专利名称：一种连铸方法
技术领域：
本发明涉及一种连铸方法。
背景技术：
高压气瓶属于高压容器，是一种可重复充装的移动式气瓶，可用于盛装永久性气 体或高压液化气体，广泛应用于工矿企业、建筑、交通、海洋、航空、医疗等国民经济各部门。 由于气瓶所充装的介质种类繁多，通常具有易燃、易爆、剧毒或腐蚀特性，加之气瓶重复充 装和流动性大，一旦发生爆炸或泄漏，将引起灾难性事故发生。目前，制造无缝气瓶主要有两种方法，一种是采用方钢坯通过热冲压拉伸并收口 收底成型(简称坯制瓶)，另一种是用无缝钢管做坯料通过热旋压收口收底成型(简称管制 瓶)。用方钢坯制造高压气瓶，具有外径壁厚精度高、表面质量好、尺寸范围广、成本低、生产 率高以及工艺设备简单等特点，因此，已成为生产高压气瓶的主要方法之一。基于冲压生产 的特点，要求钢坯性能优良、低倍组织致密、中心疏松轻微、中心偏析轻微，无肉眼可见的残 余孔洞、裂纹、夹杂等缺陷。因而使得高压气瓶用钢坯的生产具有较大的难度和风险性，尤 其是采用连铸工艺生产高压气瓶用钢的质量控制难度大，其原因是高压气瓶用钢属于中碳 合金钢，导热性差，裂纹敏感性强，易产生中心疏松、中心偏析、中心裂纹等中心缺陷。同时， 由于连铸坯经轧制、冲压制成气瓶的压缩比小(一般为3-4)，铸坯疏松、裂纹等缺陷难以在 轧制过程中完全焊合，将严重恶化钢坯的冲压成型性能，冲压时易开裂，大幅增加冲废率， 因铸坯中心疏松、中心裂纹等中心缺陷严重导致的气瓶瓶底开裂率高达20%以上。因此，因 未能解决连铸大方坯中心疏松、中心偏析、中心裂纹等技术难题，长期以来我国一直采用模 铸工艺生产高压气瓶用钢。如《机械工程与自动化》杂志2006年12月(总第139期第6期 第158-159页，转162页，提升高压气瓶钢质量的工艺改进探索，郝国旺，郝国胜著)报道了 太钢采用电炉冶炼-LF精炼-VD真空处理-模铸-均热-初轧工艺生产高压气瓶用钢坯， 通过调整和控制LF-VD工艺，改进模铸铸温和铸速，气瓶钢合格率由91. 7%提高到98. 3%. 《包钢科技》杂志2003年8月(第29卷第4期第62-65页，37Mn高压气瓶用坯试制，程德 富、刘振成，曹晕，郝熙敏，梁峰岭著)报道了包钢采用转炉冶炼_钢包精炼_真空脱气_模 铸-初轧开坯(钢坯缓冷)_轧梁轧成品坯工艺生产200毫米X 200毫米高压气瓶用钢坯， 37Mn成品钢坯中心疏松0. 5-1. 0级，一般疏松1. 0-1. 5级。《首钢科技》杂志1997年2月 (第1期第33-37页，37Mn2A高压气瓶钢的试制，李燕俊著)报道了首钢采用转炉冶炼_钢 包精炼-模铸-初轧开坯(钢坯缓冷)_轧梁轧成品坯工艺生产200毫米X 200毫米高压 气瓶用钢坯，37Mn2A初轧坯中心疏松0. 5-1. 0级，一般疏松0. 5-1. 5级，锭型偏析0. 5-2. 0 级。上述方法均为采用模铸工艺生产高压气瓶用钢，而与模铸工艺生产相比，采用连 铸工艺生产高压气瓶用钢坯具有金属收得率高、表面质量高、成分均勻性高及性能稳定性 良好等显著优点，因此，采用连铸工艺生产高压气瓶用钢势在必行。因此，研究制定合理的 高压气瓶用钢连铸工艺，解决气瓶钢连铸坯中心疏松、中心偏析、中心裂纹等技术难题，稳定地生产出高质量的连铸坯大方坯，是开发生产优质高压气瓶的关键环节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连铸方法，使用该方法能够改善制得的铸坯中心疏 松、中心偏析以及中心裂纹的缺陷。本发明提供了一种连铸方法，该方法包括将钢水连续地注入中间包，并从中间包 连续地注入到结晶器中，通过结晶器冷却，使钢水凝固为带有液芯的坯壳，将该带有液芯的 坯壳从结晶器的出口连续拉出，使其在二次冷却区用冷却水冷却，并在拉矫区对带有液芯 的坯壳进行多次轻压下，待全部凝固后，在拉矫区的出口得到连铸坯，其中，将所述带有液芯的坯壳从结晶器的出口连续拉出的拉速为0. 5-0. 8米/分钟，被 注入中间包中钢水的温度为1515-1535°C ；控制二次冷却区的带有液芯的坯壳的冷却强度，使得在二次冷却区所述带有液芯 的坯壳的表面温度为920-1050°C，并使得从位于靠近结晶器处的二次冷却区的带有液芯的 坯壳到位于靠近拉矫区处的二次冷却区的带有液芯的坯壳在所述温度范围内以3-20°C / 分钟的降温速率逐渐降温；在拉矫区，控制带有液芯的坯壳的总压下量为4. 5-9毫米，每次轻压下的压下量 为0. 6-2. 5毫米。采用本发明的连铸方法制得的铸坯的中心疏松为0. 5-1. 0级，中心缩孔为0级， 中心偏析为0-0. 5级，中心碳偏析指数为1. 01-1. 05，从而有效地效消除了连铸大方坯中心 疏松、中心裂纹、中间裂纹等内部裂纹的缺陷；由所述连铸大方坯经轨梁轧制成品坯200毫 米X200毫米和205毫米X205毫米的中心疏松为0. 5-1. 0级，中心偏析为0-0. 5级，一般 疏松为0. 5-1. 0级，无其它缺陷；由成品坯200毫米X 200毫米和205毫米X 205毫米经冲 压制成的高压气瓶均未检出有开裂缺陷。由此可见，采用本发明的方法应用于高压气瓶用 钢大方坯的连铸中不仅能显著地减轻中心疏松、中心偏析、中心裂纹等中心缺陷，同时还能 改善由连铸坯轧制、冲压制成高压气瓶的成分均勻性，稳定和提高高压气瓶的力学性能和 使用性能，实现气瓶用钢生产工艺由模铸向连铸的顺利转变，金属收得率提高10%以上。
图1为常规的连铸设备示意图。
具体实施例方式按照本发明，该方法包括将钢水连续地注入中间包，并从中间包连续地注入到结 晶器中，通过结晶器冷却，使钢水凝固为带有液芯的坯壳，将该带有液芯的坯壳从结晶器的 出口连续拉出，使其在二次冷却区用冷却水冷却，并在拉矫区对带有液芯的坯壳进行多次 轻压下，待全部凝固后，在拉矫区的出口得到连铸坯，其中，将所述带有液芯的坯壳从结晶器的出口连续拉出的拉速为0. 5-0. 8米/分钟，优 选为0. 55-0. 8米/分钟；被注入中间包中钢水的温度为1515-1535°C ；控制二次冷却区的带有液芯的坯壳的冷却强度，使得在二次冷却区所述带有液芯 的坯壳的表面温度为920-1050°C，优选为930-1050°C ；并使得从位于靠近结晶器处的二次冷却区的带有液芯的坯壳到位于靠近拉矫区处的二次冷却区的带有液芯的坯壳在所述温 度范围内以3-20°C /分钟，优选为4-20°C /分钟的降温速率逐渐降温；在拉矫区，控制带有液芯的坯壳的总压下量为4. 5-9毫米，优选为6. 8-9毫米；每 次轻压下的压下量为0. 6-2. 5毫米，优选为0. 9-2. 3毫米。按照本发明，所述带有液芯的坯壳的冷却强度指的是坯壳单位面积上冷却水的用量。按照本发明，总压下量指的是进入拉矫区之前带有液芯的坯壳的厚度与出拉矫区 之后铸坯的厚度差，也就是坯壳厚度的总减少量。每次轻压下的压下量指的是，每次轻压下 前和轻压下后带有液芯的坯壳的厚度差，也就是坯壳厚度的减少量。轻压下的压下率指沿浇注方向带有液芯的坯壳单位长度的压下量。压下量=压下率X轻压下区长度，为了更好地确定各轻压下位置处合理的压下 量分布，以防止因某一位置处的压下量过大对铸坯质量和铸机拉矫系统设备的负面影响， 优选情况下，本发明对压下率进行了进一步的限定，所述轻压下的压下率优选为小于或等 于1. 7毫米/米，更优选为0. 6-1. 6毫米/米。所述轻压下区的轻压下长度一般可以为 3-9. 1 米。本发明的连铸方法在于通过合理匹配拉速、钢水温度、并通过连铸拉速适时控 制二次冷却区带有液芯的坯壳冷却强度，以及轻压下区的铸坯压下量等工艺，以减轻大 方坯中心疏松、中心偏析、中心缩孔、中心裂纹等缺陷，而对连铸设备没有特别的要求，可 以采用本领域常规的各种连铸设备，例如，图1为常规的连铸设备示意图，其中，包括钢 水包1，中间包2，结晶器3，足辊段4，零号段5，扇形段9，所述扇形段包括扇形第1段6， 扇形第2段7和扇形第3段8。按照本发明，优选情况下，所述控制二次冷却区的带有液 芯的坯壳的冷却强度的方法为使二次冷却区的足辊段、零号段、扇形段的带有液芯的坯 壳的冷却强度与拉速的关系依次为=P足辊段=1133.8Vc2+913.8Vc+348.8士8.0，P零号段= 86. 9Vc2-16. 3Vc+33. 1 士2. 4，P扇形段=Vc2+25. 2Vc+5. 8士0. 2，其中，P足棍段、P零号段和P扇形段分别 为二次冷却区的足辊段、零号段、扇形段的带有液芯的坯壳的冷却强度，单位升/分钟 平 方米；Vc为拉速，单位米/分钟。按照本发明，二次冷却区中足辊段、零号段以及扇形段位置的划分为本领域技术 人员所公知，例如，足辊段为紧邻结晶器下口的一段距离，零号段为与足辊段邻接的一段近 似于直线的距离，足辊段和零号段主要对未完全凝固的铸坯起支撑、导向作用，以防止铸坯 变形、漏钢；扇形段为从与零号段紧邻的位置开始一直延伸至二冷区弧形末端的距离，扇形 段起拉坯、弯曲和矫直的作用。按照本发明，所述二冷区的足辊段的长度可以为0.2-0. 5米，零号段的长度可以 为1.5-2. 5米，扇形段的长度可以为10-13米。按照本发明，各扇形段的结构、段数、夹棍的辊径和辊距可以根据铸机的类型、所 浇钢种和铸坯断面的不同有所差别。按照本发明的一个具体实施方式
，所述扇形段还可以 包括扇形第1段、扇形第2段、扇形第3段，所述扇形第1段、扇形第2段、扇形第3段的带 有液芯的坯壳的冷却强度与拉速的关系依次为P扇形第！段=47. 3VC2+9VC+16.8士 1.5，卩扇形第2 段=-35. 2Vc2+55. IVc-O. 3 + 0. 7，P扇形第3段=23Vc2-3. 9Vc+7. 8 + 0. 3，其中，P扇形第i段、P扇形第2段 和Piwug分别为二次冷却区的扇形第1段、扇形第2段、扇形第3段的带有液芯的坯壳的冷却强度，单位升/分钟·平方米；V。为拉速，单位米/分钟。其中，扇形第1段的长度可以为扇形段总长度的0. 15-0. 3倍，扇形第2段和扇形 第3段的长度可以分别为扇形段总长度的0. 3-0. 5倍。在本发明所述拉速下，并控制带有 液芯的坯壳的冷却强度可使各冷却阶段之间铸坯表面的最大回热速率控制在小于或等于 20°C /米。所述回热速率是指连铸过程中因冷却强度改变或冷却不均勻造成的铸坯表面温 度回升的变化率。因铸坯表面回热将产生热应力，增强了连铸过程铸坯的裂纹敏感性，因 此，为防止裂纹产生连铸过程要尽量避免或减轻铸坯回热。按照本发明，控制带有液芯的坯壳的压下量的方法为使压下量与带有液芯的坯 壳中心凝固分率的关系为δ = -10. 5fs2+21. 57fs-2. 21 士0. 15，其中，δ为轻压下位置的 累积压下量，4为处于每次轻压下位置的带有液芯的坯壳中心凝固分率。此处，所述δ为 轻压下位置的累积压下量，相邻两次轻压下的累积压下量之差即为每次轻压下的压下量。当带有液芯的坯壳中的钢水温度低于熔点时，金属即发生凝固，生成枝晶，这部分 初生固相在整个金属中所占的比例称为凝固分率。通常可以采用本技术领域公知的计算方 法确定凝固分率，如下述典型的计算方法式中，fs表示凝固分率；T表示铸坯温度(°C ) J1表示液相线温度(°C ) ;TS表示 固相线温度(°c )。按照本发明，在拉矫区对带有液芯的坯壳进行轻压下的次数可以视不同需要而 定，如，可以通过设置轻压下机架的对数从而确定轻压下的次数，如果设定五个轻压下机 架，其中1号机架主要是通过测量1号机架处的辊缝处，确定实施轻压下前的铸坯尺寸，没 有轻压下功能，那么对带有液芯的坯壳的轻压下次数可以为1-4次，如果设定七个轻压下 机架，那么对带有液芯的坯壳的轻压下次数则可以为1-6次，每个轻压下机架的设定位置， 以及机架之间的间距为本领域技术人员所公知。铸坯凝固末端位置距结晶器钢水弯月面的距离一般可以为23. 3-29. 5米，以确保 铸坯凝固末端位于轻压下区。按照本发明的一个具体实施方式
，如图1所示，由7个轻压下 机架(例如1’ #机架、2’ #机架、3’ #机架、4’ #机架、5’ #机架、6’ #机架、7’ #机架)组 成的轻压下区(第一台机架与最后一台机架距弯月面的距离)距结晶器钢水弯月面的长度 一般可以为20. 3-29. 5米，所述弯月面是指结晶器中钢液开始凝固最早形成初生坯壳的位 置，一般情况下，所述弯月面距离结晶器上口的距离可以为80-100毫米。按照本发明，结晶器冷却的方法可以采用本领域技术人员公知的方法，例如，冷却 结晶器的方法包括用20-40°C的冷却水冷却结晶器，单位面积上，结晶器的宽面冷却水量可 以为5000-5600升/分钟 平方米，结晶器的窄面冷却水量可以为5100-6000升/分钟 平 方米。本发明提供的连铸方法适用于各种需要控制铸坯中心疏松、一般疏松和中心偏析 的钢的连铸，特别适用于生产高压气瓶用钢的连铸。下面，将通过实施例对本发明进行更详细的描述。
下述实施例按照连铸方坯评级标准YB/T153-1999，测试评价铸坯中心疏松、中心 偏析，中心缩孔、中心裂纹、中间裂纹等内部缺陷；按照轧材评级标准GB/T1979-2001，测试 标准连铸坯轧成方钢的中心疏松、一般疏松、中心偏析等缺陷。本发明下述实施例中二冷区足辊段的长度为0. 25米，零号段的长度为1. 9米，扇 形段的总长度为11米，其中，扇形第1段的长度为2米，扇形第2段的长度为5米，扇形第 3段的长度为4米。实施例1本实施例用于说明本发明提供的连铸方法。生产横截面尺寸为450毫米X 360毫米的34CrMo4高压气瓶用钢大方坯，连铸中 间包钢水温度为1535°C，钢水经结晶器冷却后形成的凝固坯壳以0. 5米/分钟的拉速依次 通过连铸二冷段的五个冷却喷淋回路1-5 (分别为足辊段、零号段、扇形第1段、扇形第2段 和扇形第3段)进行二次冷却和拉矫区的由七个机架组成的轻压下区进行轻压下在上述拉速条件下，控制冷却水的用量使得五个阶段的冷却强度分别为
175. 42升/分钟·平方米，P零号段为46. 7升/分钟·平方米，段为18. 65升/分钟·平 方米(P扇形第！段为33. 06升/分钟·平方米，P扇形第2段为18. 47升/分钟·平方米，P卿第3段 为11. 57升/分钟 平方米)，使得二次冷却区带有液芯的坯壳表面温度在920-1020°C，使 得从位于靠近结晶器处的二次冷却区的带有液芯的坯壳到位于靠近拉矫区处的二次冷却 区的带有液芯的坯壳在所述温度范围内以3. 1-17. 90C /分钟的降温速率逐渐降温，其中， 带有液芯的坯壳在足辊段、零号段、扇形第1段、扇形第2段和扇形第3段的降温速率分别 为17. 9°C /分钟，7. 7。C /分钟，4. 9°C /分钟，3. 5°C /分钟和3. 1°C /分钟；保证了各段间 带有液芯的坯壳表面最大回热速率< 20°C /米；在上述拉速条件下，实施了轻压下的2个机架位置，即3’#机架和4’#机架距结晶 器钢水弯月面的距离分别为21. 85米和23. 35米，压下区长度为3. 0米，总压下量为4. 5毫 米，其中，2’#机架实施的压下量为2. 0毫米(该位置钢水的凝固分率为88. 9% )，3’#机架 实施的压下量为2. 5毫米(该位置钢水的凝固分率为95. 9% )。(注因1’ #机架主要是 通过测量1’ #机架处的辊缝处，确定实施轻压下前的铸坯尺寸，本身不具有轻压下功能，而 4’ #机架及4’ #机架后铸坯已完全凝固，不再实施轻压下。因此，总压下量是指2’ #机架和 3’ #机架实施的压下量之和。)浇铸完毕后，对生产的大方坯进行表面质量和低倍组织检验，检验结果表明铸坯 振痕深度< 0. 80毫米，铸坯表面无纵裂纹和横裂纹等表面缺陷，表面无清理率达100%，铸 坯中心疏松< 1. 0级、中心偏析< 0. 5级，无中心缩孔、中心裂纹、中间裂纹等其它内部缺 陷，铸坯中心碳偏析指数为1. 03-1. 05 ；由连铸坯经轨梁轧成200毫米X 200毫米和205毫 米X 205毫米方钢的中心疏松< 1. 0级、一般疏松< 1. 0级、中心偏析< 0. 5级，无中心缩 孔、中心裂纹、中间裂纹等其它缺陷；由200毫米X200毫米和205毫米X205毫米方钢经 冲压制成的高压气瓶未产生开裂缺陷。实施例2本实施例用于说明本发明提供的连铸方法。生产横截面尺寸为450毫米X 360毫米的30CrMo高压气瓶用钢大方坯，连铸中间 包钢水温度1525°C，钢水经结晶器冷却后形成的凝固坯壳以0. 55米/分钟的拉速依次通过连铸二冷段的五个冷却喷淋回路1-5 (分别为足辊段、零号段、扇形第1段、扇形第2段和扇 形第3段)进行二次冷却和拉矫区的由七个机架组成的轻压下区进行轻压下冷却水的用量使得五个阶段的冷却强度分别为192. 09升/分钟·平方 米，Pvis为50. 66升/分钟 平方米，PlwsS 19. 97升/分钟·平方米(Plwms为36. 11 升/分钟·平方米，19. 29升/分钟·平方米，Plw^3s为12. 63升/分钟·平 方米)，二次冷却区具有硬壳的钢水的表面温度在930-1030°C，从位于靠近结晶器处的二 次冷却区的带有液芯的坯壳到位于靠近拉矫区处的二次冷却区的带有液芯的坯壳在所述 温度范围内以3. 4-18. 6°C /分钟的降温速率逐渐降温，其中，带有液芯的坯壳在足辊段、零 号段、扇形第1段、扇形第2段和扇形第3段的降温速率分别为18. 60C /分钟，8. 5°C /分 钟，5. 40C /分钟，3. 8°C /分钟和3. 40C /分钟；各段间带有液芯的坯壳表面最大回热速率 彡20°C /米；该拉速条件下，实施了轻压下的3个机架位置距结晶器钢水弯月面的距离分别为 21. 85米、23. 35米和24. 85米，压下区长度为4. 5米，总压下量为6. 8毫米，其中，2’ #机架 实施的压下量为1.9毫米(该位置钢水的凝固分率为80. )，3’ #机架实施的压下量为 2. 5毫米(该位置钢水的凝固分率为90. 3% ) ；4’#机架实施的压下量为2. 4毫米(该位置 钢水的凝固分率为96.4%)。(注因1#机架主要是通过测量1’ #机架处的辊缝处，确定 实施轻压下前的铸坯尺寸，本身不具有轻压下功能，而5’#机架及5’#机架后铸坯已完全凝 固，不再实施轻压下。总压下量是指2’ #机架、3’ #机架和4’ #机架实施的压下量之和。)浇铸完毕后，对生产的大方坯进行表面质量和低倍组织检验，检验结果表明铸坯 振痕深度< 0. 70毫米，铸坯表面无纵裂纹和横裂纹等表面缺陷，表面无清理率达100%，铸 坯中心疏松< 0. 5级、中心偏析< 0. 5级，无中心缩孔、中心裂纹、中间裂纹等其它内部缺 陷；由连铸坯经轨梁轧成200毫米X 200毫米和205毫米X 205毫米方钢的中心疏松< 0. 5 级、一般疏松<0.5级、中心偏析<0.5级，无中心缩孔、中心裂纹、中间裂纹等其它缺陷，铸 坯中心碳偏析指数为1. 02-1. 04 ；由200毫米X 200毫米和205毫米X 205毫米方钢经冲 压制成的高压气瓶未产生开裂缺陷。实施例3本实施例用于说明本发明提供的连铸方法。生产横截面尺寸为450毫米X 360毫米的37Mn高压气瓶用钢大方坯，连铸中间包 钢水温度1520°C，钢水经结晶器冷却后形成的凝固坯壳以0. 65米/分钟的拉速依次通过连 铸二冷段的五个冷却喷淋回路1-5 (分别为足辊段、零号段、扇形第1段、扇形第2段和扇形 第3段)进行二次冷却和拉矫区的由七个机架组成的轻压下区进行轻压下冷却水的用量使得五个阶段的冷却强度分别为236. 77升/分钟 平方米， P零号s为59. 46升/分钟·平方米，Plws为22. 61升/分钟·平方米(Plwms为42. 68升 /分钟·平方米，？| 第2段为20. 58升/分钟·平方米，15升/分钟·平方米)， 二次冷却区带有液芯的坯壳的表面温度在940-1040°C，从位于靠近结晶器处的二次冷却区 的带有液芯的坯壳到位于靠近拉矫区处的二次冷却区的带有液芯的坯壳在所述温度范围 内以4-19. 3°C /分钟的降温速率逐渐降温，其中，带有液芯的坯壳在足辊段、零号段、扇形 第1段、扇形第2段和扇形第3段的降温速率分别为19. 3°C /分钟，10. O0C /分钟，6. 4°C / 分钟，5°C /分钟和4°C /分钟；各段间带有液芯的坯壳表面最大回热速率< 20°C /米；
该拉速条件下，实施了轻压下的5个机架位置距结晶器钢水弯月面的距离分别为 21. 85米、23. 35米、24. 85米、26. 35米和27. 95米，压下区长度为7. 6米，总压下量为8. 9 毫米，其中，2’#机架实施的压下量为1. 6毫米(该位置钢水的凝固分率为20. 4% )，3’#机 架实施的压下量为2. 2毫米(该位置钢水的凝固分率为34.3%) ；4’ #机架实施的压下量 为2. 3毫米(该位置钢水的凝固分率为52. 8% ) ；5’ #机架实施的压下量为1. 9毫米(该 位置钢水的凝固分率为76. 6% )，6’ #机架实施的压下量为0. 9毫米(该位置钢水的凝固 分率为100% )。(注因1#机架主要是通过测量1’#机架处的辊缝处，确定实施轻压下前 的铸坯尺寸，本身不具有轻压下功能，而7’ #机架处铸坯已完全凝固，不再实施轻压下。总 压下量是指2’ #机架、3’ #机架、4’ #机架、5’ #机架和6’ #机架实施的压下量之和。)浇铸完毕后，对生产的大方坯进行表面质量和低倍组织检验，检验结果表明铸坯 振痕深度< 0. 60毫米，铸坯表面无纵裂纹和横裂纹等表面缺陷，表面无清理率达100%，铸 坯中心疏松< 0. 5级、中心偏析< 0. 5级，无中心缩孔、中心裂纹、中间裂纹等其它内部缺 陷，铸坯中心碳偏析指数为1. 01-1. 03 ；由连铸坯经轨梁轧成200毫米X 200毫米和205毫 米X 205毫米方钢的中心疏松< 0. 5级、一般疏松< 0. 5级、中心偏析< 0. 5级，无中心缩 孔、中心裂纹、中间裂纹等其它缺陷；由200毫米X200毫米和205毫米X205毫米方钢经 冲压制成的高压气瓶未产生开裂缺陷。实施例4本实施例用于说明本发明提供的连铸方法。生产横截面尺寸为450毫米X 360毫米的34Mn2V高压气瓶用钢大方坯，连铸中间 包钢水温度1515°C，钢水经结晶器冷却后形成的凝固坯壳以0. 8米/分钟的拉速依次通过 连铸二冷段的五个冷却喷淋回路1-5 (分别为足辊段、零号段、扇形第1段、扇形第2段和扇 形第3段)进行二次冷却和拉矫区的由七个机架组成的轻压下区进行轻压下冷却水的用量使得五个阶段的冷却强度分别为343. 47升/分钟 平方米， P零号段为75. 69升/分钟·平方米，为26. 6升/分钟·平方米54. 19升/ 分钟 平方米，Pfts^ 2&为21. 28升/分钟 平方米，Piws3it^ 19. 35升/分钟 平方米)， 二次冷却区带有液芯的坯壳的表面温度在950-1050°C，从位于靠近结晶器处的二次冷却区 的带有液芯的坯壳到位于靠近拉矫区处的二次冷却区的带有液芯的坯壳在所述温度范围 内以4. 9-200C /分钟的降温速率逐渐降温，其中，带有液芯的坯壳在足辊段、零号段、扇形 第1段、扇形第2段和扇形第3段的降温速率分别为20°C /分钟，12. 3°C /分钟，7. 9°C /分 钟，5. 5°C /分钟和4. 9°C /分钟；各段间带有液芯的坯壳表面最大回热速率< 20°C /米；该拉速条件下，实施了轻压下的6个机架位置距结晶器钢水弯月面的距离分别为 21. 85米、23. 35米、24. 85米、26. 35米、27. 95米和29. 45米，压下区长度为9. 1米，总压下量 为9. 0毫米，其中，2’#机架实施的压下量为1. 3毫米(该位置钢水的凝固分率为18. 7% )， 3’#机架实施的压下量为2.0毫米(该位置钢水的凝固分率为30. 9%) ；4’#机架实施的压 下量为2. 1毫米(该位置钢水的凝固分率为46. 5% ) ；5’ #机架实施的压下量为1. 8毫米 (该位置钢水的凝固分率为64.7% )，6’#机架实施的压下量为1.2毫米(该位置钢水的凝 固分率为85. 3% ) ；7’#机架实施的压下量为0. 6毫米(该位置钢水的凝固分率为100% )。 (注因1#机架主要是通过测量1#机架处的辊缝处，确定实施轻压下前的铸坯尺寸，本身 不具有轻压下功能，总压下量是指2’ #机架、3’ #机架、4’ #机架、5’ #机架、6’ #机架和7’ #机架实施的压下量之和。)浇铸完毕后，对生产的大方坯进行表面质量和低倍组织检验，检验结果表明铸坯 振痕深度< 0. 50毫米，铸坯表面无纵裂纹和横裂纹等表面缺陷，表面无清理率达100%，铸 坯中心疏松< 1. 0级、中心偏析< 0. 5级，无中心缩孔、中心裂纹、中间裂纹等其它内部缺 陷，铸坯中心碳偏析指数为1. 01-1. 04 ；由连铸坯经轨梁轧成200毫米X 200毫米和205毫 米X 205毫米方钢的中心疏松< 0. 5级、一般疏松< 1. 0级、中心偏析< 0. 5级，无中心缩 孔、中心裂纹、中间裂纹等其它缺陷；由200毫米X200毫米和205毫米X205毫米方钢经 冲压制成的高压气瓶未产生开裂缺陷。对比例1 本对比例用于说明现有技术的连铸方法该方法为在与实施例4相同的拉速条件下以现有二冷工艺和不经过轻压下的工 艺作为对比。生产横截面尺寸为450毫米X 360毫米的34Mn2V高压气瓶用钢大方坯，连铸中间 包钢水温度为1535°C，钢水经结晶器冷却后形成的凝固坯壳以0. 5米/分钟的拉速依次通 过连铸二冷段的五个冷却喷淋回路1-5 (分别为足辊段、零号段、扇形第1段、扇形第2段和 扇形第3段)进行二次冷却冷却水的用量使得五个阶段的冷却强度分别为167. 55升/分钟 平方米， P零号s为38. 15升/分钟·平方米，Plws为14. 67升/分钟·平方米(Plwms为25. 23升 /分钟·平方米，？| 第2段为16. 1升/分钟·平方米，？_第3段为7. 6升/分钟·平方米)， 二次冷却区带有液芯的坯壳表面温度在950-1060°C，从位于靠近结晶器处的二次冷却区的 带有液芯的坯壳到位于靠近拉矫区处的二次冷却区的带有液芯的坯壳在所述温度范围内 以1. 5-14. 3°C /分钟的降温速率逐渐降温，其中，带有液芯的坯壳在足辊段、零号段、扇形 第1段、扇形第2段和扇形第3段的降温速率分别为14. 3°C /分钟，6. 40C /分钟，3. 7°C / 分钟，2. 5°C /分钟和1. 5°C /分钟；各段间带有液芯的坯壳表面最大回热速率< 30°C /米;浇铸完毕后，对生产的大方坯进行表面质量和低倍组织检验，检验结果表明铸 坯振痕深度< 0. 80毫米，部分铸坯表面存在纵裂纹缺陷，缺陷率为11. 9-28. 7%，平均为 20. 3%，铸坯中心疏松1. 5-2. 5级、中心偏析0. 5-1. 5级，中心缩孔0. 5-1. 0级、中心裂纹 0. 5-1. 5级、中间裂纹0. 5-2. 5级，铸坯中心碳偏析指数为1. 13-1. 22 ；由连铸坯经轨梁轧成 200毫米X200毫米和205毫米X205毫米方钢的中心疏松1. 5-2. 0级、一般疏松1. 5-2. 5 级、中心偏析1. 0-2. 0级，中心缩孔0-0. 5级、中心裂纹0-1. 0级、中间裂纹0-1. 0级；由200 毫米X200毫米和205毫米X205毫米方钢经冲压制成的高压气瓶产生开裂的缺陷率为 12. 6-26. 8%，平均为 19. 7%。从以上实施例1-4和对比例1的结果可以看出，使用本发明的连铸方法应用于高 压气瓶用钢大方坯的连铸中不仅能显著地减轻中心疏松、中心偏析、中心裂纹等中心缺陷， 同时还能改善由连铸坯轧制、冲压制成高压气瓶的成分均勻性，稳定和提高高压气瓶的力 学性能和使用性能。
权利要求
1.一种连铸方法，该方法包括将钢水连续地注入中间包，并从中间包连续地注入到结 晶器中，通过结晶器冷却，使钢水凝固为带有液芯的坯壳，将该带有液芯的坯壳从结晶器的 出口连续拉出，使其在二次冷却区用冷却水冷却，并在拉矫区对带有液芯的坯壳进行多次 轻压下，待全部凝固后在拉矫区的出口得到连铸坯，其特征在于将所述带有液芯的坯壳从结晶器的出口连续拉出的拉速为0. 5-0. 8米/分钟，被注入 中间包中的钢水的温度为1515-1535°C ；控制二次冷却区的带有液芯的坯壳的冷却强度，使得在二次冷却区所述带有液芯的坯 壳的表面温度为920-1050°C，并使得从位于靠近结晶器处的二次冷却区的带有液芯的坯壳 到位于靠近拉矫区处的二次冷却区的带有液芯的坯壳在所述温度范围内以3-20°C /分钟 的降温速率逐渐降温；在拉矫区，控制带有液芯的坯壳的总压下量为4. 5-9毫米，每次轻压下的压下量为 0. 6-2. 5 毫米。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，控制二次冷却区的带有液芯的坯壳的冷却强度， 使得在二次冷却所述带有液芯的坯壳的表面温度为930-1050°C，并使得从位于靠近结晶器 处的二次冷却区的带有液芯的坯壳到位于靠近拉矫区处的二次冷却区的带有液芯的坯壳 在所述温度范围内以4-20°C /分钟的降温速率逐渐降温；所述在拉矫区的多次轻压下使得带有液芯的坯壳的总压下量为6. 8-9毫米，对带有液 芯的坯壳的每次轻压下的压下量为0. 9-2. 3毫米，所述轻压下的压下率为0. 6-1. 6毫米/ 米。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述控制二次冷却区的带有液芯的坯 壳的冷却强度的方法为使二次冷却区的足辊段、零号段、扇形段的带有液芯的坯壳 的冷却强度与拉速的关系依次为P射隨=1133.8Vc2+913.8VC+348.8±8.0，P零号段= 86. 9Vc2-16. 3Vc+33. 1 士2. 4，P扇形段=Vc2+25. 2Vc+5. 8士0. 2，其中，P足棍段、P零号段和P扇形段分别 为二次冷却区的足辊段、零号段、扇形段的带有液芯的坯壳的冷却强度，单位升/分钟 平 方米；Vc为拉速，单位米/分钟。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述扇形段包括扇形第1段、扇形第2段 和扇形第3段，且使二次冷却区的扇形第1段、扇形第2段、扇形第3段的带有液芯的 坯壳的冷却强度与拉速的关系依次为P扇形第旧二 4L 3Vc2+9Vc+l6.8 士 I.5，P扇形第2段 ="35. 2Vc2+55. IVc-0. 3士0. 7，P扇形第 3段=23Vc2-3. 9Vc+7. 8士0. 3，其中，P扇形第丄段、P扇形第2 段 和Piwug分别为二次冷却区的扇形第1段、扇形第2段、扇形第3段的带有液芯的坯壳的 冷却强度，单位升/分钟 平方米；Vc为拉速，单位米/分钟。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，控制带有液芯的坯壳的压下量的方法为使 压下量与带有液芯的坯壳中心凝固分率的关系为S = -10. 5fs2+21. 57fs-2. 21 士0. 15，其 中，5为每次轻压下位置的累积压下量，fs为处于每次轻压下位置的带有液芯的坯壳中心 凝固分率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轻压下的长度为3-9.1米；所述轻压下的压 下率为小于或等于1.7毫米/米。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述轻压下的压下率为0.6-1. 6毫米/米。
全文摘要
连铸方法，该方法包括将钢水连续地注入中间包，并从中间包注入结晶器中，使钢水冷却凝固为带有液芯的坯壳，将该带有液芯的坯壳从结晶器的出口连续拉出，使其在二次冷却区再次被冷却，并在拉矫区对带有液芯的坯壳进行多次轻压下，在拉矫区的出口得到连铸坯，其中，将所述带有液芯的坯壳从结晶器的出口连续拉出的拉速为0.5-0.8米/分钟，注入中间包中的钢水温度为1515-1535℃。将本发明的方法应用于高压气瓶用钢大方坯的连铸中不仅能显著地减轻中心疏松、中心偏析、中心裂纹等中心缺陷，同时还能改善由连铸坯轧制、冲压制成高压气瓶的成分均匀性，稳定和提高高压气瓶的力学性能和使用性能，实现气瓶用钢生产工艺由模铸向连铸的顺利转变。
文档编号B22D11/16GK101992282SQ200910166518
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月17日 优先权日2009年8月17日
发明者代华云, 吴国荣, 方淑芳, 曾建华, 李桂军, 柯晓涛, 陈永 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司;攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司;攀钢集团研究院有限公司