CN102218516A

CN102218516A - 高铬钢的连铸方法

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Publication number: CN102218516A
Application number: CN 201110215656
Authority: CN
Inventors: 陈天明; 陈亮; 陈永; 李桂军; 曾建华; 杨文中; 李清春; 吴国荣; 陈小龙
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: CN102218516B

Abstract

本发明公开了一种高铬钢的连铸方法，属于钢铁冶金技术领域，解决现有技术中高铬钢连铸时容易产生外部及内部质量的问题。其包括以下步骤：a、将过热度为15～30℃的L80-3Cr高铬钢钢水注入到加有保护渣的连铸机的结晶器内冷却得到连铸坯，并在冷却过程中进行水冷和电磁搅拌；b、将a步骤得到的连铸坯从结晶器内拉出，依次通过二冷区和空冷区进行冷却，拉速为0.5～0.6m/min，并对连铸坯在凝固末端进行动态轻压下技术处理，总压下量控制为6～10mm。本方法主要用于L80-3Cr高铬钢的连铸。

Description

高铬钢的连铸方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种高铬钢的连铸方法。

背景技术

L80-3Cr是抗CO₂、H₂S等酸性气体腐蚀的石油套管用钢，该钢种不但铬含量高，而且碳含量也处于包晶范围，连铸坯表面质量及内部质量控制难度较大，容易产生铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下裂纹、夹渣及铸坯偏析、疏松、缩孔、内裂等缺陷。为控制连铸坯质量，获得缺陷较少的高铬钢连铸坯的专利或者文章在国内较多，与高铬54445钢连铸方法有关的专有技术主要有以下几项：

CN101708537A(公开日：20100519)《一种奥氏体耐热不锈钢的连铸方法》，它包括下述依次的步骤：(一)大包开浇将钢包中的钢水导入中间包，中间包钢水达到中间包容量一半时，在钢水液面上加入低碳中包覆盖剂，钢水的成分为：C：0.030％～0.080％，Si：0.80％～1.50％，Mn：0.80％～2.00％，P≤0.035％，S≤0.030％，Cr：24.0％～26.0％，Ni：19.0％～22.0％；(二)中间包开浇中间包钢水导入到结晶器，浇注过程过热度控制：宽面冷却水为4100～4500L/min，窄面冷却水为410～450L/min；(三)拉坯中间包开浇80～120秒后，开始拉坯；拉坯速度控制为0.8～0.9m/min；(四)切坯将连铸坯切成板坯。本奥氏体耐热不锈钢的连铸方法铸的连铸坯上下表面平整光滑，无纵裂现象。该方法描述的是Cr含量为24％～26％、C含量为0.030％～0.080％的高铬不锈钢的冶炼连铸方法，连铸的为200～1200mm×2000mm连铸。该方法所生产的连铸坯偏析的程度较高，连铸坯的内部质量较差，容易出现中心疏松和中心缩孔。

CN101138785A(公开日：20080312)《大方坯的连铸方法》，该发明公开了一种可减少连铸缺陷的450mm×360mm中碳锰钢大方坯的连铸方法。其技术方案是：450mm×360mm中碳锰钢大方坯的连铸方法，包括对坯壳的二次冷却，其中坯壳依次通过五个喷淋冷却区进行二次冷却，五个喷淋冷却区沿坯壳冷却方向冷却强度分别为151～194L/(min×m²)，34～50L/(min×m²)，23～35L/(min×m²)，12～19L/(min×m²)，8～11L/(min×m²)。该发明通过在坯壳变厚的过程中逐渐降低对坯壳的冷却强度，从而有效减少坯壳的内外温差，降低方坯的热应力，减少大方坯连铸缺陷。该方法描述的中碳钢的连铸方法，其目的是提高连铸坯内部质量和表面质量。但是仅靠二冷水优化控制，对提高连铸坯质量有一定局限，连铸坯内部容易出现偏析中心缩孔及中心疏松。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有技术中高铬钢连铸时容易产生铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下裂纹、夹渣及铸坯偏析、疏松、缩孔、内裂等质量缺陷的问题。

本发明解决上述问题的技术方案是提供一种高铬钢的连铸方法，其包括以下步骤：

a、将过热度为15～30℃的L80-3Cr高铬钢钢水注入到加有保护渣的连铸机的结晶器内冷却得到连铸坯；

b、将a步骤得到的连铸坯从结晶器内拉出，依次通过二冷区和空冷区进行冷却，所述连铸坯在二冷区的表面温度控制为950～1050℃，所述连铸坯进入空冷区时表面温度控制为950～1000℃，并对连铸坯在凝固末端进行动态轻压下处理，总压下量控制为6～10mm。

其中，上述高铬钢钢水为L80-3Cr高铬钢钢水，其成分为：碳0.15％～0.20％、硅0.15％～0.30％、锰0.45％～0.60％、磷≤0.015％、硫≤0.008％、铬2.8％～3.2％、钼0.40％～0.50％、全铝0.01％～0.04％，余量为铁及杂质。

其中，上述保护渣的重量百分比组成为：SiO₂：33～40％、CaO：20～25％、Al₂O₃：0～6％、MgO：0～5％、Na₂O：8～12％、F^-：0～6％、C：10～14％、0＜Fe₂O₃≤2.0％，碱度CaO/SiO₂：0.60～0.70，半球点熔化温度：1080～1120℃、1300℃时的粘度：0.30～0.40Pa·s；所述保护渣的用量为0.30～0.50kg/吨钢，优选为0.35～0.45kg/吨钢。

其中，上述二冷区采用软化后的水进行冷却，水温控制为10～50℃，比水量为0.35～0.45L/kg。

其中，上述连铸坯在二冷区的表面温度控制为950～1050℃。

其中，上述二冷区分为5个冷却段，总长度为10m，其中第一段长1.0～1.5m，水量占18％～22％；第二段长2.0～2.5m，水量占20％～25％；第三段长2.0～2.5m，水量占15％～20％；第四段长2.0～2.5m，水量占18％～22％，第五段长2.0～2.5m，水量占18％～22％。

其中，上述对连铸坯在凝固末端进行动态轻压下处理，连铸坯进行凝固末端动态轻压下处理时，该连铸坯的总压下量根据拉速不同控制为3.12～8.08mm。

其中，上述连铸坯在结晶器内冷却时采用电磁搅拌，电磁搅拌的电流强度为550～650A，频率为2.0～3.0Hz。优选的，电流强度为580～620A，频率为2.2～2.6Hz。

轻压下早已为本领域所公知的普遍采用的技术，动态轻压下是在此基础上发展起来的常用技术。动态轻压下是指连铸机拉速的变化会引起凝固末端的变化，根据凝固末端位置的变化，压下位置随之变化。以确保准备的凝固末端位置的具有需要的压下量。而静态轻压下在整个连铸过程中压下位置是不变的，不会随着凝固末端的变化而变化，难以保证在凝固末端位置压下。

本发明中，所述过热度是指钢水温度超过该钢水液相线温度的度数：

液相线计算公式采用：

T＝1536.6-90*[C]-8*[Si]-5*[Mn]-30*[P]-25*[S]-3*[Al]-1.55*[Cr]-4*[Ni]-2*[Mo]-18*[Ti]-80*[N]-5*[Cu]

式中[X]代表某种元素在钢水中的百分含量，单位％。

所述空冷是指在大气环境中自然冷却的过程。

所述拉速是指连铸坯从结晶器被拉出来的速度。

高铬钢连铸过程中，保护渣的选用对连铸坯表面及皮下质量有较大影响，保护渣选用不合理，容易造成连铸坯表面出现裂纹、渣坑、皮下气泡、皮下裂纹及夹渣等缺陷。为更好的控制连铸坯表面质量，本发明采用了一种专用保护渣。

仅靠对二冷区冷却水优化，对保证连铸坯质量的效果很有限，且不同钢水含量时二冷区冷却水的参数也不同，本发明对二冷区冷却水进行了大量的研究优化，所生产的连铸坯偏析的程度明显降低，并结合采用动态轻压下技术，使连铸坯的内部质量得到提高，不容易出现中心疏松和中心缩孔。当使用360mm×450mm连铸机实施本发明方法时，所述冷却过程中结晶器外壁冷却水用量为3100～3400L/min。优选的结晶器外壁冷却水用量为3250～3300L/min。在连铸过程中可采用电磁搅拌，电磁搅拌的电流强度为550～650A，频率为2.0～3.0Hz。优选的，电流强度为580～620A，频率为2.2～2.6Hz。

本发明中所涉及钢种为高Cr含量，且碳含量低，包晶反应强烈，铸坯表面缺陷难控制，但采用本方法生产的360mm×450mm断面的L80-3Cr高铬钢连铸坯，连铸拉速在0.50m/min～0.60m/min的条件下，98％以上的铸坯不产生裂纹等表面缺陷。内部质量良好：中心疏松为0～1.0级，中心缩孔0～0.5级，中心偏析0～1.0级，很少出现铸坯表面渣坑、铸坯表面和皮下裂纹、夹渣及铸坯偏析、疏松、缩孔、内裂等缺陷。本方法生产的高铬钢连铸坯质量稳定、次品率低，从而降低了生产成本，解决了本领域的一个技术难题。

具体实施方式

本发明可以通过以下的详细步骤在360mm×450mm连铸机上实施：

a、将过热度为15～30℃的L80-3Cr高铬钢钢水注入到加有保护渣的360mm×450mm连铸机的结晶器内冷却得到连铸坯。钢水成分为：碳0.15％～0.20％、硅0.15％～0.30％、锰0.45％～0.60％、磷≤0.015％、硫≤0.008％、铬2.8％～3.2％、钼0.40％～0.50％、全铝0.01％～0.04％，余量为铁及杂质。保护渣的重量百分比组成为：SiO₂：33～40％、CaO：20～25％、Al₂O₃：0～6％、MgO：0～5％、Na₂O：8～12％、F^-：0～6％、C：10～14％、0＜Fe₂O₃≤2.0％，碱度CaO/SiO₂：0.60～0.70，半球点熔化温度：1080～1120℃、1300℃时的粘度：0.30～0.40Pa·s。保护渣的用量为0.30～0.50kg/吨钢，优选为0.35～0.45kg/吨钢。所述冷却过程中结晶器外壁冷却水用量为3100～3400L/min，优选为3250～3300L/min。并进行电磁搅拌；所述电磁搅拌的电流强度为550～650A，频率为2.0～3.0Hz，优选为电流强度为580～620A，频率为2.2～2.6Hz。结晶器冷却水量主要是考虑防止漏钢和减少铸坯表面缺陷。冷却水用量不合适，造成漏钢或者裂纹。水量过大，铸坯会产生裂纹；水量过小，冷却能力不够，会使坯壳太薄造成拉漏。在钢种确定的情况下，影响冷却水用量的还有拉速，拉速快，冷却水量一般较多，拉速慢一般较少。而电磁搅拌作用主要是增大等柱晶比例，改善连铸坯的内部质量。有电磁搅拌能提高内部质量，没有电磁搅拌，质量差点但经过轧制也可以改善内部质量。

b、将a步骤得到的连铸坯从结晶器内拉出，依次通过二冷区和空冷区进行冷却，拉速为0.5～0.6m/min，二冷区采用软化后的水进行冷却，水温控制为10～50℃，比水量为0.35～0.45L/kg，二冷区分为5个冷却段，总长度为10m，其中第一段长1.0～1.5m，水量占18％～22％；第二段长2.0～2.5m，水量占20％～25％；第三段长2.0～2.5m，水量占15％～20％；第四段长2.0～2.5m，水量占18％～22％，第五段长2.0～2.5m，水量占18％～22％。连铸坯在二冷区的表面温度控制为950～1050℃，优选为950～1050℃，所述连铸坯进入空冷区时表面温度控制为950～1000℃。并对连铸坯进行凝固末端动态轻压下技术处理，总压下量控制为6～10mm。优选7～9mm。

实施例1运用本发明的连铸方法来浇注L80-3Cr高铬钢

该实施例采用的是360mm×450mm的四机四流大方坯连铸机，由中冶赛迪公司制造。先将保护渣放入连铸机的结晶器内，保护渣的组成成分按重量百分比计为：SiO₂：35％、CaO：22％、Al₂O₃：4％、MgO：4％、Na₂O：11％、F^-：3％、C：12％、Fe₂O₃：1.5％，其余为杂质。碱度CaO/SiO₂：0.63，半球点熔化温度：1082℃、1300℃时的粘度：0.32Pa·s。保护渣使用量为0.45kg/吨钢。将精炼完成后的过热度为16℃的钢水，通过浸入式水口注入到结晶器内，此时钢水温度为1526℃，钢水的成分组成为：碳0.18％、硅0.24％、锰0.55％、磷0.011％、硫0.007％、铬2.92％、钼0.42％、全铝0.03％，余量为铁及杂质。在结晶器外壁冷却水的热交换作用下使结晶器内钢水结晶，冷却水用量为3100L/min；形成外壁凝固、内部未凝固的齿轮钢连铸坯，结晶器冷却过程中采用电磁搅拌对铸坯进行搅拌，其电流强度为580A，频率为2.6Hz。将该连铸坯从结晶器内拉出，然后送入二冷区和空冷区进行冷却。二冷区冷却采用软化处理后的冷却水，比水量为0.37L/kg，冷却水温度控制为35℃；稳定控制铸机拉速为0.60m/min。二冷区为5个冷却段，总长度为10m，其中第一段长1.0m，水量占22％；第二段长2.25m，水量占20％；第三段长2.25m，水量占18％；第四段长2.25m，水量占22％，第五段长2.25m，水量占18％。连铸坯在二冷区的表面温度控制为1000℃，连铸坯进入空冷区时表面温度控制为950℃。采用动态轻压下技术，拉速为0.60m/min时压下辊为4个辊，其中1#占总压下量的22％，2#辊占总压下量的30％，3#辊占总压下量的35％，4#辊12％，总压下量为8.08mm。

本连铸机的轻压下技术所采用的压下辊布置见表1。弯月面指的是结晶器内钢水的凸液面。

表1本机轻压下技术采用的压下辊布置

连铸时由于拉速不同，凝固末端位置也随之不同，采用轻压下技术的压下区域为凝固末端位置以前的压下辊，而凝固末端一般以连铸坯距离弯月面的距离来表示，凝固末端的计算公式为：

d = K {(L / Vc)}^{\frac{1}{2}}

其中：d为坯壳厚度mm；

L为距弯月面距离；

Vc为拉速；

K为凝固系数，采用射钉法测试，系数值为20～28mm/min^1/2。

当凝固末端距离弯月面距离为24m时(即上式中L＝24m)，压下区域为1#、2#辊；凝固末端位置为28m时，压下区域为1#、2#、3#、4#和5#辊；单辊压下量控制在1.8～2.5mm，总压下量根据拉速不同控制为3.12～8.08mm。例如：拉速为0.50m/min，L＝24m，时压下辊数为2个辊，其中1#辊占总压下量的55％，2#辊占总压下量的45％，总压下量为3.12mm；拉速为0.55m/min，L＝25m时，压下辊数为3个，其中1#辊占总压下量的30％，2#辊占总压下量的35％，3#辊占总压下量的35％，总压下量为6.42mm；拉速为0.60m/min，L＝26.5m时，压下辊为4个辊，其中1#占总压下量的22％，2#辊占总压下量的30％，3#辊占总压下量的35％，4#辊12％，总压下量为8.08mm。

采用该方法一次试验约生产130吨钢，生产的连铸坯表面无缺陷率为98.4％，其中渣坑发生率为1.2％，没有皮下缺陷。内部质量良好：中心疏松为0.5级，中心缩孔0.5级，中心偏析0.5级，无其他缺陷。

实施例2运用本发明的连铸方法来浇注L80-3Cr高铬钢

该实施例采用的是360mm×450mm的四机四流大方坯连铸机。先将保护渣放入连铸机的结晶器内，保护渣的组成成分按重量百分比计为：SiO₂：37％、CaO：25％、Al₂O₃：4.2％、MgO：4.1％、Na₂O：10.5％、F^-：3.2％、C：11.8％、Fe₂O₃：1.6％，其余为杂质。碱度CaO/SiO₂：0.67，半球点熔化温度：1089℃、1300℃时的粘度：0.35Pa·s。保护渣使用量为0.40kg/吨钢。将精炼完成后的过热度为22℃的钢水，通过浸入式水口注入到结晶器内，此时钢水温度为1532℃，钢水的成分组成为：碳0.17％、硅0.21％、锰0.48％、磷0.012％、硫0.007％、铬2.98％、钼0.47％、全铝0.03％，余量为铁及杂质。在结晶器外壁冷却水的热交换作用下使结晶器内钢水结晶，冷却水用量为3200L/min；形成外壁凝固、内部未凝固的齿轮钢连铸坯，结晶器冷却过程中采用电磁搅拌对铸坯进行搅拌，其电流强度为600A，频率为2.4Hz。将该连铸坯从结晶器内拉出，然后送入二冷区和空冷区进行冷却。二冷区冷却采用软化处理后的冷却水，比水量为0.38L/kg，冷却水温度控制为37℃；稳定控制铸机拉速为0.55m/min。二冷区为5个冷却段，总长度为10m，其中第一段长1.0m，水量占22％；第二段长2.25m，水量占20％；第三段长2.25m，水量占18％；第四段长2.25m，水量占22％，第五段长2.25m，水量占18％。连铸坯在二冷区的表面温度控制为1020℃，连铸坯进入空冷区时表面温度控制为980℃。

采用动态轻压下技术，拉速为0.55m/min时，压下辊数为3个，其中1#辊占总压下量的30％，2#辊占总压下量的35％，3#辊占总压下量的35％，总压下量为6.42mm。

并对连铸坯进行凝固末端动态轻压下技术处理，总压下量控制为9mm。

采用该方法生产的连铸坯表面无缺陷率为99.1％，其中渣坑发生率为0.5％，没有皮下缺陷。内部质量良好：中心疏松为0.5级，中心缩孔0级，中心偏析0.5级，无其他缺陷。

实施例3运用本发明的连铸方法来浇注L80-3Cr高铬钢

该实施例采用的是360mm×450mm的四机四流大方坯连铸机。先将保护渣放入连铸机的结晶器内，保护渣的组成成分按重量百分比计为：SiO₂：36％、CaO：25％、Al₂O₃：4.8％、MgO：3.7％、Na₂O：11.2％、F^-：3.4％、C：13％、Fe₂O₃：1.2％，其余为杂质。碱度CaO/SiO₂：0.69，半球点熔化温度：1115℃、1300℃时的粘度：0.39Pa·s。保护渣使用量为0.35kg/吨钢。将精炼完成后的过热度为30℃的钢水，通过浸入式水口注入到结晶器内，此时钢水温度为1540℃，钢水的成分组成为：碳0.18％、硅0.23％、锰0.47％、磷0.010％、硫0.006％、铬3.15％、钼0.42％、全铝0.02％，余量为铁及杂质。在结晶器外壁冷却水的热交换作用下使结晶器内钢水结晶，冷却水用量为3400L/min；形成外壁凝固、内部未凝固的齿轮钢连铸坯，结晶器冷却过程中采用电磁搅拌对铸坯进行搅拌，其电流强度为620A，频率为2.2Hz。将该连铸坯从结晶器内拉出，然后送入二冷区和空冷区进行冷却。二冷区冷却采用软化处理后的冷却水，比水量为0.45L/kg，冷却水温度控制为40℃；稳定控制铸机拉速为0.50m/min。二冷区为5个冷却段，总长度为10m，其中第一段长1.0m，水量占22％；第二段长2.25m，水量占20％；第三段长2.25m，水量占18％；第四段长2.25m，水量占22％，第五段长2.25m，水量占18％。连铸坯在二冷区的表面温度控制为1015℃，连铸坯进入空冷区时表面温度控制为1000℃。

采用动态轻压下技术，拉速为0.50m/min时压下辊数为2个辊，其中1#辊占总压下量的55％，2#辊占总压下量的45％，总压下量为3.12mm。

采用该方法生产的连铸坯没有表面和皮下缺陷。内部质量良好：中心疏松为0.5级，中心缩孔0.5级，中心偏析0.5级，无其他缺陷。

Claims

1.高铬钢的连铸方法，其特征在于：其包括以下步骤：

b、将a步骤得到的连铸坯从结晶器内拉出，依次通过二冷区和空冷区进行冷却，所述连铸坯在二冷区的表面温度控制为950～1050℃，所述连铸坯进入空冷区时表面温度控制为950～1000℃，并对连铸坯在凝固末端进行轻压下处理，总压下量控制为6～10mm。

2.根据权利要求1所述的高铬钢的连铸方法，其特征在于：所述高铬钢钢水为L80-3Cr高铬钢钢水，其成分为：碳0.15％～0.20％、硅0.15％～0.30％、锰0.45％～0.60％、磷≤0.015％、硫≤0.008％、铬2.8％～3.2％、钼0.40％～0.50％、全铝0.01％～0.04％，余量为铁及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的高铬钢的连铸方法，其特征在于：所述保护渣的重量百分比组成为：SiO₂：33～40％、CaO：20～25％、Al₂O₃：0～6％、MgO：0～5％、Na₂O：8～12％、F^-：0～6％、C：10～14％、0＜Fe₂O₃≤2.0％，碱度CaO/SiO₂：0.60～0.70，半球点熔化温度：1080～1120℃；1300℃时的粘度：0.30～0.40Pa·s；所述保护渣的用量为0.30～0.50kg/吨钢。

4.根据权利要求1所述的高铬钢的连铸方法，其特征在于：连铸坯从结晶器内拉出的拉速为0.5～0.6m/min。

5.根据权利要求1所述的高铬钢的连铸方法，其特征在于：所述二冷区采用软化后的水进行冷却，水温控制为10～50℃，比水量为0.35～0.45L/kg。

6.根据权利要求1所述的高铬钢的连铸方法，其特征在于：所述连铸坯在二冷区的表面温度控制为950～1050℃。

7.根据权利要求1所述的高铬钢的连铸方法，其特征在于：所述二冷区分为5个冷却段，总长度为10m，其中第一段长1.0～1.5m，水量占18％～22％；第二段长2.0～2.5m，水量占20％～25％；第三段长2.0～2.5m，水量占15％～20％；第四段长2.0～2.5m，水量占18％～22％，第五段长2.0～2.5m，水量占18％～22％。

8.根据权利要求1所述的高铬钢的连铸方法，其特征在于：所述对连铸坯进行凝固末端的轻压下处理采用动态轻压下技术，处理时总压下量控制为7～9mm。

9.根据权利要求1所述的高铬钢的连铸方法，其特征在于：在结晶器内冷却时采用电磁搅拌，电磁搅拌的电流强度为550～650A，频率为2.0～3.0Hz。