連續矯直技術在板坯連鑄的應用分析

劉峰

摘 要：連續矯直技術是連續鑄鋼領域一項重要的板坯連鑄技術，能有效緩解板坯中間裂紋發生，提升板坯連鑄效率。本文對連續矯直技術在板坯連鑄中的應用進行了分析。

關鍵詞：板坯連鑄；連續矯直；輥列

1 引言

隨著連鑄技術的快速發展，越來越重視對高效連鑄技術的研究和應用。“高拉速”是實現高效連鑄的關鍵，高拉速條件下，連鑄機矯直類型大多是處于帶液芯矯直狀態， 對于液芯矯直時兩相區的允許值有著嚴格的要求，要求相應的變形率和變形速率要恒定控制在允許值范圍內，連鑄機的矯直技術必須不斷的創新和發展。當前連續矯直技術得到了快速發展和應用，多點矯直技術中每個矯直輥處應變速率大的問題得到了有效解決，相比于單點矯直技術，矯直裂紋的發生率大大降低甚至杜絕。本文對連續矯直技術在板坯連鑄的應用進行了分析探討。

2 連續矯直技術概述

2.1 連鑄坯生產特點

連鑄坯生產過程中需要借助連鑄機來完成，連鑄機包括弧形、直弧形和橢圓形連鑄機三種形式，生產過程中要使鑄坯的模型由弧形或特定曲線變形變成直線型從而進行水平方向的輸送，就需要使用連鑄坯連續矯直技術，能有效減少矯直過程中的內部裂紋，所以科學控制鑄坯應力-應變狀態的矯直方式至關重要。早期低速連鑄機在鑄坯矯直點前已經凝固，鑄坯矯直時會產生較大的矯直應力而發生變形，內弧側鑄坯受拉應力影響產生拉伸變形，外弧側鑄坯因壓縮應力影響出現壓縮變形。當前使用的高速連鑄機，鑄坯矯直時液芯沒有完全凝固，在固液兩相區界面容易產生矯直裂紋，所以選用合理有效的矯直方式，對提高鑄坯產品質量至關重要。

2.2 連鑄矯直技術的發展

連鑄坯矯直技術經過了單點矯直技術、多點矯直技術、連續矯直技術三個發展階段，促進了連鑄生產的快速發展。多點矯直技術利用連鑄機液芯對多點板坯進行連鑄，拉坯速度、板坯連鑄效率和矯直效率大大提高。但鑄坯矯直時矯直點上匯聚了所有應力、應變，應變速率達到峰值時高拉速狀態下，在固液兩相界面處，容易產生矯直裂紋，影響多點矯直的精準度。連續矯直技術在多點矯直技術的基礎上進行了創新，多點矯直技術中因矯直輥處較大應變突變造成較大峰值的現象得到改善，整個矯直區內鑄坯應變ε實現了連續變化，應變速率和鑄坯產生裂紋的應變ε大大降低，板坯矯直效率和精準度大大提高。

3 連續矯直技術在板坯連鑄中的應用分析

連續矯直技術在板坯連鑄的應用主要指的是連鑄機改造中的應用，以某鋼廠作為連續矯直技術應用對象，進行分析。連鑄機設計技術要依托連續彎曲和矯直方法兩種基本技術，使用較多的是奧鋼聯漸進彎曲和矯直技術，但在某鋼廠的設計應用中，發現連續彎曲和矯直技術存在一些不足，比如出現了彎曲曲線與矯直曲線曲率變化是非線性的問題，使鑄坯在彎曲和矯直過程中，出現應變速率ε峰值交高，不能有效預防鑄坯固液兩相區界面裂紋的產生。采用單純的連續矯直技術，能使板坯連鑄中的應變速率ε峰值有效降低，板坯連鑄效率提高。因此該鋼廠應用“等應變速率固定輥連續矯直技術”原理對連鑄機實行技術改造。

3.1 改造應用的原理

通過傳統方法將單點或多點矯直進行改造，實現連續矯直和鑄機高度改變；改造中如果要使原鑄機基本圓弧半徑大小和水平半徑標高維持不變的高度，自然就要改變鑄機的水平出坯輥道面標高，造成改造難度和工程量的增加。一般鋼廠改造過程中都是進行整體改造，改變圓弧半徑大小和水平半徑標高，這就需要借助連續矯直技術原理。具體改造過程中，首先要控制連鑄機的外弧基準線，經過向外弧側移動改變鑄機高度，然后將調整連鑄機的基本圓弧半徑大小和水平半徑標高到合適位置，科學合理的調整變形區長度，較好的改進連續彎曲和矯直方法中存在的不足，提高連鑄機板坯連鑄效率和連續矯直的精準度。

3.2 具體改造實踐

以雙流板坯連鑄機改造為例，連鑄機內一般5點彎曲和5點矯直，難以適應當前對連鑄生產的現實需求，結合當前的等應變速率固定輥連續矯直技術原理的應用，將原有的彎曲矯直進行改造，實現連續彎曲矯直，提高板坯連鑄效果。板坯連鑄機具體改造中，要使用連鑄機輥列曲線，包括連續彎曲和連續矯直兩個連續曲線段，能對特殊曲線和專用對弧樣板進行設計，科學調整原矯直段各輥子，將連鑄機的彎曲矯直改進成連續彎曲矯直，保持了原板坯連鑄機中原直線段長度和位置的原樣，而且使連鑄機的水平段和出坯輥道標高沒有改變，大大簡化了改造流程，節省了技改費用。改造過程中，保證了連鑄機生產的連續性，實現了邊生產邊改造的目標。

3.3 改造過程中的設計參數

對板坯連鑄機進行連續矯直改造，需要使用矯直曲線曲率變化率等重要參數，對高溫下材料的高溫蠕變和應力松弛特性進行顯示。經過有關研究顯示，鑄坯溫度與金屬的蠕變速度和應力松弛速度成正比例關系，金屬蠕變速度和應力松弛速度隨著鑄坯溫度的增高而加快，特別是應力松弛速度增長的很快，幾乎是傳統矯直的十倍左右，改造中用曲線光滑連接，能保證鑄坯應變速率小于許用值處于恒定狀態。對矯直曲線曲率變化率分析可知，板坯連鑄機改造應用連續矯直技術要先對連續矯直曲線相關參數進行科學的設計并計算出許用值，根據鑄坯應變速率小于許用值的恒定原理，對矯直曲線曲率變化率進行科學的調整，使連接點處曲率的連續并基本線性變化得到保證，確保提高板坯連鑄效率。

4 結語

通過鋼廠對板坯連鑄機改造應用連續矯直技術的實踐表明，能有效提高連鑄機的連鑄效率和板坯質量，鑄坯硫印圖顯示效果和連鑄機矯直效率和精準度均有一定程度的提高。經過實踐運行狀況的監測，改造后的板坯連鑄機能保持良好運行狀態，并且能有效的降低板坯間裂紋發生率，設備運作效率和連鑄生產效率更高，運作狀態和連鑄設備質量更穩定，進一步顯示了連續矯直技術在板坯連鑄中有著重要的應用價值。

參考文獻：

[1] 齊歡明.板坯連鑄新型連續彎曲矯直曲線的設計與分析[D].燕山大學，2017.

[2] 何曉楠.板坯連續矯直過程鼓肚變形的研究[D].燕山大學，2016.

[3] 孫彥超.連鑄板坯凝固傳熱及矯直過程中的力學行為分析[D].燕山大學，2011.

[4] 王鐵剛，陳智勇，李憲奎，滿媛.連續矯直技術在板坯連鑄中的應用[J].連鑄，2010（5）：9～11.