CN101274358A - 一种高速钢电极坯水平连铸生产方法 - Google Patents

一种高速钢电极坯水平连铸生产方法 Download PDF

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Abstract

一种高速钢电极坯水平连铸生产方法，生产步骤为：当第N种钢连铸至中间包中剩余T～(T+0.1)吨时，将第(N+1)种钢的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，氩气压力为0.15MPa～0.35MPa，此时将连铸速度控制在0.4m/min；在第(N+1)种钢的第一炉钢水注入5min后，将第(N+1)种钢的第二炉钢水加入中间包；第(N+1)种钢的第二炉钢水加入中间包后连铸10min后，连铸速率按0.1～0.2m/min的速度加大至0.7～1.0m/min；将第(N+1)钢种第一炉钢水加入后5min内连铸出的坯料作为废料处理，后续生产出的连铸坯为合格的第(N+1)种钢的电极坯材料。

Description

一种高速钢电极坯水平连铸生产方法
一、技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及一种高速钢电极坯水平连铸生产方法。
二、背景技术
现有技术：高速钢由于其具有高硬度、红硬性等特性，是特钢中的特钢，被广泛用于制造车刀、钻头等各类工具，尤其是高速切削、难切削材料的加工刀具，市场需求十分广阔。随着现代加工业的高速发展，加工速度的进一步提高，对高速钢的性能要求越来越高，高速钢需求量以每年20％的速度增长。2006年，世界高速钢总需求量达30多万吨。目前，高速钢的生产工艺流程主要是：
高速钢冶炼→电极坯→电渣重熔→开坯→轧制→高速钢产品
电极坯通常采用模铸工艺生产，由于该模铸生产金属收得率低、能耗高、生产成本高，申请者提出采用水平连铸的方法生产高速钢电极坯。连铸生产不同钢种时往往需要更换中间包。高速钢品种多、批量相对较小，正常生产条件下，中间包往往没达到使用寿命的情况下就需要更换。准备一个中间包需要一万元以上，且更换中间包需中断生产半小时左右，由此带来生产不连续性和极大的浪费，生产成本也急剧升高。
三、发明内容
技术问题：本发明针对以往电极坯模铸工艺的技术缺陷，提供一种高速钢电极坯水平连铸生产方法，避免频繁更换中间包，使中间包得到充分利用，维持了生产的连续性，并降低了生产成本。
技术方案：本发明的技术解决方案为：一种高速钢电极坯水平连铸生产方法，生产步骤为：在连铸过程中，设第N种钢为A钢，1≤N≤6，其连铸加入的最后一包钢水出钢温度比其液相线温度提高60～70℃，连铸正常工作时中间包内钢水重量至少为T吨；设第N+1种钢为B钢，冶炼B钢的第一炉钢水重量为K吨，成分按照 B X 1 = B X ( T + K ) - T × A X K 控制，公式中BX1为B钢种冶炼第一炉X元素的质量百分数含量，BX为B钢种成分的国家标准允许波动范围的中间值，AX为A钢种的国家标准允许波动范围的中间值，上述中间值为波动范围两端点的平均值；B钢种的出钢温度比其液相线温度提高60～70℃，B钢种以后冶炼的钢水成分按BX控制，出钢温度按液相线温度提高40～50℃控制；当第N种钢连铸至中间包中剩余T～(T+0.1)吨时，将第(N+1)种钢的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌使得钢水温度成分均匀，氩气压力为0.15MPa～0.35MPa，此时将连铸速度控制在0.4m/min；在第(N+1)种钢的第一炉钢水注入后经吹氩气搅拌使得中间包内的钢水成分均匀，将第(N+1)种钢的第二炉钢水加入中间包；第(N+1)种钢的第二炉钢水加入中间包后连铸10min后，连铸速率按0.1～0.2m/min的增速加大至0.7～1.0m/min；将第(N+1)钢种第一炉钢水加入后5min内连铸出的坯料作为废料处理，后续生产出的连铸坯为合格的第(N+1)种钢的电极坯材料。
T的确定：由经验可知，当容器中液体快流完而液面降到临界高度时，在流出口上方会形成旋涡。中间包内钢水液面高度降低到临界高度时，会钢液表面的保护渣、空气卷入钢液中，同时使连铸过程不稳定，因此需要控制中间包的钢水液面临界高度，或称为正常连铸时中间包中钢水的最少重量。为确定T值，可采用物理模型(水模型)、使用脉冲示踪技术来测定。根据刺激响应原理，在水模型的中间包入口处，将定量的示踪剂(如KCl溶液)以脉冲方式注入钢包钢流，探头测定出口处的浓度变化，从而判断钢水液面临界高度。
有益效果：1)操作简单：本发明仅要求对新钢种第一炉成分控制有要求，其余操作均是正常控制，容易实现；2)保证了连铸生产的连续性：由于高速钢批量相对较小，频繁更换中间包将大大影响连铸生产的连续性和生产效率。使用本发明将充分发挥连铸生产的优势，保证了高速钢连铸生产的连续性，提高了生产率；3)降低生产成本：本发明无需更换中间包即可实现不同钢种的连铸生产，可充分发挥中间包的使用寿命，大大降低了相关费用；4)效果良好：更换新钢种仅仅影响较低拉速下5min的高速钢连铸坯，其余连铸坯均为合格产品。
四、具体实施方式
实施例1
本发明的技术解决方案为：在连铸过程中，设第N种钢为A钢，1≤N≤6，其连铸加入的最后一包钢水出钢温度比其液相线温度提高60～70℃，连铸正常工作时中间包内钢水重量至少为T吨；设第N+1种钢为B钢，冶炼B钢的第一炉钢水重量为K吨，成分按照 B X 1 = B X ( T + K ) - T × A X K 控制，公式中BX1为B钢种冶炼第一炉X元素的质量百分数含量，BX为B钢种成分的国家标准允许波动范围的中间值，AX为A钢种的国家标准允许波动范围的中间值，上述中间值为波动范围两端点的平均值；B钢种的出钢温度比其液相线温度提高60～70℃，B钢种以后冶炼的钢水成分按BX控制，出钢温度按液相线温度提高40～50℃控制；当第N种钢连铸至中间包中剩余T～(T+0.1)吨时，将第(N+1)种钢的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌使得钢水温度成分均匀，氩气压力为0.15MPa～0.35MPa，此时将连铸速度控制在0.4m/min；在第(N+1)种钢的第一炉钢水注入后经吹氩气搅拌使得中间包内的钢水成分均匀，将第(N+1)种钢的第二炉钢水加入中间包；第(N+1)种钢的第二炉钢水加入中间包后连铸10min后，连铸速率按0.1～0.2m/min的增速加大至0.7～1.0m/min；将第(N+1)钢种第一炉钢水加入后5min内连铸出的坯料作为废料处理，后续生产出的连铸坯为合格的第(N+1)种钢的电极坯材料。
实施例2
1)连铸第一种钢(W9Mo3Cr4V钢)连铸末期，钢水出钢温度为1640℃，同时中间包加热装置工作；连铸正常工作时中间包内钢水重量最少为1.0～1.1吨；
2)连铸第二种钢(W6Mo5Cr4V2钢)冶炼第一炉钢水为3吨，各成分含量控制见下表，出钢温度为1630℃；第二炉以后的钢水成分控制见下表，出钢温度为1620℃；
  元素   C   W   Mo   Cr   V   Mn   Si
  第一炉，％   0.86   5.10   5.65   4.10   2.10   0.23   0.30
  第二炉，％   0.85   6.10   5.00   4.10   1.95   0.30   0.30
3)当第一种钢(W9Mo3Cr4V钢)连铸至1.0～1.1吨时，将第二种钢(W6Mo5Cr4V2钢)的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，搅拌压力为0.25MPa，将连铸速度控制在0.4m/min；第一炉钢水注入5min后，第二炉钢水加入中间包；
4)连铸10min后，连铸速率按0.1m/min的逐渐加大至正常速率0.7m/min；
5)将第二种钢(W6Mo5Cr4V2钢)第一炉钢水加入后5min内连铸出2m长的坯料作为废料处理，后续生产出的连铸坯成分均满足第二种钢(W6Mo5Cr4V2钢)的要求。
实施例3
1)第一种钢(W6Mo5Cr4V2钢)连铸末期，钢水出钢温度为1630℃，同时中间包加热装置工作；连铸正常工作时中间包内钢水重量最少为1.0～1.1吨；
2)第二种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)冶炼第一炉钢水为3吨，各成分含量控制见下表，出钢温度为1640℃；第二炉以后的钢水成分控制见下表、出钢温度为1630℃；
  元素   C   W   Mo   Cr   V   Mn   Si
  第一炉，％   0.95   3.30   2.33   4.10   1.35   0.30   0.90
  第二炉，％   0.93   4.00   3.00   4.10   1.50   0.30   0.75
3)当第一种钢(W6Mo5Cr4V2钢)连铸至1.0～1.1吨时，将第二种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，搅拌压力为0.25MPa，将连铸速度控制在0.4m/min；第一炉钢水注入5min后，第二炉钢水加入中间包；
4)连铸10min后，连铸速率按0.1m/min的逐渐加大至正常速率0.8m/min；
5)将第二种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)的第一炉钢水加入后5min内连铸出2m长的坯料作为废料处理，后续生产出的连铸坯成分均满足W4Mo3Cr4VSi钢的要求。
实施例4
1)连铸第二种钢(W9Mo3Cr4V钢)连铸末期，钢水出钢温度为1640℃，同时中间包加热装置工作；连铸正常工作时中间包内钢水重量最少为1.0～1.1吨；
2)连铸第三种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)冶炼第一炉钢水为3吨，各成分含量控制见下表，出钢温度为1650℃；第二炉以后的钢水成分控制见下表，出钢温度为1640℃；
  元素   C   W   Mo   Cr   V   Mn   Si
  第一炉，％   0.96   2.33   3.00   4.10   1.50   0.30   0.90
  第二炉，％   0.93   4.00   3.00   4.10   1.50   0.30   0.75
3)当第二种钢(W9Mo3Cr4V钢)连铸至1.0～1.1吨时，将第三种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，搅拌压力为0.30MPa，将连铸速度控制在0.4m/min；第一炉钢水注入5min后，第二炉钢水加入中间包；
4)连铸10min后，连铸速率按0.2m/min逐渐加大至正常连铸速率0.8m/min；
5)连铸第三种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)的钢水加入后2m长连铸坯按废料处理，后续生产出连铸坯成分均满足W4Mo3Cr4VSi钢的要求。
6)第三种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)连铸末期，钢水出钢温度为1640℃，同时中间包加热装置工作；连铸正常工作时中间包内钢水重量最少为1.0～1.1吨；
7)连铸第四种钢(W9Mo3Cr4V钢)冶炼第一炉钢水为3吨，各成分含量控制见下表，出钢温度为1640℃；第二炉以后的钢水成分控制见下表，出钢温度为1630℃；
  元素   C   W   Mo   Cr   V   Mn   Si
  第一炉，％   0.78   10.65   3.00   4.10   1.50   0.30   0.15
第二炉，％ 0.82 9.00 3.00 4.10 1.50 0.30 0.30
8)当第三种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)连铸至1.0～1.1吨时，将第四种钢(W9Mo3Cr4V钢)的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，搅拌压力为0.25MPa，将连铸速度控制在0.4m/min；第一炉钢水注入5min后，第二炉钢水加入中间包；
9)连铸10min后，连铸速率按0.1m/min的逐渐加大至正常速率0.8m/min；
10)将第四种钢(W9Mo3Cr4V钢)的第一炉钢水加入后5min内连铸出2m长的坯料作为废料处理，后续生产出的连铸坯成分均满足W9Mo3Cr4V钢要求。
实施例5
1)第一种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)连铸末期，钢水出钢温度为1640℃，同时中间包加热装置工作；连铸正常工作时中间包内钢水重量最少为1吨；
2)第二种钢(W9Mo3Cr4V钢)冶炼的第一炉钢水为3吨，各成分含量控制见下表，出钢温度为1640℃；第二炉以后的钢水成分控制见下表，出钢温度为1630℃；
  元素   C   W   Mo   Cr   V   Mn   Si
  第一炉，％   0.78   10.65   3.00   4.10   1.50   0.30   0.15
  第二炉，％   0.82   9.00   3.00   4.10   1.50   0.30   0.30
3)当第一种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)连铸至1.0～1.1吨时，将第二种钢(W9Mo3Cr4V钢)的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，搅拌压力为0.25MPa，将连铸速度控制在0.4m/min；第一炉钢水注入5min后，第二炉钢水加入中间包；
4)连铸10min后，连铸速率按0.2m/min逐渐加大至正常连铸速率0.8m/min；
5)将第二种钢(W9Mo3Cr4V钢)的第一炉钢水加入后5min内连铸出2m长的坯料作废料处理，后续生产出的连铸坯成分均满足W9Mo3Cr4V钢的要求。
6)连铸第二种钢(W9Mo3Cr4V钢)连铸末期，钢水出钢温度为1640℃，同时中间包加热装置工作；连铸正常工作时中间包内钢水重量最少为1.0～1.1吨；
7)连铸第三种钢(W6Mo5Cr4V2钢)冶炼第一炉钢水为3吨，各成分含量控制见下表，出钢温度为1630℃；第二炉以后的钢水成分控制见下表，出钢温度为1620℃；
  元素   C   W   Mo   Cr   V   Mn   Si
  第一炉，％   0.86   5.10   5.65   4.10   2.10   0.23   0.30
  第二炉，％   0.85   6.10   5.00   4.10   1.95   0.30   0.30
8)当第二种钢(W9Mo3Cr4V钢)连铸至1.0～1.1吨时，将第三种钢(W6Mo5Cr4V2钢)的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，搅拌压力为0.25MPa，将连铸速度控制在0.4m/min；第一炉钢水注入5min后，第二炉钢水加入中间包；
9)连铸10min后，连铸速率按0.1m/min的逐渐加大至正常速率0.7m/min；
10)将第三种钢(W6Mo5Cr4V2钢)第一炉钢水加入后5min内连铸出2m长的坯料作废料处理，后续生产出的连铸坯成分均满足W6Mo5Cr4V2钢的要求。
11)第三种钢(W6Mo5Cr4V2钢)连铸末期，钢水出钢温度为1630℃，同时中间包加热装置工作；连铸正常工作时中间包内钢水重量最少为1.0～1.1吨；
12)第四种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)冶炼第一炉钢水为3吨，各成分含量控制见下表，出钢温度为1640℃；第二炉以后的钢水成分控制见下表、出钢温度为1630℃；
  元素   C   W   Mo   Cr   V   Mn   Si
  第一炉，％   0.96   3.30   2.33   4.10   1.35   0.30   0.90
  第二炉，％   0.93   4.00   3.00   4.10   1.50   0.30   0.75
13)当第三种钢(W6Mo5Cr4V2钢)连铸至1.0～1.1吨时，将第四种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，搅拌压力为0.25MPa，将连铸速度控制在0.4m/min；第一炉钢水注入5min后，第二炉钢水加入中间包；
14)连铸10min后，连铸速率按0.2m/min的逐渐加大至正常速率0.8m/min；
15)将第四种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)的第一炉钢水加入后5min内连铸出2m长的坯料作废料处理，后续生产出的连铸坯成分均满足W4Mo3Cr4VSi钢的要求。
16)第四种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)连铸末期，钢水出钢温度为1630℃，同时中间包加热装置工作；连铸正常工作时中间包内钢水重量最少为1.0～1.1吨；
17)第五种钢(W2Mo9Cr4VCo8钢)冶炼第一炉钢水为3吨，各成分含量控制见下表，出钢温度为1625℃；第二炉以后的钢水成分控制见下表、出钢温度为1615℃；
  元素   C   W   Mo   Cr   V   Mn   Si   Co
  第一炉，％   1.16   0.67   11.67   3.79   0.97   0.26   0.43   11.00
  第二炉，％   1.10   1.50   9.50   3.87   1.10   0.27   0.40   8.25
18)当第四种钢(W4Mo3Cr4VSi钢)连铸至1.0～1.1吨时，将第五种钢(W2Mo9Cr4VCo8钢)的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌，搅拌压力为0.25MPa，将连铸速度控制在0.4m/min；第一炉钢水注入5min后，第二炉钢水加入中间包；
19)连铸10min后，连铸速率按0.2m/min的逐渐加大至正常速率0.8m/min；
20)将第五种钢(W2Mo9Cr4VCo8钢)的第一炉钢水加入后5min内连铸出2m长的坯料作废料处理，后续生产出的连铸坯成分均满足W2Mo9Cr4VCo8钢的要求。

Claims (1)

1.一种高速钢电极坯水平连铸生产方法，其特征在于生产步骤为：在连铸过程中，设第N种钢为A钢，1≤N≤6，其连铸加入的最后一包钢水出钢温度比其液相线温度提高60～70℃，连铸正常工作时中间包内钢水重量至少为T吨；设第N+1种钢为B钢，冶炼B钢的第一炉钢水重量为K吨，成分按照 B X 1 = B X ( T + K ) - T × A X K 控制，公式中BX1为B钢种冶炼第一炉X元素的质量百分数含量，BX为B钢种成分的国家标准允许波动范围的中间值，AX为A钢种的国家标准允许波动范围的中间值，上述中间值为波动范围两端点的平均值；B钢种的出钢温度比其液相线温度提高60～70℃，B钢种以后冶炼的钢水成分按BX控制，出钢温度按液相线温度提高40～50℃控制；当第N种钢连铸至中间包中剩余T～(T+0.1)吨时，将第(N+1)种钢的第一炉钢水通过ZrO保护套管注入中间包内，并吹氩搅拌使得钢水温度成分均匀，氩气压力为0.15MPa～0.35MPa，此时将连铸速度控制在0.4m/min；在第(N+1)种钢的第一炉钢水注入后经吹氩气搅拌使得中间包内的钢水成分均匀，将第(N+1)种钢的第二炉钢水加入中间包；第(N+1)种钢的第二炉钢水加入中间包后连铸10min后，连铸速率按0.1～0.2m/min的增速加大至0.7～1.0m/min；将第(N+1)钢种第一炉钢水加入后5min内连铸出的坯料作为废料处理，后续生产出的连铸坯为合格的第(N+1)种钢的电极坯材料。
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