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轻压下技术的介绍及在连铸中的应用

摘要：铸坯在连铸生产过程中很容易产生中心偏析和中心疏松缺陷，

其质量对后续的轧材产生直接的影响。在连铸方面开发了许多改善

铸坯质量的新技术，其中最为行之有效的一种便是轻压下技术。轻

压下工艺对铸坯组织结构、性能、表面质量和内部裂纹有非常大的影

响，所以了解轻压下技术的工艺原理和在连铸中的应用非常重要。

关键词：轻压下；连铸；铸坯质量

1.前言

随着市场对钢铁产品质量要求的提高,冶炼及轧制技术也得到了

不断发展。在连铸生产中，铸坯内部一般都会存在中心偏析和中心

疏松等缺陷，对后续的进一步轧制加工极为不利，因此必须解决。

尤其是在现代高效连铸提出后，以其高拉速为核心的技术，也带来

了中心偏析和疏松的进一步恶化加重。常用控制连铸坯中心偏析、中

心疏松产生的技术很多，有：凝固末端轻压下技术，凝固末端强

冷技术，低温浇注技术，电磁搅拌技术，在连铸方面开发了许多改

善铸坯质量的新技术，连续锻压技术等。其中最为行之有效的一种便

是轻压下技术。

2.轻压下技术的原理

针对铸坯凝固特性，任

何一种轻压下技术的基本思

想都是在铸坯凝固某区域施

加合适的压下量以补偿坯壳

的凝固收缩和阻止残余钢液

的横向流动。其原理如图1

所示：即一方面压下可以消

除或减少铸坯收缩形成的内

部空隙，防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯的横向流动；另一方

面，压下可以使液芯中溶质元素富集的钢液沿拉坯方向反向流动，

使溶质元素在钢液中重新分配，从而改善中心偏析情况。

在连铸坯凝固过程中,对铸坯施加外力,补偿凝固收缩并破碎已经

形成的“晶桥”,使得铸坯内的钢水可以自由地进行流动,就可以最大

程度地减少中心偏析和疏松,这就是轻压下技术的工艺原理。

3.轻压下技术的发展及分类

3.1轻压下技术的发展

轻压下技术始于20世纪70年代末、80年代初,是在20世纪70

年代辊缝收缩技术的基础上发展而来的。目前,连铸坯的轻压下有两

种含义:在铸坯凝固末端处进行的轻压下;离凝固末端较远处进行的轻

压下,又称带液芯轻压下。20世纪90年代初人们认为,传统厚板坯连

铸机轻压下的目的是消除板坯的中心偏析和中心疏松;而中厚板和薄

板坯连铸机轻压下的目的是减薄板坯厚度,提高连铸机的工艺操作性,

并能与轧机更好的匹配而取得最佳经济效益。目前,中厚板坯和薄板

坯的轻压下不仅具有这种效果,同时也是减轻中心疏松和中心偏析的

手段之一。

3.2轻压下技术的分类

在生产实践中,外力的施加有两种方式:一种是强冷,强冷也叫热

应力法,它是在凝固末期施加强冷却,使铸坯产生大的收缩率,形成收

缩力从而实现压下作用;另一种是施加机械力,施加机械力的方法有许

多,目前用的最多的就是轻压下法。轻压下法分为辊压下法和平面压

下法。

4轻压下技术的应用

轻压下技术在板坯连铸中应用非常普遍,在方坯连铸中特别是大

方坯连铸中的应用也得到了较快的发展。如韩国浦项、奥钢联,我国

的武钢、梅钢、攀钢等均采用这一技术来改善铸坯的内部质量。

中心偏析和疏松是公认的连铸生产3大质量问题之一,是影响高

端钢铁产品质量的重要因素。国内外大量的生产实践表明,轻压下技

术无论对板坯还是方坯的中心偏析都有良好的控制效果。表1为不同

厂家采用轻压下技术后的效果。

4.1中心偏析

从表1中可以看出,应用轻压下技术后各家钢铁公司的铸坯碳偏析度

均有大幅降低。如韩国浦项钢铁公司采用轻压下技术后,中心碳偏析

度从1.60降到了1.05,改善效果明显。众多厂家的统计结果也表明压

下量以及压下率对中心偏析有影响。

图2为压下量与中心碳偏析的关系图。由图2中可知,随着压下量的

增大,铸坯的中心碳偏析呈线性减少。但当压下量超过7mm后,压下

量的增加对碳偏析影响甚微,偏析度基本保持在一稳定水平。因此一

般认为7mm为最佳压下量。

图3则表明了压下率与偏析区域面积比及碳偏析度的关系。由图3中

可以看出,偏析区域面积比和碳偏析度都随压下率的增加呈递减趋势。

当压下率达到1.0~1.2mm/m时,偏析区域面积比和碳偏析度均到达较

低值,再继续提高压下率,偏析区域面积比和碳偏析度并无明显改善。

4.2中心疏松

关于轻压下技术对铸坯内部中心疏松的影响报道较少,主要集中在方

坯。攀钢的6流大方坯连铸机在应用奥钢联的轻压下技术后,铸坯中

心疏松明显减轻。如图4所示,完全消除了较为严重的2.0