日本汽车、家电、造船、建筑机械等产业领域，对高强度、加工特性好、热处理特性优良钢材的需求量较大。为了满足这些要求，需要解决钢材的中心偏析、中心疏松、内部裂纹、表面裂纹等采用大断面铸坯带来的质量问题。可以说，这些被称为特殊钢的钢材是支撑日本国内制造业竞争力的重要原材料，在最终产品或部件制造工序中，提高产品质量和降低成本是关键。特殊钢厂家为了满足产品质量的要求，需要解决中心偏析、中心疏松、内部裂纹、表面裂纹等铸坯质量问题。
新日铁从1970年开始持续开发了多种提高铸坯质量的技术。如开发了采用铸坯末端轻压下技术，防止铸坯中心部由于凝固收缩产生负压、改善中心偏析的轻压下装置。但铸坯未端轻压下的压下量过大，会使内部裂纹或浓缩钢水逆流导致产生负偏析，反而使压下量受到制约。中心疏松如果残存在铸坯内部，在轧制成品上会发生表面缺陷、内部缺陷，成为腐蚀、破损的起源，造成重大的质量问题。对于高碳素钢、高合金钢、不锈钢等特殊钢更需要减少中心疏松。
为此，新日铁与特殊钢厂家共同开发了新型通过对大断面铸坯实施压下来减少中心疏松的铸坯装置，并成功地实现了实用化。本文简要介绍开发的铸坯压下装置的技术、效果以及设备特征。
1 铸坯压下装置
1.1 中心疏松的生成机理
在连铸坯的截面中心，由于凝固末期的浓缩钢水凝固收缩，产生中心疏松（直径1-10mm大小的缩孔）（见图1）。这些中心疏松如果残存在最终产品内将成为机械加工表面缺陷的原因，并且会成为淬火、热处理时内部裂纹的起因。有这样内部缺陷的产品在出厂时被查出会降低成品率。因此期待着减少中心疏松技术的开发。
很早以前就有通过连铸末端轻压下防止中心疏松的想法。但如果在凝固界面附近脆弱的未凝固区域压下，反而会产生内部裂纹。为此，新日铁开发的防止铸坯压下时产生内部裂纹，同时减少中心疏松，能够制造性能良好铸坯的新型压下装置，并在实际生产中得到了应用。
1.2 铸坯压下装置的研发
在连铸机内部安装压下装置，实现高效压下的工艺设计以及压下量、拉伸扭矩的最佳匹配必不可少。为实现装置的紧凑化，有必要全面了解铸坯的变形特征以及轧制复合特性（变形抗力、扭矩），将铸坯表面形状的变形控制在最小限度。为此，准备了模拟中心疏松用的加工试验铸坯，在实际拉速下实施轧制试验。通过轧制试验对压下量、电动扭矩的负荷测定以及轧制后铸坯形状、缩孔破碎量的测定结果，了解铸坯的变形特征以确定必要的压下量和扭矩。
2 使用压下装置的效果
2.1 中心疏松的减少效果
采用新型铸坯压下装置制造的大断面铸坯减少了中心疏松。图2是使用与未使用新型铸坯压下装置的铸坯断面照片。对各钢种进行实际试验，由于使用新型铸坯压下装置，所有试验钢种大断面铸坯中心疏松均有明显减少。由此可知，这种质量改善效果与钢种无关，对所有钢种都有效。
2.2 新型铸坯压下装置在最终产品上的效果
2.2.1最终产品次品率降低
对采用新型铸坯压下装置生产的大断面铸坯制造的圆钢进行超音波探伤检查，发现内部没有缺陷。由此可以确认，采用新型铸坯压下装置制造的圆钢产品内部没有缺陷，能够改善其成品率。
2.2.2 提高生产效率
对中心疏松要求严格的钢种，以前采用比平时较低的拉速来减少中心疏松。这样的钢种通过采用新型铸坯压下装置，用与通常相同的拉速也能减少中心疏松，因此提高了生产效率。另外，由于考虑到中心疏松量多，以前需采用模铸的钢种也可通过采用新型铸坯压下装置进行连铸，生产效率大幅度提高。
3压下装置的设备特点
新型铸坯压下装置的驱动装置分为外置式与内置式两种。外置驱动方式的压下装置是将产生上下辊驱动力的驱动装置设置在机架外，采用水平方向的万向接头将驱动力传递给轧辊和铸坯。产生铸坯压下量的油压气缸设置在主体骨架的上方，通过轴承箱、轧辊将压下量作用于铸坯。内置驱动方式的铸坯压下装置是将驱动装置设置在主体上方的发动机基底上。与上下辊直接连接的蜗杆减速机与发动机基底上的驱动装置用垂直方向万向接头连接，向轧辊与铸坯传递驱动力。
4 结语
新日铁开发的新型铸坯压下装置有以下特征。
1）采用新型压下装置后铸坯质量提高
开发了通过在大断面铸坯上加设轧辊压力减少中心疏松的压下工艺，采用实机试验提升了铸坯质量。这种效果对钢种没有选择性，对需要改善中心疏松的所有钢种效果显著。
2）采用新型铸坯压下装置后成品率与生产效率提高
采用开发的新型铸坯压下装置生产的由大断面铸坯轧制成的圆钢产品减少了由于中心疏松引起的内部缺陷。另外，由于提高了拉速，以及使模铸钢种实现连铸，从而大幅度提高生产效率。
3）新型铸坯压下装置设备具有如下特征：由于高效压下工艺以及紧凑化设备构造，不仅是新设备，即使是改造设备也可以设置；通过外置驱动方式、内置驱动方式可实现铸坯压下装置的组合设置。
信息来源：《世界金属导报》
