第3期 景财良等：高品质车轮钢二冷区冷却方式 ·279· 了比较.根据结果讨论了目前更适合车轮钢圆坯生 直段保温罩. 产的二冷方式，为生产高品质、低成本车轮钢提供参 笔者首先统计了74炉车轮钢的连铸生产参数， 考和借鉴 根据统计结果选取了有代表性的实验炉次，其拉速 为0.45m·min,浇铸温度为1520℃，根据下式回 1 实验参数 计算出其过热度为40℃： 马钢生产的CL60车轮钢主要化学成分与力学 T=538+{44-21[%C]+52[%C]2+ 性能参数如表1所示.其主要设备和工艺如下：(1) 4.8[9%Mn]+13[%Si]+30[%P]+ 全弧五机架三点矫直连铸机：(2)26t三流T型中 30[%S]+1.5[%Cr]+4.3[%Ni]}.(1) 间包；(3)断面尺寸中380mm圆坯结晶器；(4)外置 为消除其他工艺参数和现场状况的干扰，本实 式结晶器电磁搅拌(M-EMS);(5)大包长水口+氩 验选取该炉次的I、Ⅲ流作对比，其中I流采用气雾 封+浸入式水口+结晶器保护渣保护浇注：(6)矫 冷却，Ⅲ流采用全水冷却，冷却参数如表2所示 表1CL60车轮钢主要化学成分与力学性能回 Table 1 Main chemical composition and mechanical properties of C160 wheel steel (C)/% w(Si)/% w(Mn)/% w(P)/% o(S)1% 屈服强度/MPa抗拉强度IMPa 延伸率/% 0.62 0.22 0.69 0.022 0.021 590 955 16 表2I、Ⅲ流冷却参数 Table 2 Cooling parameters of continuous casting processes for Strands I andl 结晶器参数 二冷区水流量/(L'min-) 流号 压力/MPa 流量/(L·mint) 温度/℃ 温差/℃ 足辊 I段 Ⅱ段 Ⅲ段 1流 0.739 3635 34.3 3.2 26 29 21 3 Ⅲ流 0.739 3624 34.2 3.1 27 42 27 在该炉次浇铸后的I、Ⅲ流的第三块铸坯断面 100 上切取厚度为30mm的圆饼试样，用于凝固组织检 0 测和C、S偏析化验分析 0 2结果与讨论 西 40 2.1对铸坯表面温度的影响 0 20 铸坯在弯矫过程中的表面温度，直接关系着矫 10 直裂纹的产生概率.为避免其在第二脆性区产生矫 50060070080090010001100120013001400 温度℃ 直裂纹，需确保铸坯表面温度在矫直过程中处于高 温塑性区.通过对车轮钢试样在变形率为1×10~3· 图1车轮钢高温塑性曲线 Fig.I High temperature plasticity curve of the wheel steel s-1下进行拉伸试验测试00（图1），在900~1250℃ 温度范围内，试样面缩率均在40%以上，具有比较 本达到了相同的效果.虽然在保温段，使用全水冷 好的塑性.考虑到实验误差和安全系数，认为在车 却的Ⅲ流铸坯表面温度回升较大，达到了45℃左 轮钢连铸生产过程中，需控制铸坯矫直段表面温度 右，而采用气雾冷却的I流铸坯表面温度在保温段 高于950℃，以避免产生矫直裂纹. 回温只有30℃左右，但是两流在矫直段的铸坯表面 用激光红外测温仪对该炉次I、Ⅲ流二冷区的 温度均大于950℃，处于高温塑性区，都属于合理 各冷却段和矫直段进行了铸坯表面温度测定，结果 范围. 见图2.铸坯表面温度在二冷区变化趋势大体相同， 2.2对凝固组织的影响 都是由高向低：I流铸坯的表面温度变化略微平缓， 首先将I、Ⅲ流所取的Φ380mm圆饼试样进行 且略高于Ⅲ流，但总体差别并不大，说明气雾冷却并 表面机械磨光，然后将其磨光面辐射加热至80℃左 没有明显体现出其优势，就现行的冷却制度而言，基 右，并用体积比为4：1的HCI与HNO3混合溶液均匀第 3 期 景财良等: 高品质车轮钢二冷区冷却方式 了比较． 根据结果讨论了目前更适合车轮钢圆坯生 产的二冷方式，为生产高品质、低成本车轮钢提供参 考和借鉴． 1 实验参数 马钢生产的 CL60 车轮钢主要化学成分与力学 性能参数如表 1 所示． 其主要设备和工艺如下: ( 1) 全弧五机架三点矫直连铸机; ( 2) 26 t 三流 T 型中 间包; ( 3) 断面尺寸 380 mm 圆坯结晶器; ( 4) 外置 式结晶器电磁搅拌( M--EMS) ; ( 5) 大包长水口 + 氩 封 + 浸入式水口 + 结晶器保护渣保护浇注; ( 6) 矫 直段保温罩． 笔者首先统计了 74 炉车轮钢的连铸生产参数， 根据统计结果选取了有代表性的实验炉次，其拉速 为 0. 45 m·min － 1 ，浇铸温度为 1 520 ℃，根据下式［9］ 计算出其过热度为 40 ℃ : TL = 538 + { 44 － 21［% C］+ 52［% C］2 + 4. 8［% Mn］+ 13［% Si］+ 30［% P］+ 30［% S］+ 1. 5［% Cr］+ 4. 3［% Ni］} ． ( 1) 为消除其他工艺参数和现场状况的干扰，本实 验选取该炉次的Ⅰ、Ⅲ流作对比，其中Ⅰ流采用气雾 冷却，Ⅲ流采用全水冷却，冷却参数如表 2 所示． 表 1 CL60 车轮钢主要化学成分与力学性能［2］ Table 1 Main chemical composition and mechanical properties of CL60 wheel steel w( C) /% w( Si) /% w( Mn) /% w( P) /% w( S) /% 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/% 0. 62 0. 22 0. 69 0. 022 0. 021 590 955 16 表 2 Ⅰ、Ⅲ流冷却参数 Table 2 Cooling parameters of continuous casting processes for Strands Ⅰ and Ⅲ 流号 结晶器参数 二冷区水流量/( L·min － 1 ) 压力/MPa 流量/( L·min － 1 ) 温度/℃ 温差/℃ 足辊 Ⅰ段 Ⅱ段 Ⅲ段 Ⅰ流 0. 739 3 635 34. 3 3. 2 26 29 21 13 Ⅲ流 0. 739 3 624 34. 2 3. 1 27 42 27 — 在该炉次浇铸后的Ⅰ、Ⅲ流的第三块铸坯断面 上切取厚度为 30 mm 的圆饼试样，用于凝固组织检 测和 C、S 偏析化验分析． 2 结果与讨论 2. 1 对铸坯表面温度的影响 铸坯在弯矫过程中的表面温度，直接关系着矫 直裂纹的产生概率． 为避免其在第二脆性区产生矫 直裂纹，需确保铸坯表面温度在矫直过程中处于高 温塑性区． 通过对车轮钢试样在变形率为 1 × 10 － 3 · s － 1 下进行拉伸试验测试［10］( 图 1) ，在 900 ～ 1 250 ℃ 温度范围内，试样面缩率均在 40% 以上，具有比较 好的塑性． 考虑到实验误差和安全系数，认为在车 轮钢连铸生产过程中，需控制铸坯矫直段表面温度 高于 950 ℃，以避免产生矫直裂纹． 用激光红外测温仪对该炉次Ⅰ、Ⅲ流二冷区的 各冷却段和矫直段进行了铸坯表面温度测定，结果 见图 2． 铸坯表面温度在二冷区变化趋势大体相同， 都是由高向低; Ⅰ流铸坯的表面温度变化略微平缓， 且略高于Ⅲ流，但总体差别并不大，说明气雾冷却并 没有明显体现出其优势，就现行的冷却制度而言，基 图 1 车轮钢高温塑性曲线 Fig． 1 High temperature plasticity curve of the wheel steel 本达到了相同的效果． 虽然在保温段，使用全水冷 却的 Ш 流铸坯表面温度回升较大，达到了 45 ℃ 左 右，而采用气雾冷却的Ⅰ流铸坯表面温度在保温段 回温只有 30 ℃左右，但是两流在矫直段的铸坯表面 温度均大于 950 ℃，处于高温塑性区，都属于合理 范围． 2. 2 对凝固组织的影响 首先将Ⅰ、Ⅲ流所取的 380 mm 圆饼试样进行 表面机械磨光，然后将其磨光面辐射加热至 80 ℃ 左 右，并用体积比为 4∶ 1的 HCl 与 HNO3混合溶液均匀 ·279·