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1、40Cr连铸大方坯配水优化方案分析程常桂2010.09Date1报告主要内容p40Cr连铸配水研究背景p现有工艺条件下结晶器热流密度分析p连浇条件下铸坯的温度分布p结晶器/二冷区水量优化方案分析p结论Date21 40Cr连铸配水研究背景 40Cr大方坯在轧制过程中易出现开坯开裂现象，对开坯 开裂进行分析，导致开裂的原因可能与连铸配水不合理 ，铸坯表面回热速率过大有关。 二冷制度不合适，铸坯出现回热，引起局部奥氏体晶粒 长大，这些粗大的晶粒组织在出坯后若冷却速度过快就 会产生粗大的魏氏体组织，使钢的力学性能变差。 二冷制度不合理，铸坯内部积聚应力，产生中间裂纹， 作为诱因，在随后的快速冷却收缩
2、、吊运碰撞、切割、 再加热等不利条件下形成开裂。Date31 40Cr连铸配水研究背景 40Cr方坯轧制成棒材后，对棒材横断面取样分析，发现 方形偏析缺陷。根据文献调研，方形偏析有两种解释机理 。 在合金结构钢的模铸中，发现钢锭上部的倒V形偏析是引 起轧制成品方形偏析的原因。研究中，我们曾对坯头取样 分析发现V形偏析，但在连浇情况下还未取样。V形偏析 可能是40Cr棒材方形偏析的根源。 从控制V形偏析的角度来看，也需要对二冷配水进行优化 。Date4报告主要内容p40Cr连铸配水研究背景p现有工艺条件下结晶器热流密度分析p连浇条件下铸坯的温度分布p结晶器/二冷区水量优化方案分析p结论Date5
3、2 现有工艺条件下结晶器热流密度分析 结晶器热流密度分析计算拉速 m/min宽宽面水流 量 l/min窄面水流 量 l/min宽宽面进进出 水温差 窄面进进出 水温差 宽宽面热热流密 度 J/cm2/s窄面热热流密 度J/cm2/s窄/宽热宽热 流密度比 值值0.5140511994.14.482.387.51.0630.73140211475.46108.2114.21.0550.8140012005.26.2110123.41.122注：0.5m/min为炉号241007143参数；拉速0.73m/min为炉号241007153/154参数Date62 现有工艺条件下结晶器热流密度分析 由
4、上可知，结晶器窄面冷却水量降低5%10%，结晶器 宽面水量不变，可以满足凝固坯壳厚度要求。 2010年9月6日的调水实验中，结晶器窄面水量减小了 5%，未发生漏钢事故。 从降低二冷一区表面回热速率的角度上来看，结晶器热 流密度还有往下降的余地。Date7报告主要内容p40Cr连铸配水研究背景p现有工艺条件下结晶器热流密度分析p连浇条件下铸坯的温度分布p结晶器/二冷区水量优化方案分析p结论Date83 连浇条件下铸坯的温度分布 拉速为0.73m/min，8号配水表下铸坯温度分布：Date93 连浇条件下铸坯的温度分布 二冷水温为25条件下，二冷各区表面回热度及回热速 率： 二冷一区头头部宽宽面回
5、热热度11.18回热热速率143.35窄面回热热度18.56回热热速率190.45二冷二区头头部宽宽面回热热度66.51冷却速率147.86窄面回热热度81.03冷却速率152.85二冷三区头头部宽宽面回热热度37.31回热热速率53.226窄面回热热度39.78回热热速率53.941二冷四区头头部宽宽面回热热度45.18回热热速率27.211窄面回热热度12.96回热热速率22.439Date103 连浇条件下铸坯的温度分布 拉速0.73m/min，水温分别为25、15 、5 条件下 二冷一区回热度及回热速率比较：二冷水温宽宽面回热热宽宽面回热热速率/m 窄面回热热度 窄面回热热度率/m 2
6、511.18143.354818.56190.44691510.13143.305117.33187.172659.14133.909616.13183.877Date113 连浇条件下铸坯的温度分布 拉速0.73m/min，水温分别为25、15 、5 条件下 二冷二区回热度及回热速率比较：二冷水温宽宽面回热热宽宽面回热热速率/m 窄面回热热度 窄面回热热度率/m 2566.51147.8681.03152.851566.74149.9981.32155.54566.99152.2381.63155.41Date123 连浇条件下铸坯的温度分布 拉速0.73m/min，水温分别为5条件下二冷一
7、、二区宽 面/窄面凝固坯壳厚度比较：结晶器出口、二冷 一区出口、二冷二 区出口坯壳厚度差 分别为0.98mm、 1.25mm、1.47mmDate133 连浇条件下铸坯的温度分布 拉速0.73m/min，水温分别为25、15 、5 条件 下二冷一、二区凝固坯壳厚度比较：Date143 连浇条件下铸坯的温度分布 上述计算结果表明：p原有结晶器窄面水量降低5%之后（9月6日配水 试验），二冷一区、二区铸坯窄面回热速率仍然很大 。p二冷区水温对铸坯凝固坯壳厚度及回热速率的 影响不是很明显。p窄面坯壳厚度比宽面坯壳厚度厚约 0.981.251.47mm（对应结晶器出口、二冷一区出口 、二冷二区出口），
8、结晶器窄面水流密度仍然有进一 步减小的余地。Date15报告主要内容p40Cr连铸配水研究背景p现有工艺条件下结晶器热流密度分析p连浇条件下铸坯的温度分布p结晶器/二冷区水量优化方案分析p结论Date164 结晶器/二冷区水量优化方案分析4.1 v073结晶器热流密度降低5%，其它条件不变（1）拉速为0.73m/min，二冷一区、二区宽、窄面回热度及 回热速率。二冷一区（v=0.73m/min）宽宽回热热度-回热热速率- 窄回热热度2.64回热热速率67.39二冷二区（v=0.73m/min）宽宽回热热度64.29回热热速率153.79窄回热热度78.53回热热速率160.72二冷一区（原始）
9、宽宽面回热热度11.18回热热速率143.35窄面回热热度18.56回热热速率190.45二冷二区（原始）宽宽面回热热度66.51冷却速率147.86窄面回热热度81.03冷却速率152.85Date174 结晶器/二冷区水量优化方案分析（2）拉速为0.73m/min结晶器热流不变、减小5%、拉速为 0.5m/min宽面中心坯壳厚度对比1）结晶器出口处， v073结晶器热流减5% ，坯壳厚度减薄 0.78mm，但比v05厚 2.25mm。2）二冷一区出口处， 坯壳减薄0.62mm，比 v05薄1.33mm。3）二冷二区出口处， 坯壳减薄0.52mm。Date184 结晶器/二冷区水量优化方案分
10、析（3）拉速为0.73m/min结晶器热流不变、减小5%、拉速为 0.5m/min窄面中心坯壳厚度对比1）结晶器出口处v073结 晶器热流减5%，坯壳厚 度减薄0.954mm，但比 v05厚0.566mm。2）二冷一区出口处，坯 壳减薄1.03mm，比v05 薄1.9mm。3）二冷二区出口处，坯 壳减薄0.52mm。Date194 结晶器/二冷区水量优化方案分析（4）拉速为0.73m/min，结晶器热流密度减小5%，二冷一 区水量减10%，加到二冷二区上铸坯回热比较。二冷一区宽宽面回热热度1.92回热热速率65.21001窄面回热热度7.33回热热速率120.0131二冷二区宽宽面回热热度53
11、回热热速率148.3707窄面回热热度65.8回热热速率154.6973二冷一区（原始）宽宽面回热热度11.18回热热速率143.35窄面回热热度18.56回热热速率190.45二冷二区（原始）宽宽面回热热度66.51冷却速率147.86窄面回热热度81.03冷却速率152.85Date204 结晶器/二冷区水量优化方案分析（5）拉速为0.73m/min，结晶器热流密度减小5%，二冷一 区水量减10%，加到二冷二区上铸坯宽面中心坯壳厚度比 较。1）二冷一区出口处， 坯壳减薄0.22mm。2）二冷二区出口处， 坯壳减薄0.06mm。Date214 结晶器/二冷区水量优化方案分析（6）拉速为0.7
12、3m/min，结晶器热流密度减小5%，二冷一 区水量减10%，加到二冷二区上铸坯窄面中心坯壳厚度比 较。 1）二冷一区出口处， 坯壳减薄0.15mm。2）二冷二区出口处， 坯壳减薄0.7mm。Date224 结晶器/二冷区水量优化方案分析4.2 v073结晶器窄面水流密度降低10%，其它条件不变（1）拉速为0.73，结晶器热流减10%，铸坯回热情况 二冷一区没有出现回热，二冷二区仍有回热。二冷二区宽宽回 热热 度62. 3 1回热热 速 率163.20 49窄回 热热 度76. 0 9回热热 速 率167.30 8Date234 结晶器/二冷区水量优化方案分析（2）拉速为0.73，结晶器热流减
13、10%，铸坯宽面中心坯壳 厚度分布情况1）结晶器出口处，v073 结晶器热流减10%比减 5%坯壳厚度减薄 1.06mm，比v05厚 1.19mm。2）二冷一区出口处， v073减10%比减5%坯壳 减薄0.87mm，比v05薄 2.2mm。3）二冷二区出口处， v073减10%比减5%坯壳 减薄0.69mm。比v05薄 3.89mm。Date244 结晶器/二冷区水量优化方案分析（3）拉速为0.73，结晶器热流减10%，铸坯窄面中心坯壳 厚度分布情况1）结晶器出口处v073结 晶器热流减10%比减5%坯 壳厚度减薄0.796mm，比 v05厚0.23mm。2）二冷一区出口处， v073减10
14、%比减5%坯壳 减薄0.62mm，比v05薄 2.61mm。3）二冷二区出口处， v073减10%比减5%坯壳 减薄0.74mm。比v05薄 4.64mm。Date254 结晶器/二冷区水量优化方案分析4.3 拉速为0.5m/min条件下回热及坯壳厚度分布情况 （1）结晶器热流不变，二冷一区减小10%、20%，加到 二冷二区上的回热情况。二冷二区（一区减10%）宽宽面回热热度78.63回热热速率197.8113窄回热热度94.86回热热速率202.548二冷二区（一区减20%）宽宽回热热度64.42回热热速率189.9361窄回热热度78.72回热热速率193.9713Date264 结晶器/
15、二冷区水量优化方案分析 （2）结晶器热流不变，二冷一区减小10%、20%，加到 二冷二区上的宽面中心坯壳厚度情况。1）二冷一区出口处， 减10%坯壳减薄 0.42mm，减20%坯壳 薄0.75mm。2）二冷二区出口处， 减10%坯壳减薄 0.028mm，减20%坯壳 薄0.093mm。Date274 结晶器/二冷区水量优化方案分析 （3）结晶器热流不变，二冷一区减小10%、20%，加到 二冷二区上的窄面中心坯壳厚度情况。1）二冷一区出口处， 减10%坯壳减薄 0.31mm，减20%坯壳 薄0.63mm。2）二冷二区出口处， 减10%坯壳减薄 0.64mm，减20%坯壳 薄0.04mm。Date
16、285 结论5 结论 连浇炉中，拉速为0.73m/min条件下，结晶器出口、二冷 一区、二区出口坯壳窄/宽面厚度差分别为0.98mm、 1.25mm、1.47mm，窄面凝固坯壳比宽面厚。 结晶器窄面冷却水量降低5%10%，结晶器宽面水量不 变，可以满足凝固坯壳厚度要求。 原有结晶器窄面水量降低5%之后（9月6日配水试验）， 二冷一区、二区铸坯窄面回热速率分别为190.45/m、 152.85 /m，比宽面回热速率高（143.35 /m 、147.86 /m ）。Date295 结论 V073条件下，结晶器热流密度再降低5%，二冷一区宽面没 有出现回热，窄面回热速率可以接受（ 67.39 /m ）。二 冷二区回热速率有所增加。 V073条件下，结晶器热流密度降低5%，二冷一区水量降 10%，加到二冷二区上，二冷一区宽面回热速率为 65.21001/m，窄面回热速率为120.0131/m，二
