CN101974721B - 一种薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺，特别是通过改变各工序工艺参数来生产中高碳钢的工艺，属于钢铁冶炼工艺技术领域。技术方案是：其特征是工艺流程为高炉铁水—转炉操作—LF精炼—薄板坯连铸—加热—轧制—冷却—卷取—成品；采用薄板坯连铸连轧工艺来生产中高碳钢，通过控制各工序工艺参数，来生产满足要求，避免产品产生内部质量缺陷和表面质量缺陷，提高产品质量和经济效益。

Description

一种薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺

技术领域：

本发明涉及一种薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺，特别是通过改变各工序工艺参数来生产中高碳钢的工艺，属于钢铁冶炼工艺技术领域。

背景技术：

目前，中高碳钢的工艺流程为：高炉铁水—转炉—LF精炼—常规板坯连铸—加热—轧制—冷却—卷取—成品。由于中高碳钢碳含量高，凝固区域加大，钢坯在凝固过程中，容易产生中心偏析和中心疏松，轧成材之后，板卷中心部位容易出现分层现象；其次，铸坯在凝固时组织应力和热应力都较大，高温热塑性较低，容易产生铸坯内部裂纹和表面裂纹；另外，中高碳钢的凝固点偏低，结晶器热熔量偏小，常规板坯连铸拉速低，结晶器钢液面不活跃，保护渣融化条件不好，铸坯表面容易出现夹渣和重皮等缺陷。为改善此类缺陷，常规板坯生产中高碳钢在连铸二冷段配备电磁搅拌设备，而且二冷段采取弱冷方式。而薄板坯连铸连轧的目的就是最大限度地降低连铸机输出铸坯的厚度，以最大限度地减少连轧机架数量，实现以最短的生产工艺流程生产热轧板带，取得低投资、低成本、快节奏的生产方式和经济效益。薄板坯连铸连轧技术的推广应用得益于以下基础技术的开发：结晶器和浸入式水口的一体化设计；结晶器钢液面的控制；结晶器保护渣的开发；液压振动系统；二次冷却系统。特别是液芯压下技术的开发和应用，不仅解决了连铸与轧钢的匹配问题，而且显著改善了铸坯中心偏析和中心疏松，以生产出满足轧钢要求的铸坯。

发明内容：

本发明目的是提供一种薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺，采用薄板坯连铸连轧工艺来生产中高碳钢，通过控制各工序工艺参数，来生产满足要求，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺，工艺流程是：高炉铁水—转炉操作—LF精炼—薄板坯连铸—加热—轧制—冷却—卷取—成品；

生产过程中，控制各工序工艺参数如下：

(1)转炉操作工序：终渣碱度为3.5-4.0；压枪枪位：1.3-1.5m；钢水控制成分为C:0.10-0.20%，S≤0.015%， P≤0.015%；温度1630-1650℃；

(2)LF精炼工序：第一包温度1570-1580℃,连浇包次温度1555-1565℃；出站化学成分：C 0.37-0.70%、Mn 0.60-1.20 %、S ≤0.005%、 P ≤0.020%、Si 0.17-0.37%、Als 0.015-0.035%、Ca/Als:0.08-0.12 ；

(3)薄板坯连铸工序：中间包钢水温度 30±5℃；结晶器保护渣使用中碳钢钢专用保护渣； 拉速控制为3.8—4.8m/min； 

(4) 转炉操作、薄板坯连铸工序的氧、氮控制为：T[O]≤25ppm；[N] ≤50ppm； 

(5)轧制工序：板坯出炉温度1000 ± 50℃； 终轧温度820℃-860℃；卷取温度640-660℃；

通过控制各工序工艺参数，生产出化学成份、力学性能、表面质量均达到中高碳用钢要求的产品。

所述转炉操作工序中，采用挡渣机挡渣，下渣厚度≤50mm；硅锰合金配硅锰，锰不足部分用高碳锰铁配足；渣料加入量为石灰800-900公斤，精炼渣680-720公斤，萤石180-220公斤。

所述转炉操作工序中，出钢钢水高度900-1100 mm开始加料，加料顺序依次为石灰、精炼渣、萤石、硅锰合金、高碳锰铁、铝铁。

所述转炉操作工序中，出钢2/3前加完合金料。

所述LF精炼工序中，出站化学成分为C 0.37-0.70%、Mn 0.72-1.20 %、S ≤0.005%、 P ≤0.020%、Si 0.17-0.37%、Als 0.015-0.035%、Ca/Als:0.08-0.12。

 所述LF精炼工序中，第一炉C含量为0.10-0.20%。

所述薄板坯连铸工序中，二次冷却采用强冷却方式，并保证拉矫温度≥850℃，液芯压下采用动态液芯轻压下工艺。

所述轧制工序中，采用ORG和立辊，使用PC板形控制凸度≤100um，平直度≤50I；除磷水压力粗轧前大于32MPa；精轧前大于38MPa。

本发明生产连铸坯低倍检验没有出现中心裂纹、中心疏松和中心偏析等缺陷，铸坯表面没有夹渣和重皮缺陷；热轧板卷经纵剪也没出现分层缺陷，产品力学性能优良，产品表面质量及尺寸和板形控制较好。

本发明的有益效果：本发明采用薄板坯连铸连轧工艺来生产中高碳钢，通过控制各工序工艺参数，来生产满足要求，避免产品产生内部质量缺陷和表面质量缺陷，提高产品质量和经济效益。

具体实施方式：

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

在实施例中，薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺流程为：高炉铁水→转炉操作→LF精炼→薄板坯连铸→加热→轧制→冷却→卷取→成品。

转炉150t，LF精炼150t，薄板坯连铸宽12500mm厚70mm，加热采用230m隧道式加热炉，冷却为层流冷却，生产钢种40Mn，50Mn、65Mn。

具体操作步骤和各工序工艺参数控制如下：

（1）转炉操作工序

a.铁水温度1350℃、S=0.005%、P=0.12%；

b.吹炼过程以脱磷为主要目标，要求全程化渣，炉温平稳上升；

c.终点压枪枪位1.4米，终渣碱度R为3.25，钢水成分C：0.12%， S：0.015%， P：0.008%；温度：1645℃；

d. 出钢使用连用、洁净的专用精炼钢包，使用专用引流砂；

e. 采用挡渣机挡渣，下渣厚度40mm；

f. 出钢时间5分钟，钢流圆整。                            

g. 脱氧合金化采用硅锰合金配硅锰，锰不足部分用高碳锰铁配足，出钢2/3前加完合金料；用铝铁脱氧，加入量为160kg/炉；其它渣料加入量石灰800公斤，精炼渣600公斤，萤石200公斤；出钢钢水高度1000 mm开始加料，加料顺序为石灰→精炼渣→萤石→硅锰合金→高碳锰铁→铝铁；出钢过程大气量搅拌；

（2）LF精炼工序

a. 钢包进站，接底吹氩管，吹氩强搅破渣壳；

b. 给电化渣，根据S确定需加入的石灰和萤石量、加热时间，在此期间，氩气中等强度搅拌，并向钢包加入铝粉脱氧造成白渣；

c. 停电，氩气中等强度搅拌3分钟转弱搅后取样测温；

d. 继续给电，根据渣样情况补加铝，把温度调到高于出站温度15-20℃；

e. 停电，氩气中等强度搅拌3分钟转弱搅后取样测温，如果化学成分及温度均符合要求，转入静吹10分钟；如成分或温度不合则重新进行调整；

f. 软吹3分钟后测温取样；

g.钢包离站，加保温剂；

i.出站温度：第一包1580℃、连浇包次1560℃；

LF炉出站化学成分见下表：

 （3）薄板坯连铸工序

a.中间包钢水过热度15-35℃，钢包到中间包采用长水口加氩气密封保护钢水，长水口处钢水不能裸露；

b. 钢包向中间包浇注钢水时，不能下渣；

c. 结晶器采用中高碳钢专用保护渣；

d. 铸坯拉速为3.8-4.8m/min；

e二冷采用强冷却方式,重点保证扇形0-4段有足够的冷却强度,二冷比水量1.8-2.6L/Kg；

f．二冷段动态液芯压下，生产过程中二冷段采用动态液芯压下，控制系统时刻追踪凝固终点，分配各扇形段的压下量，并把压下终点结束于凝固终点前固相率合适的时刻，打碎柱状晶增加中心等轴晶比例，减轻中心疏松和中心偏析，提高铸坯内部质量；

（4）轧制工序

a. 温度制度:板坯的出炉温度为1020℃；终轧温度为830℃；卷取温度为650℃；

b. 采用ORG和立辊，使用PC板形控制功能达到凸度90um，平直度40I；除磷水压力：粗轧前34MPa；精轧前38MPa；

按照上述工艺生产出来的最终产品（40Mn、50Mn 、65Mn）化学成分、力学性能见下表：

 [0018] 本发明生产连铸坯低倍检验没有出现中心裂纹、中心疏松和中心偏析等缺陷，铸坯表面没有夹渣和重皮缺陷；热轧板卷经纵剪也没出现分层缺陷。产品力学性能优良，产品表面质量及尺寸和板形控制较好。

Claims (1)

1.一种薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺，其特征是工艺流程为：高炉铁水—转炉操作—LF精炼—薄板坯连铸—加热—轧制—冷却—卷取—成品；

生产过程中，控制各工序工艺参数如下：转炉150t，LF精炼150t，薄板坯连铸宽12500mm厚70mm，加热采用230m隧道式加热炉，冷却为层流冷却，生产钢种40Mn，50Mn、65Mn；

具体操作步骤和各工序工艺参数控制如下：

（1）转炉操作工序

a.铁水温度1350℃、S=0.005%、P=0.12%；

b.吹炼过程以脱磷为主要目标，要求全程化渣，炉温平稳上升；

c.终点压枪枪位1.4米，终渣碱度R为3.25，钢水成分C：0.12%， S：0.015%， P：0.008%；温度：1645℃；

d. 出钢使用连用、洁净的专用精炼钢包，使用专用引流砂；

采用挡渣机挡渣，下渣厚度40mm；

出钢时间5分钟，钢流圆整；                          

g. 脱氧合金化采用硅锰合金配硅锰，锰不足部分用高碳锰铁配足，出钢2/3前加完合金料；用铝铁脱氧，加入量为160kg/炉；其它渣料加入量石灰800公斤，精炼渣600公斤，萤石200公斤；出钢钢水高度1000 mm开始加料，加料顺序为石灰→精炼渣→萤石→硅锰合金→高碳锰铁→铝铁；出钢过程大气量搅拌；

（2）LF精炼工序

a. 钢包进站，接底吹氩管，吹氩强搅破渣壳；

b. 给电化渣，根据S确定需加入的石灰和萤石量、加热时间，在此期间，氩气中等强度搅拌，并向钢包加入铝粉脱氧造成白渣；

c. 停电，氩气中等强度搅拌3分钟转弱搅后取样测温；

d. 继续给电，根据渣样情况补加铝，把温度调到高于出站温度15-20℃；

e. 停电，氩气中等强度搅拌3分钟转弱搅后取样测温，如果化学成分及温度均符合要求，转入静吹10分钟；如成分或温度不符合则重新进行调整；

f. 软吹3分钟后测温取样；

g.钢包离站，加保温剂；

i.出站温度：第一包1580℃、连浇包次1560℃；

LF炉出站化学成分如下，%：

①.钢种40Mn：C 0.37，Mn 1.00，S 0.004，P 0.013，Si 0.17，Als 0.022，Ca/Als 0.12；

②.钢种40Mn：C 0.45，Mn 0.60，S 0.004，P 0.013，Si 0.32，Als 0.027，Ca/Als 0.11；

③.钢种50Mn：C 0.48，Mn 0.82，S 0.004，P 0.015，Si 0.23，Als 0.030，Ca/Als 0.09；

④.钢种50Mn：C 0.52，Mn 0.72，S 0.004，P 0.015，Si 0.23，Als 0.025，Ca/Als 0.08；⑤.钢种65Mn：C 0.64，Mn 1.20，S 0.005，P 0.014，Si 0.24，Als 0.021，Ca/Als 0.10；⑥.钢种65Mn：C 0.70，Mn 0.90，S 0.005，P 0.014，Si 0.37，Als 0.026，Ca/Als 0.12；

   （3）薄板坯连铸工序

a.中间包钢水过热度15-35℃，钢包到中间包采用长水口加氩气密封保护钢水，长水口处钢水不能裸露；

b. 钢包向中间包浇注钢水时，不能下渣；

c. 结晶器采用中高碳钢专用保护渣；

d. 铸坯拉速为3.8-4.8m/min；

e二冷采用强冷却方式,重点保证扇形0-4段有足够的冷却强度,二冷比水量1.8-2.6L/Kg；

f．二冷段动态液芯压下，生产过程中二冷段采用动态液芯压下，控制系统时刻追踪凝固终点，分配各扇形段的压下量，并把压下终点结束于凝固终点前固相率合适的时刻，打碎柱状晶增加中心等轴晶比例，减轻中心疏松和中心偏析，提高铸坯内部质量；

（4）轧制工序

a. 温度制度:板坯的出炉温度为1020℃；终轧温度为830℃；卷取温度为650℃；

b. 采用ORG和立辊，使用PC板形控制功能达到凸度90um，平直度40I；除磷水压力：粗轧前34MPa；精轧前38MPa。