1、 随着我国国民经济的迅猛发展，对铁路运输也提出来越来越高的要求。车轮是火车的关键部件，随着铁路列车提速、重载战略的实施，对车轮使用条件的要求日趋严格，因此车轮质量的好坏直接影响到我国铁路运输大发展的进程。马鞍山钢铁股份有限公司作为我国高质量车轮产品的重点生产企业，为适应我国铁路运输发展的需要，不断开展技术改进和技术创新。为进一步提高车轮钢质量和优化其生产工艺，2002年马钢投巨资引进和建设具有90年代先进水平的全弧形大断面圆坯连铸机，通过近两年的大量试验研究，形成系列生产高质量圆坯的连铸技术，并自主完成了圆坯三流技术改造工作。综合检验结果表明，所生产铸坯具有表面质量优良，内部质量高的特点，完全
2、满足生产车轮轮箍的质量需求。v 弧形半径：R12mv 铸机流数：3流v 流间距：1800mmv 铸坯尺寸：380mm、450mmv 定尺长度：35006500mmv 拉坯速度：380mm：0.70m/min；450mm：0.58m/minv 中间罐容量：28tv 浇铸周期：6070minv 注流保护：大包长水口浸入式水口v 结晶器：带足辊双锥度v 电磁搅拌：M-EMS（外置式）v 二冷方式：水冷，弱冷方式v 矫直机：三点五机架矫直 马钢所生产的大圆坯主要用于生产车轮轮箍产品，车轮轮箍产品作为列车的行走的关键部件，其质量的好坏直接影响到列车的运行安全和运行质量，主要要求如下：(1)铸坯表面质量：
3、铸坯表面不得有肉眼可见的夹渣、结疤、鼓肚、孔洞、划痕、裂纹等缺陷；表面振痕均匀有规律。(2)铸坯内部质量：铸坯不允许存在肉眼可见的白点、气泡、夹杂（渣）、皮下气泡和裂纹等缺陷；较低的铸坯疏松、偏析级别。为满足车轮较高的质量需求，自2002年圆坯连铸机建成投产以来，马钢公司积极与国内冶金院所合作开展相关技术研究，进行了大量的工艺试验和技术改造工作。如开展了车轮轮箍钢连铸的传热及凝固机理、铸坯连铸过程应力应变研究，连铸工艺（如钢水过热度、电磁搅拌、冷却制度等）对圆坯凝固及内部质量的影响等，较好地掌握了圆坯连铸生产高质量车轮轮箍用钢坯的相关技术。使得生产的铸坯质量具有表面质量优良，铸坯铸态组织结构均
4、匀致密，铸坯中心等轴晶比率高（达50以上），内在质量高（低的S、P夹杂元素、气体及夹杂含量）等特点。使用圆坯轧制的HDSA、KKD、LG61、KDQ等车轮轮箍产品的综合检验结果表明，产品的各项性能指标均较好地满足标准要求。所研制开发的高压无缝钢管用圆管坯15CrMoG、12Cr1MoVG等产品综合质量达到国际同类产品先进水平。铸坯质量状况直接影响到最终产品的质量，因此无缺陷或低缺陷是连铸生产的基本要求，也是衡量铸坯质量的重要技术指标。为确保车轮轮箍产品质量，马钢积极开展无缺陷连铸技术的开发与研究。.表面无缺陷连铸技术 .铸坯内部质量控制技术 .优化铸态组织技术50060070080090010
5、001100120013001400020406080Test Temperture,RA,%RA050100150200250300TS,MPa TS 试验在Gleeble2000热模拟试验机上进行，通过测定圆坯的高温强度和断面收缩率，为连铸二冷水工艺优化提供技术依据。冷却段 冷却长度,m 冷却方式 喷嘴类型 比水量，L/kg 4段 5.7 水冷 圆锥形90/60 0.30-0.35 表 二冷工艺主要技术参数 连铸的二次冷却方式及冷却制度对铸坯的质量有着直接的影响1，为获取优良的铸坯质量，根据车轮轮箍钢特点及铸坯质量要求，研究开展二冷工艺优化试验。试验根据连铸的凝固及传热特点，依据目标温度反
6、算法原理，采用比水量的方法，建立和制定二冷工艺试验方案。试验过程中采用红外线测温仪对铸坯表面温度进行在线测定，结果见图。铸坯表面温度变化较为合理，铸坯表面回温较小，进矫直区铸坯表面温度全部在900以上。24681012141618208509009501000105011001150 distance from meniscus,mtemperature,0.00.20.40.60.81.0 铸坯的铸态组织是评价铸坯内部质量的主要指标，因为铸坯内部质量的好坏很大程度上取决于铸坯的铸态组织，均匀而致密的等轴晶组织是铸坯最为理想的组织。如何提高等轴晶比率是提高连铸坯内部质量的关键，是获得良好的铸坯
7、内部质量的首要条件。根据铸坯凝固及传热特点，铸坯的柱状晶区和等轴晶区的相对大小主要取决于钢水温度、铸机拉速及冷却制度。在一定的连铸工艺条件下，为了最大程度地获得等轴晶组织，通常采取降低浇铸温度、调整拉速和弱冷方式，同时采用合理的电磁搅拌技术等。下面就简要介绍结晶器电磁搅拌技术的开发及其对铸坯组织影响情况。203040506070800102030405060molten steel temperature in tundish,the rate of equiaxed crystals,%M-EMS:250AM-EMS:300AM-EMS:450A 无电磁搅拌，等轴晶比率：6.0 电磁搅拌I=
8、300A，等轴晶比率：72.2 0.00.51.01.52.02.53.0020406080100120140160180200220distnece from center to surface,mmlevel of inclusion0.000.020.040.060.080.100.120.140.160.180.20Max diatmeter of inclusion,mmI300A,inclusion levelI=0A,inclusion levelI300A,Max diameterI0A,Max diameter 通过对圆坯连铸开展的系统技术研究工作，形成了系统的高质量圆坯连铸
9、生产技术，配合先进的冶炼及精炼工艺技术，使所生产的铸坯具有表面质量好，振痕均匀，铸坯内在质量纯洁度高，铸坯内部组织均匀、致密、成分偏析小的特点。1）圆坯低倍质量分析 2）铸坯纯洁度分析 3）铸坯成分偏析分析 4）铸坯致密度分析 铸坯低倍检验统计结果见表。结果表明，圆坯具有组织均匀、中心等轴晶比率高等特点。CL60 钢380mm圆坯低倍形貌见图 表 450mm圆坯低倍质量检测结果 项目椭圆度,%内弧柱状晶厚,mm外弧柱状晶厚,mm中心等轴晶比率,%最大值1.513010058.2最小值0906045.5平均值0.951159052.1 检测分析了13块450mm车轮钢圆坯断面上（内外弧）全氧及气
10、体含量，结果见表4。由此可见，铸坯具有较低的氮及全氧含量，且铸坯内外弧无明显质量差异。1/2R inner arc1/2 R outer arc1/2 R inner arc1/2 R outer arcMax27.224.771.370.8Min15.812.946.545.2Avg20.919.858.457.1ItemT.ON表 车轮钢圆坯气体含量（110-6）铸坯宏观成品偏析采取了断面成分分析法及原位分析法，对380mm圆坯断面成分偏析检测结果见图。结果表明，圆坯除有存在轻微的中心偏析外，总体偏析较小。0501001502002503003500.590.600.610.620.630
11、.640.650.66Central of bloomSmelting C：0.61Outer arc of bloomInner arc of bloom Test position,mmwt,%图 380mm圆坯断面C元素分布情况 铸坯致密度直接反应和决定了铸坯的疏松及偏析情况，对铸坯断面密度测定结果见下图，表明所生产铸坯具有较好的致密度，从而确保了铸坯质量满足后续产品需求。7.81967.82247.80747.757.767.777.787.797.807.817.827.837.847.8512345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20Test position on bloomDensity,g/cm3Centralequiaxedcrytal zoneOuter arccolumnarcrystal zoneInner arccolumnarcrystal zone100mm110mmBloom section:450mm，Thickness of central equiaxed crystal:240mm图 450mm圆坯断面铸坯密度测定结果
