CN101269405A - 铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，包括以下工序：转炉冶炼工序、炉外精炼工序、中间包保护浇铸工序、异型坯连铸结晶器内冷却成形工序、异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序、矫直工序、火焰切割机切割工序，所述的异型坯连铸结晶器内冷却成形工序为：钢水通过中间包水口流入表面覆盖有保护渣的铜质水冷结晶器中进行冷却，结晶器出口处异型坯表面温度为1000－1200℃。本发明与现有技术相比，铌微合金化包晶钢连铸异型坯的表面纵向裂纹发生率控制在1％以下，异型坯硫印一级品合格率达到91％以上，二级品合格率达到99％以上，达到国际先进水平。
Description
技术领域
本发明属于异型坯连铸技术，特别属于铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法。
背景技术
通常的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法包括以下工序为：转炉冶炼、炉外精炼、中间包保护浇铸、异型坯连铸结晶器内冷却成形、异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却、矫直、火焰切割机切割。
在轧制过程中，微合金化技术结合控轧控冷工艺，微合金元素铌会以碳、氮和碳氮化合物的形式析出，从而能细化钢的晶粒，并对钢起到沉淀强化的作用，从而能大大提高钢的强度和低温冲击韧性。但微合金化在连铸过程中，铸坯中微细的微合金元素的碳、氮和碳氮化合物会沿奥氏体晶界析出，使钢的延塑性变差，导致铸坯表面纵向裂纹容易发生，表面纵向裂纹发生率为3％以上，异型坯硫印一级品合格率80％左右，二级品合格率达到90％左右。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种表面纵向裂纹敏感性强的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法。
本发明解决技术问题的技术方案为：铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，包括以下工序：转炉冶炼工序、炉外精炼工序、中间包保护浇铸工序、异型坯连铸结晶器内冷却成形工序、异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序、矫直工序、火焰切割机切割工序，
所述的异型坯连铸结晶器内冷却成形工序工序为：钢水通过中间包水口流入表面覆盖有保护渣的铜质水冷结晶器中进行冷却，结晶器出口处异型坯表面温度为1000-1200℃。
所述保护渣的熔点为1110-1160℃、熔速为30-50s，粘度为0.30-0.45Pa.s，表面张力为0.30-0.45N/m，结晶温度为1150-1200℃，析晶率为15-25％。
所述的熔速、粘度、表面张力均为1300℃下的性能值。
所述的中间包水口插入深度选择为60～100mm。
所述的结晶器进出水温差为7-10℃。
所述的结晶器进水温度为30-35℃。
所述的结晶器冷却水流量为180-220m3/小时。
所述异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序中，二冷比水量为0.40-0.80升水/公斤钢。
所述的异型坯生产工序中，铌微合金化包晶钢异型坯的重量百分成份：C为0.09％-0.17％，Si为0.17％-0.25％，Mn为1.25％-1.55％，S≤0.025％，P≤0.030％，Nb为0.01％-0.06％，其余为铁及不可避免的杂质。
由于上述铌微合金化包晶钢碳含量处于0.09％-0.17％范围的包晶相变区，在凝固过程中，由于δ→γ相变的存在，有0.38％的体积收缩发生，这种体积收缩伴随振痕导致铸坯与结晶器壁之间产生气隙，降低了凝固坯壳向结晶器的传热速率。由于结晶器内气隙的产生是非均匀的，造成坯壳向结晶器的传热不均匀和凝固坯壳内的温度梯度的不均匀分布，从而导致坯壳厚度和坯壳内部热应力分布的不均匀。在热应力、摩擦力、钢水静压力等作用下，坯壳的薄弱处则易发生裂纹的形核和发展，从而产生表面纵向裂纹。
对于浇铸裂纹敏感性强的铌微合金化包晶钢，需采取控制结晶器传热速度的方法，实现弱式冷却，达到铸坯均匀稳定生长的要求。所以保护渣性能优化的关键在于适当提高渣膜热阻，结合结晶器冷却水量控制，实现低于临界热通量的弱冷方式。因此在保护渣的优化选择时，选择了有适当析晶率和结晶温度的保护渣，通过结晶相的析出来控制结晶器壁与铸坯壳间的传热。
通过对中间包水口插入深度的选择，使结晶器液面既不波动剧烈，也不过于平静。因为结晶器液面过于平静，温度的损失得不到补偿，对结晶器上部的传热不利，容易造成液面温度过低，保护渣熔化困难；波动过于剧烈，容易造成卷渣现象，保护渣下降困难，不利于结晶器下部的传热。
为了降低铌微合金化包晶钢表面纵向裂纹发生率，结晶器采用弱冷工艺，同时控制好结晶器冷却水进出水温差和进水温度，以减少裂纹发生率。
铌微合金化包晶钢异型坯连铸二冷工艺应选择弱冷工艺。因为该种类型的钢在700℃-950℃有一个塑性低谷区，若选择较强冷却工艺，异型坯在二冷段时，其表面的温度将落在该区间内，从而会加剧表面纵裂纹的扩展。故铌微合金化包晶钢异型坯连铸二冷工艺选择弱冷工艺，使异型坯过矫直段前的表面温度在950℃以上，以避开该塑性低谷区。
本发明与现有技术相比，铌微合金化包晶钢连铸异型坯的表面纵向裂纹发生率控制在1％以下，异型坯硫印一级品合格率达到91％以上，二级品合格率达到99％以上，达到国际先进水平。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。
以生产规格为750mm×450mm×120mm的铌微合金化包晶钢异型坯为例。
实施例1：
铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，包括以下工序：转炉冶炼工序、炉外精炼工序、中间包保护浇铸工序、异型坯连铸结晶器内冷却成形工序、异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序、矫直工序、火焰切割机切割工序：
所述的异型坯生产工序中，铌微合金化包晶钢异型坯的重量百分成份：C为0.09％，Si为0.17％，Mn为1.35％，S为0.025％，P为0.025％，Nb为0.04％，其余为铁及不可避免的杂质。
所述的异型坯连铸结晶器内冷却成形工序为：钢水通过中间包水口流入表面覆盖有保护渣的铜质水冷结晶器中进行冷却，结晶器出口处异型坯表面温度在1000℃。
所述保护渣的熔点为1110℃、熔速为30s，粘度为0.30Pa.s，表面张力为0.30N/m，结晶温度为1150℃，析晶率为15％。
所述的中间包水口插入深度选择为85mm。
所述的结晶器进出水温差为7℃。
所述的结晶器进水温度为30℃。
所述的结晶器冷却水流量为180m3/小时。
所述的异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序中，二冷比水量为0.40升水/公斤钢。
实施例2：
铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，包括以下工序：转炉冶炼工序、炉外精炼工序、中间包保护浇铸工序、异型坯连铸结晶器内冷却成形工序、异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序、矫直工序、火焰切割机切割工序：
所述的异型坯生产工序中，铌微合金化包晶钢异型坯的重量百分成份：C为0.12％，Si为0.2％，Mn为1.35％，S为0.02％，P为0.025％，Nb为0.05％-0.04％，其余为铁及不可避免的杂质。
所述的异型坯连铸结晶器内冷却成形工序为：钢水通过中间包水口流入表面覆盖有保护渣的铜质水冷结晶器中进行冷却，结晶器出口处异型坯表面温度在1100℃。
所述保护渣的熔点为1140℃、熔速为40s，粘度为0.40Pa.s，表面张力为0.40N/m，结晶温度为1180℃，析晶率为19％。
所述的中间包水口插入深度选择为60mm。
所述的结晶器进出水温差为8℃。
所述的结晶器进水温度为32℃。
所述的结晶器冷却水流量为200m3/小时。
所述的二冷段冷却工序中，二冷比水量为0.60升水/公斤钢。
实施例3：
铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，包括以下工序：转炉冶炼工序、炉外精炼工序、中间包保护浇铸工序、异型坯连铸结晶器内冷却成形工序、异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序、矫直工序、火焰切割机切割工序：
所述的异型坯生产工序中，铌微合金化包晶钢异型坯的重量百分成份：C为0.17％，Si为0.25％，Mn为1.50％，S为0.018％，P为0.027％，Nb为0.016％，其余为铁及不可避免的杂质。
所述的异型坯连铸结晶器内冷却成形工序为：钢水通过中间包水口流入表面覆盖有保护渣的铜质水冷结晶器中进行冷却，结晶器出口处异型坯表面温度在1200℃。
所述保护渣的熔点为1160℃、熔速为50s，粘度为0.45Pa.s，表面张力为0.45N/m，结晶温度为1200℃，析晶率为25％。
所述的中间包水口插入深度选择为10mm。
所述的结晶器进出水温差为10℃。
所述的结晶器进水温度为35℃。
所述的结晶器冷却水流量为220m3/小时。
所述的异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序中，二冷比水量为0.80升水/公斤钢。
本发明的表面纵向裂纹发生率为有纵向裂纹坯重/总坯重的百分比。
异型坯硫印一、二级品合格率根据GB/T 4236-1984标准进行检测。
实施例1、2、3的表面纵向裂纹发生率分别为0.95％、0.92％、0.87％。异型坯硫印一级品合格率分别为91.10％、91.05％、91.23％，二级品合格率分别为99.01％、99.19％、99.07％。
Claims (8)
1、铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，包括以下工序：转炉冶炼工序、炉外精炼工序、中间包保护浇铸工序、异型坯连铸结晶器内冷却成形工序、异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序、矫直工序、火焰切割机切割工序，其特征在于：
所述的异型坯连铸结晶器内冷却成形工序工序为：钢水通过中间包水口流入表面覆盖有保护渣的铜质水冷结晶器中进行冷却，结晶器出口处异型坯表面温度为1000-1200℃。
2、根据权利要求1所述的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，其特征在于：所述保护渣的熔点为1110-1160℃、熔速为30-50s，粘度为0.30-0.45Pa.s，表面张力为0.30-0.45N/m，结晶温度为1150-1200℃，析晶率为15-25％。
3、根据权利要求1所述的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，其特征在于：所述的中间包水口插入深度选择为60～100mm。
4、根据权利要求1所述的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，其特征在于：所述的结晶器进出水温差为7-10℃。
5、根据权利要求1所述的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，其特征在于：所述的结晶器进水温度为30-35℃。
6、根据权利要求1所述的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，其特征在于：所述的结晶器冷却水流量为180-220m3/小时。
7、根据权利要求1所述的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，其特征在于：所述异型坯连铸二冷段汽水雾化冷却工序中，二冷比水量为0.40-0.80升水/公斤钢。
8、根据权利要求1所述的铌微合金化包晶钢连铸异型坯的生产方法，其特征在于：所述的异型坯生产工序中，铌微合金化包晶钢异型坯的重量百分成份：C为0.09％-0.17％，Si为0.17％-0.25％，Mn为1.25％-1.55％，S≤0.025％，P≤0.030％，Nb为0.01％-0.06％，其余为铁及不可避免的杂质。
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