一种控制和改善模具钢连铸厚板坯内部质量的工艺

摘要

本发明涉及一种控制和改善模具钢连铸厚板坯内部质量的工艺，通过连铸机垂直段、弯曲段及矫直段水量的控制，所述垂直段水流量控制在12～19m

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制和改善模具钢连铸厚板坯内部质量的工艺，特别是控制和改善厚度大于260mm厚板坯内部质量的工艺。 

背景技术

模具钢大致可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢，用于锻造、冲压、切型、压铸等。对于高品质模具钢，对钢板的厚度和性能都有较高的要求，这就要求连铸坯有较大的厚度和良好的内部质量质量。与普通厚度板坯相比，由于坯料厚度较大，厚板坯传热受到限制，更易出现内部缺陷。厚板坯内部缺陷主要有内部裂纹、偏析、疏松和缩孔等。 

在凝固过程，弯曲、矫直和辊子压力的作用造成固液界面开裂产生内部裂纹。钢种的高温热塑性和应力是连铸坯内部裂纹产生的两个原因。在轧制时，连铸坯采用足够的压缩比，内部裂纹一般可以焊接，因此，对一般用途钢种的钢材来说，不影响其使用性能。然而，裂纹比较严重的情况下，虽然平行裂纹方向钢材的使用性能影响不大，但是对垂直裂纹方向钢材的使用性能有严重的影响。 

中心偏析是凝固过程中溶质元素在固相和液相中再分配的结果，铸坯中心元素不均匀，恶化机械性能，降低韧性。若C、S、P的中心偏析严重，铸坯轧后冷却时在产品中产生马氏体和贝氏体的转变产物，对氢脆裂纹非常敏感，同时铸坯中心偏析区粗大的沉淀物，加速了中心裂纹的扩展。 

连铸坯中心线上出现的小孔隙称为中心疏松。中心疏松的产生与凝固收缩有关，在铸坯凝固末期，钢水粘度增大，凝固晶粒之间液态通道变细，钢液很难经过细小通道给予补充，同时由于残余气体和杂质存在，在连铸坯中心形成中心疏松。 

在凝固末期，当生长较快的柱状枝晶相连接时，或者是游离的结晶碎片下落到柱状晶前沿被捕捉，在铸坯中心出现“搭桥”现象，阻止了上面的钢水向下流动，在铸坯中心产生了缩孔。 

中心疏松和缩孔往往与中心偏析伴随发生，并可能引发内部裂纹。在厚板坯生产，中心疏松、缩孔和内部裂纹尤为严重，采用厚板坯生产较厚钢板时，采用通常的轧制压缩比难以确保板的品质，采用超声波探伤仪就可检到测内部缺陷。 

为了控制和改善铸坯内部质量，电磁搅拌和轻压下技术得到了广泛的应用，但是随着连铸坯的厚度不增加，控制和改善铸坯内部质量的难度增大，电磁搅拌和轻压下难以满足高质量厚板坯生产要求。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提出一种控制和改善模具钢连铸厚板坯内部质量的工艺，特别是厚度大于260mm厚板坯内部质量，通过连铸机垂直段、弯曲段及矫直段水量的控制，结合在凝固终点附近实施与板坯厚度相关的压下量来控制和改善厚板坯内部质量。 

本发明通过下列技术实现：本发明提供一种控制和改善模具钢连铸厚板坯内部质量的工艺，通过连铸机垂直段、弯曲段及矫直段水量的控制，所述垂直段水流量控制在12～19m³/h；在弯曲段内弧水流量控制在18～26m³/h，外弧水流量控制在20～28m³/h；在矫直段内弧水量控制在4～7m³/h之间，外弧水量控制在6～10m³/h之间，矫直区间铸坯温度900～1100℃；在板坯凝固终点附近，固相率在0.85～0.95之间一个扇形段内实施（2～4%）×h的压下量，其中h为铸坯厚度。 

本发明的进一步限定技术方案，前述控制和改善连铸模具钢厚板坯内部质量的工艺，通过连铸机垂直段、弯曲段及矫直段水量的控制，所述垂直段水流量控制在15m³/h；在弯曲段内弧水流量控制在20m³/h，外弧水流量控制在22m³/h；在矫直段内弧水量控制在6m³/h之间，外弧水量控制在8m³/h之间。 

进一步的，前述控制和改善连铸模具钢厚板坯内部质量的工艺，在板坯凝固终点附近，固相率在0.85～0.95之间一个扇形段内实施2.6%×h的压下量，其中h为铸坯厚度。 

本发明具有下列优点和效果：（1）通过控制垂直段和弯曲段内外弧水流量，降低铸坯冷却过程的回温，减少或消除由于热应力产生的裂纹；（2）通过控制矫直段内外弧水流量，控制矫直区间铸坯温度在第Ⅱ脆性区之外，减少或消除由于矫直产生裂纹；（3）在凝固重点附近，实施一个扇形段压下，可以使压下力传递到铸坯中心，控制和改善厚板坯中心偏析、中心疏松和缩孔；（4）施加的压下量与板坯的厚度相关，可以适应不同厚度规格和钢种的板坯控制和改善内部质量的要求。 

具体实施方式

实施案例1

本实施例提供一种规格为260mm×2500mm模具钢连铸坯采用本发明的方法，钢种主要成分如下表。

  

中间包过热度在10～30℃之间，拉速0.7~0.9m/min，垂直段水量为15m³/h，弯曲段内、外弧水量分别为20m³/h和22m³/h，矫直段内、外弧水量分别为6m³/h和8m³/h，固相率在0.85～0.95之间，在一个扇形段内实施压下，压下量为铸坯厚度的2.6%，即为（2.6%×260），铸坯内部质量得到显著改善，没有发现明显的内部裂纹和缩孔，中心偏析评级为C类0.5，中心疏松为0.5。

实施案例2

本实施例提供一种对320mm×2500mm模具钢连铸坯采用本发明的方法，钢种主要成分与实施案例1相同。

中间包过热度在10～30℃之间，拉速0.6~0.75m/min，垂直段水量为12m³/h，弯曲段内、外弧水量分别为18m³/h和20m³/h，矫直段内、外弧水量分别为6m³/h和8m³/h，固相率在0.85～0.95之间，在一个扇形段内实施压下，压下量为铸坯厚度的3.2%，即为（3.2%×320），铸坯内部质量得到显著改善，没有发现明显的内部裂纹和缩孔，中心偏析评级为C类0.5，中心疏松为0.5。 

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。