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液芯压下技术是薄板坯连铸工艺普遍采用的关键技术之一,针对其对薄板坯凝固组织及溶质元素再分布具有重要影响,结合马钢CSP连铸机液芯压下现场试验,以典型钢种SPHC为研究对象,通过对薄板坯凝固组织的观察、溶质元素分布和中心区域致密度的分析,研究了连铸拉速、二冷比水量、液芯总压下量及压下量分配等工艺参数对连铸低碳钢(SPHC)薄板坯一次枝晶间距、二次枝晶间距、溶质元素(C、Si、Mn、P、S)偏析及中心区域致密度的影响,研究结果如下:
1)在马钢现有装备条件下,液芯总压下量达到30mm时,连铸低碳钢(SPHC)薄板坯没有内部裂纹,质量良好。
2)薄板坯一次枝晶间距随扇形1、2段比水量增大而减小,并随拉速增大而减小,而与液芯总压下量及压下分配的关系不明显。拉速为4.0m/min,总压下量为20mm时,扇形1、2段表观比水量由1.30L/kg增大到1.69L/kg,铸坯内弧5~30mm内,一次枝晶间距减小0~30μm;拉速为4.6m/min,总压下量为25mm时,扇形1、2段表观比水量由1.30L/kg增大到1.69L/kg,铸坯内弧5~30mm内,一次枝晶间距减小0~20μm。扇形1、2段表观比水量为1.30L/kg,总压下量约为20mm时,拉速由3.5m/min增大到4.0m/min,铸坯内弧5~30mm内,一次枝晶间距减小10~40μm。
3)薄板坯中心部位二次枝晶间距随扇形2段压下量增大而增大。当扇形2段压下量由0mm增大到15mm时,中心部位二次枝晶间距由160μm增大到180μm。
4)薄板坯溶质元素(C、Si、Mn、P、S)最大偏析位置在薄板坯中心区域,偏析度与拉速、扇形1、2段比水量、总压下量等工艺参数无明显关系。其中C、P、S元素偏析较严重,Si、Mn元素偏析较轻。当总压下量为30mm时,C元素偏析度急剧增大。对结晶器出口厚90mm的铸坯,总压下量不超过25mm,C元素统计偏析度不大于0.1196;总压下量增至30mm时,C元素统计偏析度增大到0.2067。
5)薄板坯中心致密度与拉速、扇形1、2段比水量、总压下量等工艺参数无明显关系。对结晶器出口厚90mm的铸坯,总压下量为18mm时,铸坯中心区域致密度为0.9679;总压下量为20mm时,铸坯中心区域致密度约为0.9544;总压下量为25mm时,铸坯中心区域致密度为0.9556;当总压下量增至30mm时,铸坯中心区域致密度降低到0.9424。
6)薄板坯连铸过程中,二冷比水量的设定没有考虑到液芯压下工艺对其的影响,通过在二冷水量计算式中添加与液芯压下工艺相关的修正系数f(R1,D0)对其进行修正,以改善薄板坯凝固组织,从而提高铸坯质量。修正系数为:f(R1,D0)=1-R1/D0