轻压下

冶金术语

轻压下（Soft Reduction）在连续铸钢炼铁过程中，连铸轧钢坯拉矫采用液芯矫直时，为了获得无缺陷铸坯，对带液芯的铸坯施加小的压力的工艺方法。中心偏析的形成是由于向内生长的凝固前沿形成“搭桥”，阻隔了钢水的向下输送。凝固与冷却收缩就会导致凝固收缩力把周围树枝晶间的富集S、P的液体吸入，产生中心偏析。中心偏析会严重地影响铸坯内部质量。为了减轻中心偏析，在产生中心偏析段（铸坯凝固末段）应用了轻压下技术，即在快要完全凝固处，对铸坯进行轻微地压下（如2mm），减轻中心偏析。

简介

轻压下技术始于20世纪80年代初，它是在板坯连铸机扇形段从上到下的支撑辊道采用收缩辊缝，以防止板坯鼓肚而产生中心偏析和中心裂纹发展起来的，这也是近年来板坯、大方坯连铸机上应用较快的技术之一。

文献对轻压下的提法并不统一，目前有：

(1)轻压下技术(Soft Reduction)；

(2)液芯压下技术(LiquidCoreReduction) ；

(3)铸轧技术(CastingPressingRolling)。

轻压下技术主要用于传统板坯和大方坯铸坯液相穴凝固末端，而液芯压下技术和铸轧技术主要是用于薄板坯连铸连轧工艺。

轻压下的冶金原理是：根据中心疏松、缩孔和偏析形成机理，在铸坯凝固末端区域施加压力产生一定的压下量使坯壳变形来补偿两相区凝固收缩量。这一方面可以消除或减轻凝固收缩形成中心孔隙，防止晶间富集溶质液体向铸坯中心的横向流动；另一力面，轻压下所产生的凝固壳挤压作用破坏了树枝间的搭桥，使凝固末端与液相穴上部保持联通有利于补偿；还有就是压下力的作用将中心富集溶质的液体挤出，使其与周围母液混合，溶质元素重新再分配。这样就达到了使中心结构致密以消除铸坯中心硫松和中心偏析的目的。

轻压下技术发展

20 世纪80年代初，轻压下技术是在收缩辊缝技术的基础上发展而来的。70年代日本钢管公司（NKK）提出了在凝固末端两相区内至少采用两对铸辊对方坯表面进行压下，可增加铸坯中心致密度，减少中心偏析与疏松。但是该方法由于拉速、过热度、钢种的变化导致凝固末端两相区位置不能稳定在开浇前预设的轻压下铸辊范围内，从而造成铸坯中心质量不稳定。该方法为早期的静态轻压下方法，即调整浇铸条件（拉速、冷却等），使铸坯凝固末端两相区刚好位于固定的轻压下铸辊内，其使用受到了很大的限制。随后轻压下技术经历了由静态轻压下向更加智能化的动态轻压下转变，逐渐发展成为目前广泛应用的连铸技术。在整个轻压下技术的推广和应用过程中，特别是静态轻压下的提出、实现和改进，日本企业起到了举足轻重的作用。

对传统板坯连铸机而言，轻压下就是指凝固末端的压下，对中薄板和薄板坯连铸机而言，几乎是凝固进程中的全过程压下。20世纪90 年代初的概念认为，传统厚度板坯连铸机轻压下的的在于消除板坯的中心偏析和中心疏松，而中薄板和薄板坯连铸机轻压下的目的在于减薄板坯厚度，提高连铸机的工艺操作性，并能与轧机更好四配而取得最佳经济效益。

轻压下分类

轻压下按位置分有全程轻压下和局部轻压下（凝固末端）；按控制方式分有静态压下和动态压下；按设备分有辊式轻压下和平面轻压下。

轻压下方式有：

1、辊式压下法。如图《轻压下分类》(a)所示，如日本新日铁室兰厂、君津厂、福山厂，德国Dillinger厂，加拿大IPSCO厂等均采用此法。

2、受控平面压下法。如图《轻压下分类》(b)所示，20世纪80年代日本工厂大方坯和板坯均采用此方法。

3、人为鼓肚轻压下(IBSR)法。此方法在日本福山6号板坯连铸机上应用。板坯凝固末端钢水流动是造成宏观偏析的主要原因。传统板坯凝固末端呈W状，谷峰状长度可达2~3m，这不利于轻压下改善中心偏析，因此在板坯凝固末端某一位置人为地使坯壳鼓胀，使终端凝固为平面形状，然后再实施轻压下。

4、连续锻压法。日本川崎水岛厂3号大方坯连铸机，在液相穴长度16m处的凝固末端以10mm/s锻压速度用铁砧连续锻压，使凝固壳相互挤压在一起，中心区富集溶质液相向周围排放，消除了大方坯中心宏观偏析和半宏观偏析。

动态轻压下控制技术

铸坯轻压下技术是指通过在连铸坯凝固末期附近施加压力（热应力和机械应力）以产生一定的压下最阻碍含富集偏析元素的钢液流动从而消除中心偏析，同时补偿连铸坯的凝固收缩量以消除中心疏松。轻压下技术能够有效改善铸坏内部质量，是当前正在大力发展的连铸新技术之一。

如图《动态轻压下控制技术》中a所示，理想状态下的轻压下实施应该是在铸坏表面的内、外弧上均存在个收缩挤压面，当铸坯运动过程中遇到这两个面时受到阻力，由于拉坏力的作用，铸坯被迫从两个倾斜面中挤过，铸坏形成收缩维度;这两个收缩挤压而可以随铸坯的两相区位置变化而前后移动，随两相区长度变化而改变倾角，以保持铸坯两相区移动或变化过程中收缩总量和作用区间的恒定。

如图《动态轻压下控制技术》中b所示，生产实际中的动态轻压下实施是靠扇形段内、外框架形成锥度完成的。与理想状态相比有以下差别：

(1)由于设备所限，生产实际中的扇形段只有内框架调整，外框架保持不变；

(2)由于扇形段内框架采用段压下，在两相区移动过程中无法始终保持压下区间上的压下率一致，压下总量恒定；

(3)扇形段压下过程中与铸坯实际接触的是分节辊，因此轻压下的面实施实际上是同一面上的多条分节辊的实施。

因此，针对上述三个无法避免的问题，结合扇形段分布位置和动作特点，开发动态轻压下控制模型，保证生产过程中压下参数的稳定、准确实施，同时尽可能降低动态轻压下实施过程中对铸坯质量和设备稳定带来的负面影响。

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