CN101921897A - 一种减少高碳钢内部碳偏析的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种减少高碳钢内部碳偏析的方法。本发明采用的生产工艺为：炼钢→精炼→连铸→加热炉加热→连轧，其特征在于：加热炉加热时，加热时间≤1.5小时，均热时间为≥2.0小时，总时间为≤3.5小时，出炉温度为1150℃～1250℃，开轧温度为1100℃～1250℃，终轧温度≥900℃。
Description
技术领域
本发明涉及连铸连轧领域中提高钢产品质量的方法，特别涉及一种减少高碳钢内部碳偏析的方法。
背景技术
传统的高碳钢连轧产品的生产工艺为：炼钢→精炼→连铸→加热炉加热→连轧→检验。通常用电炉或转炉进行炼钢，在LF和VD精炼装置中对钢水进行精炼，在连铸机进行连铸，铸坯经过弯曲矫直剪切后，被送进加热炉，按规定的加热制度将铸坯加热到一定温度并均热一段时间后，再轧制成规定形状和尺寸的钢坯。采用上述工艺生产的连铸坯，各项指标基本符合规定要求，但有时碳偏析程度较高，偏析指数通常在0.8～1.30之间，由于铸坯碳偏析引起的成分偏析、组织不均等，常常导致连轧产品的内部产生中心疏松和裂纹。
据《江苏冶金》1998年第一期中“连铸坯中心碳偏析的特点及其控制技术”一文介绍，连铸坯中心偏析控制措施很多，基本上有以下三种类型，1、增加等轴晶比例，如低过热度浇注、结晶器电磁搅拌技术；2、改善凝固末期钢水补缩条件，如凝固末端电磁搅拌技术；3、补偿凝固末期钢水的收缩防止浓缩钢水的不正常流动，如轻压下技术。
低过热度钢水浇注技术主要包括浇注前大包及中间包的严格烘烤、浇注过程中大包加盖、大包及中间包液面覆盖保温剂、钢水温度的监控等技术手段，该项技术的局限性是生产过程中影响钢水温度的因素很多，往往难以达到预期的控制目标、获得预期的效果，而且，钢水过热度控制过低时，则会造成弯月面附近钢水结壳、保护渣熔化不良，以及引起表面缺陷，甚至造成浸入式水口喷射孔堵塞事故等。
电磁搅拌技术的主要优势是能够抑制柱状晶的生长，促进树技晶的熔断，显著增加中心等轴晶比例，从而降低铸坯的中心偏析指数，即使过热度较高，也能获得较高的等轴晶比例。但是搅拌器的安装位置对搅拌效果的影响很大，安装在结晶器处，可能会使弯月面附近出现强烈的搅拌；安装在结晶器下二冷区某一位置，可能会引起凝固前沿形成负偏析白亮带；安装在凝固末端，由于浇注条件的多变性等原因，凝固末端的位置常常是变化的，故很难获得预期的效果。
轻压下技术是在连铸过程中对铸坯进行微量的轻压下，以补偿铸坯的收缩、防止浓缩钢水的不正常流动、减轻或消除偏析为目的。但该技术要求准确判断凝固末端的位置和严格控制压下量，否则有可能会对铸坯造成更大的破坏。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过改变加热制度及轧制温度来消除或减少高碳钢内部碳偏析，进而提高连铸连轧高碳钢产品质量的方法。
本发明采用的生产工艺为：炼钢→精炼→连铸→加热炉加热→连轧，具体包括如下步骤：
(1)炼钢：采用常规转炉炼钢；
(2)精炼：应用LF+VD，对钢水进行精炼；
(3)连铸：钢水通过中间包和方坯连铸机形成铸坯；
(4)加热炉加热：铸坯进炉温度为≥650℃，加热时间≤1.5小时，均热时间为≥2.0小时，总时间为≤3.5小时，出炉温度为1150℃～1250℃。钢坯出加热炉温度的提高，有利于钢坯内部组织的充分奥氏体化，进而使钢中碳得到更充分的扩散和均匀化，但温度过高不仅增加消耗，还有可能会使钢坯内部组织发生恶化；均热时间的延长，有利于钢坯内部组织的充分奥氏体化，进而使钢中碳得到更充分的扩散和均匀化，但时间过长，不仅增加消耗，还有可能会使钢坯内部组织发生恶化。
(5)连轧：出均热炉的铸坯被送往连轧机进行轧制，开轧温度为1100℃～1250℃，终轧温度≥900℃。
本发明通过改变加热炉内的加热时间和均热时间以及加热+均热的总时间、开轧温度和终轧温度，结果使钢坯组织的奥氏体化更充分，钢中的碳扩散得更充分，分布得也更均匀，终轧温度避开了钢的热脆敏感温度区域，因而减少了高碳钢连轧产品内部的碳偏析以及由此引起的成分偏析、组织不均、中心裂纹等缺陷，最终生产出了合格的高碳含量、低偏析度连轧产品。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
本发明实施例1依次包括如下步骤：
(1)炼钢：生产钢种为高碳钢种A钢，采用100吨的转炉炼钢，出钢量为107.3吨，出钢碳的重量百分数控制在0.56％，出钢温度为1660℃；对炼钢炉出来的钢水在钢包精炼炉和VD精炼装置中进行30分钟的精炼，精炼结束时钢水温度为1585℃，钢水成分的重量百分数含量为：C：0.58％，Si：1.85％，Mn：0.78％，P：0.012％，S：0.010％，Al：0.017％，Cu：≤0.30％，Ni：≤0.30％，Cr：0.32％，余量为Fe及不可避免杂质；
(2)连铸：钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间罐，中间罐钢水温度为1527℃～1535℃，过热度为27℃～35℃，铸坯拉速为0.7m/min，出结晶器的铸坯尺寸为280mm×380mm；
(3)加热：铸坯经过二冷段冷却、弯曲、矫直、剪切后进入加热炉，铸坯进炉温度为670℃～760℃，加热时间为1小时～1小时20分钟，均热时间为2小时～2小时25分钟，总时间≤3小时20分钟，出炉温度为1150℃～1250℃；
(4)连轧：出加热炉后，铸坯开轧温度为1110℃～1240℃，轧制道次为12道次，终轧温度为900℃～940℃，轧制、切割后的钢坯尺寸为154mm×154mm×9000mm。
本实施例高碳钢连轧方钢的尺寸为154mm×154mm×9000mm，总重量为103.455吨，经检验，产品的化学成分和力学性能，均符合标准要求，方钢内部组织和成分均匀。
实施例2
实施例2的具体步骤如下：
(1)炼钢：生产钢种为高碳钢种B钢，采用100吨的转炉炼钢，出钢量为97.8吨，出钢碳的重量百分数控制在0.47％，出钢温度为1650℃；对炼钢炉出来的钢水在钢包精炼炉和VD精炼装置中进行30分钟的精炼，精炼结束时钢水温度为1582℃，钢水成分的重量百分数含量为：C：0.49％，Si：1.53％，Mn：1.06％，P：0.010％，S：0.008％，Als：0.032％，Cr：≤0.31％，Ni：≤0.01％，Cu：≤0.01％，V：0.042％，B：0.0023％，余量为Fe及不可避免杂质；
(2)连铸：钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间罐，中间罐钢水温度为1525℃～1538℃，过热度为25℃～38℃，铸坯拉速为0.7m/min，出结晶器的铸坯尺寸为280mm×380mm；
(3)加热：铸坯经过二冷段冷却、弯曲、矫直、剪切后进入加热炉，铸坯进炉温度为660℃～740℃，加热时间为50分钟～1小时15分钟，均热时间为2小时～2小时25分钟，总时间≤3小时15分钟，出炉温度为1150℃～1250℃；
(4)连轧：出加热炉后，铸坯开轧温度为1150℃～1240℃，轧制道次为12道次，终轧温度为900℃～950℃，轧制、切割后的钢坯尺寸为154mm×154mm×9000mm。
本实施例高碳钢连轧方钢的尺寸为154mm×154mm×9000mm，总重量为95.125吨，经检验，产品的化学成分和力学性能，均符合标准要求。
实施例3
实施例3的具体步骤如下：
(1)炼钢：生产钢种为高碳钢种C钢，采用100吨的转炉炼钢，出钢量为102.8吨，出钢碳的重量百分数控制在0.58％，出钢温度为1656℃；对炼钢炉出来的钢水在钢包精炼炉和VD精炼装置中进行30分钟的精炼，精炼结束时钢水温度为1578℃，钢水成分的重量百分数含量为：C：0.60％，Si：0.33％，Mn：0.56％，P：0.012％，S：0.007％，Als：0.012％，Cr：≤0.01％，Ni：≤0.01％，Cu：≤0.01％，余量为Fe及不可避免杂质；
(2)连铸：钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间罐，中间罐钢水温度为1527℃～1541℃，过热度为27℃～41℃，铸坯拉速为0.7m/min，出结晶器的铸坯尺寸为280mm×380mm；
(3)加热：铸坯经过二冷段冷却、弯曲、矫直、剪切后进入加热炉，铸坯进炉温度为660℃～740℃，加热时间为50分钟～1小时25分钟，均热时间为2小时05分钟～2小时40分钟，总时间≤3小时30分钟，出炉温度为1150℃～1250℃；
(4)连轧：出加热炉后，铸坯开轧温度为1150℃～1230℃，轧制道次为12道次，终轧温度为900℃～950℃，轧制、切割后的钢坯尺寸为154mm×154mm×9000mm。
本实施例高碳钢连轧方钢的尺寸为154mm×154mm×9000mm，总重量为98.256吨，经检验，产品的化学成分和力学性能，均符合标准要求，方钢内部组织和成分均匀。
表1为各实施例钢种多点取样分析结果，表2为原钢种质量参数。
表1各实施例钢种取样质量参数
| 实施例 | 钢种 | 碳偏析指数 | 探伤合格率(％) | 屈服强度(Mpa) | 延伸率(％) |
| 1 | A | 0.95～1.06 | 平均96.27 | 945～1180，平均1070 | 12～17.5 |
| 2 | B | 0.97～1.08 | 平均为95.12 | 1126～1232，平均1168 | 11.6～15.4 |
| 3 | C | 0.96～1.06 | 平均为99.44 | 924～1090，平均968 | 11.4～16.7 |
表2原钢种质量参数
| 钢种 | 碳偏析指数 | 探伤合格率(％) | 屈服强度(Mpa) | 延伸率(％) |
| A | 0.87～1.26 | 平均85.38 | 914～1090，平均1020 | 10.7～16.8 |
| B | 0.85～1.23 | 平均为93.48 | 1029～1152，平均1098 | 11.0～14.54 |
| C | 0.86～1.21 | 平均为96.25 | 904～1030，平均948 | 11.2～15.90 |
从表1和表2可以看出，本发明各实施例钢种质量参数明显优于原钢种质量参数。
Claims (3)
1.一种减少高碳钢内部碳偏析的方法，包括如下生产工艺：炼钢→精炼→连铸→加热炉加热→连轧，其特征在于：加热炉加热时，加热时间≤1.5小时，均热时间为≥2.0小时，总时间为≤3.5小时，出炉温度为1150℃～1250℃，开轧温度为1100℃～1250℃，终轧温度≥900℃。
2.根据权利要求1所述的减少高碳钢内部碳偏析的方法，其特征在于：所述的加热时间为1小时～1.5小时，均热时间为2.0小时～3.0小时。
3.根据权利要求1所述的减少高碳钢内部碳偏析的方法，其特征在于：所述的终轧温度900℃～950℃。
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