輕壓下對GCr15鋼鑄坯內部質量影響試驗研究*

姚 亮，晁 霞，高云飛，劉燕霞，張志旺

（1 濟源鋼鐵公司，河南 濟源454650；2 河北工業職業技術學院材料工程系，河北 石家莊050091）

隨著用戶加工產品精度不斷提升，對鑄坯內部質量的要求日趨嚴格，走訪下游用戶發現因鑄坯中心偏析和中心疏松引起鋼材加工件拉拔性能、焊接性能、增大拉斷率等質量問題較多。以濟源鋼鐵公司1#連鑄機生產240 mm×240 mm斷面GCr15鋼連鑄坯為試驗鋼種，在對GCr15鋼固相率進行模擬的基礎上，制定輕壓下參數，通過分析各階段試驗連鑄坯低倍及碳偏析控制情況［1-5］，確定最佳試驗方案，建立合適的輕壓模型，從而減輕中心偏析和中心疏松，實現鑄坯內部質量提高。

1 試驗條件及方案

1.1 試驗條件

輕壓下試驗在240 mm×240 mm斷面GCr15鋼連鑄坯上進行，重點研究實施輕壓下技術對鑄坯質量的改善效果。

在現有連鑄機設備基礎上，對4架鉗式拉矯機及底座主體設備進行改造，采用7架牌坊式拉矯機代替4 架鉗式拉矯機，壓下輥間距1 150～1 200 mm，同時將原有的多點矯直改為連續矯直，增加相關的液壓、潤滑、冷卻等輔助系統及電氣控制系統。試驗所用連鑄機為：弧形半徑10 000 mm 的7 流弧形連鑄機，流間距為1 400 mm；結晶器銅管材質為CuAg合金，長度900 mm，斷面為240 mm×240 mm，外置結晶器電磁攪拌+凝固末端電磁攪拌；采用二次冷卻分為4 區，軋輥全水冷卻+其余氣霧冷卻。主要技術參數為：采用牌坊式動態壓下拉矯機組，開口度80～360 mm；采用7 架/流，7 對輥，上輥驅動，液壓缸驅動上輥壓下，連續矯直。

1.2 試驗方案

試驗分為3個階段，各試驗階段的輕壓下參數見表1，試驗過程拉速為0.75 m/min。

表1 各輥試驗階段輕壓下參數

2 試驗結果與討論

2.1 各試驗階段低倍組織分析

圖1 為GCr15 鋼未輕壓下和輕壓下低倍組織，表2為輕壓下各階段的低倍組織。從圖1和表2可以看出，輕壓下投用后低倍中心疏松級別改善不大，但中心縮孔有明顯改善，尤其是壓下量14 mm的第二階段試驗，≤0.5 級中心縮孔達到了100%。第二階段低倍仍有個別試樣有縮孔；為改善縮孔，第三階段將壓下量增大至16 mm，但未取得理想效果。綜合分析，第二階段低倍數據最好。

2.2 各試驗階段中心碳偏析控制情況

表3為輕壓下各階段的偏析情況，從表中分析可以看出，第一階段從1#輥開始壓下，最大壓下量為12 mm。試樣的中心碳平均偏析指數由1.13 降到1.10，最大偏析指數由1.31 降到1.28；第二階段將3#輥壓下量降低至11 mm，4#輥增大至14 mm，其余壓下量不變。試樣的中心偏析合格率由42.9%提高到72.7%，中心碳平均偏析指數由1.10 降低到1.04，最大偏析指數由1.28降低到1.22；第三階段3#輥壓下12 mm，4#輥增大至16 mm，試樣的中心偏析合格率由72.7%降低到42.9%，中心碳平均偏析指數由1.04增加到1.11，最大偏析指數由1.22增大到1.39?？梢钥闯?，隨著輕壓下壓下量的增加，尤其是第二階段當最大壓下量達到14 mm時，中心偏析合格率達72.7%，最大偏析指數僅為1.04，明顯地改善了鑄坯中心碳偏析的問題。第3 階段壓下量達到16 mm后，偏析指數明顯升高。

圖1 GCr15未輕壓下和輕壓下低倍照片

表2 輕壓下各階段的低倍組織

表3 輕壓下各階段的偏析情況

綜上看出，第二階段試驗方案得到的GCr15鑄坯質量是最優的。通過在三個階段試驗，最終確定最佳輕壓模型參數見表4，拉速為0.75 m/min。

3 結 論

3.1 總壓下量為14 mm，拉速為0.75 m/min，過熱度為28 ℃時，軸承鋼GCr15 低倍疏松≤1.5 級和縮孔≤0.5 級比例均達到100%，有效改善了中心疏松和中心縮孔。

3.2 總壓下量為14 mm，拉速為0.75 m/min，過熱度為28 ℃時，軸承鋼GCr15 中心碳偏析合格率由28.61%提高到72.7%，中心碳平均偏析指數由1.13降到1.04，最大偏析指數由1.31 降到1.22，較好地解決了中心碳偏析。

3.3 現場生產實踐證明，240 mm×240 mm GCr15鋼實施輕壓下以后，有效改善了鑄坯中心偏析、中心疏松和中心縮孔，提高了鑄坯質量。

表4 最佳輕壓下參數