却强度等的变化灵活调节 轻压下区域长度及压下量。
[0024] 优选地，二冷区域的控制参数按照如下方式设置:二冷比水量为0.27~0.31L/kg， 轻压下区域铸坯表面温度为810~940°C。轻压下区域铸坯凝固率为20~100%。以确保连铸 轻压下区域铸坯具有良好的高温延展性能，进一步地，二冷区铸坯表面最大回温速率不大 于15°C/m，最大降温速率不大于10°C/m。
[0025] 轻压下区域根据各个拉矫辊位置铸坯中心的固相率控制压下量，轻压下区域铸坯 凝固率20-100 %。压下量和固相率如上文所述，总压下量优选为10~15mm，单个轻压下机架 的最大压下量为3mm，最大压下速率为4mm/m。轻压下区域到结晶器弯月面的距离优选为 16600~24400mm，轻压下区域总长度优选为7000~8000mm，更优选为7800mm。
[0026] 结晶器电磁搅拌工艺参数优选如下：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方 式为单向旋转。进一步地，结晶器水量优选为3900L/min。
[0027] 饶注过程中，水口浸入深度优选为120mm。
[0028] 采用本发明工艺制造的钢坯可显著减轻该钢铸坯中心偏析，铸坯中心碳偏析指数 可控制在0.93~1.06,平均为1.03,锰偏析指数控制在0.97~1.02,该工艺还可明显改善贝 氏体钢铸坯中心疏松和中心缩孔，铸坯中心疏松< 1级比例达到90%，中心缩孔< 0.5级比 例为100%。以本发明方法加工的连铸坯乳制的高强度贝氏体钢轨，可以满足高速重载线路 钢轨技术要求。进一步的，通过相应控制拉速、过热度、冷却强度等，还可以进一步优化钢坯 性能。
[0029] 下面结合实施例，进一步阐述本发明。以下实施例在设有6机架拉矫机的连铸机上 实施，轻压下区域到结晶器弯月面的距离在16600-24400mm范围内，轻压下区域总长度为 7800mm〇
[0030] 实施例1
[0031] 连铸工艺参数如下：
[0032] 钢坯断面尺寸:320mm X 415mm;主要化学成分列于表1;
[0033]比水量:0.27L/kg;
[0034] 轻压下区域铸坯表面温度:810 °C
[0035] 二冷区铸坯表面最大回温速率:15°C/m，最大降温速率:10°C/m
[0036] 连铸拉速、中间包钢水过热度及轻下压区域工艺参数列于表2;
[0037]结晶器电磁搅拌工艺参数：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向 旋转;结晶器水量为3900L/min;
[0038] 饶注过程中水口浸入深度为120mm。
[0039] 表1钢坯化学成分(质量百分数:wt%，余量为Te)
[0040]
[0041 ] 表2连铸工艺参数
[0042]
[0044] 实施例2 1 连铸工艺参数如下：
[0046] 钢坯断面尺寸:320mm X 415mm;主要化学成分列于表3;
[0047]比水量:0.31L/kg;
[0048] 轻压下区域铸坯表面温度:940°C
[0049] 二冷区铸坯表面最大回温速率:5°C/m，最大降温速率：<5°C/m
[0050] 连铸拉速、中间包钢水过热度及轻下压区域工艺参数列于表4;
[00511结晶器电磁搅拌工艺参数：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向 旋转;结晶器水量为3900L/min;
[0052] 饶注过程中水口浸入深度为120mm。
[0053] 表3钢坯化学成分(质量百分数:wt%，余量为Te)
[0054]
[0055] 表4连铸工艺参数
[0056]
[0057] 实施例3
[0058] 连铸工艺参数如下：
[0059] 钢还断面尺寸:320mmX415mm;主要化学成分列于表5;
[0060] 比水量：0.29L/kg;
[0061 ] 轻压下区域铸坯表面温度:880°C
[0062] 二冷区铸坯表面最大回温速率:5 °C /m，最大降温速率:5 °C /m
[0063] 连铸拉速、中间包钢水过热度及轻下压区域工艺参数列于表6;
[0064]结晶器电磁搅拌工艺参数：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向 旋转;结晶器水量为3900L/min;
[0065] 饶注过程中水口浸入深度为120mm。
[0066]表5钢还化学成分(质量百分数:wt%，余量为Te)
[0067]
[0068] 表6连铸工艺参数
[0069]
[0070] 浇注结束后，在冷床上对大方坯铸坯表面质量进行了检查，同时对内部质量进行 了硫印、热酸低倍检验并跟踪检查了后续乳材和热加工钢材质量，检查过程中未发现明显 铸坯表面及内部质量缺陷，铸坯质量良好。铸坯内部质量检验结果如表7所示。
[0071] 表7各实例铸坯内部质量检验结果
[0072]
[0073] ~由上述内容可'，本发明工艺通过连I#坯动态轻压下，减^和消除了铸坯中心偏^ 析、中心疏松、中心缩孔等缺陷。铸坯中心碳偏析指数控制在0.93~1.06，平均为1.02，锰偏 析指数0.97~1.02;该工艺还可明显改善高强贝氏体钢铸坯的中心疏松和中心缩孔，铸坯 中心疏松< 1级、中心缩孔< 0.5级。以本发明方法加工的连铸坯乳制的钢轨，可以满足重载 线路高强贝氏体钢轨的技术要求。
[0074]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，包括： 在连铸轻压下区域，通过铸还中心固相率fs的变化来控制压下量，轻压下机架压下量 和铸坯中心固相率fs的关系为：当0<fs<0.20时压下量为Omm;当0.2 <fs <0.3时压下量 为1.8mm;当0.35 < fs < 0.45时压下量为3.2mm;当0.50 < fs < 0.60时压下量为4.3mm;当 0.65 < fs < 0.80时Ji下量为5.7mm;当0.8<fs < 1时Ji下量为0mm;当轻Ji下机架铸;K中心 固相率处于上述两数据段之间的数值时，则根据其固相率采用线性插值法计算该机架所对 应的压下量； 所述贝氏体钢坯中C的含量为0 · 14~0 · 22wt%，Si含量为0 ·80~1 · 20wt%，Μη的含量为 2.20~2.45￥丨％，0、附和]?〇的总含量不超过2.3￥七％，余量为铁。2. 根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，所述贝氏体钢坯的尺寸为 320mmX415mmD3. 根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，连铸拉速为0.50~0.65m/ min，中间包钢水过热度25~30 °C。4. 根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，二冷比水量为0.27~ 0.31 L/kg，轻压下区域铸坯表面温度为810~940 °C。5. 根据权利要求4所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，二冷区铸坯表面最大回温 速率不大于15°C/m，最大降温速率不大于10°C/m。6. 根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，结晶器电磁搅拌工艺参数 如下：电流强度控制为600A，频率为1.8HZ，旋转方式为单向旋转。7. 根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，结晶器水量为3900L/min。8. 根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，轻压下区域到结晶器弯月 面的距离为16600~24400mm，轻压下区域总长度为7000~8000mm。9. 根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，总压下量为10~15mm，单 个轻压下机架的最大压下量为3mm，最大压下速率为4mm/m。10. 根据权利要求1所述的贝氏体钢坯连铸工艺，其特征在于，浇注过程中水口浸入深 度为120mm。
【文档编号】C22C38/04GK105839002SQ201610368538
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】孟保仓, 刘岩军, 陈建新, 张达先, 韩春鹏, 其他发明人请求不公开姓名
【申请人】内蒙古包钢钢联股份有限公司