CN102796963A - 一种马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法，它包括下述依次的步骤：Ⅰ在精炼炉，用高碳锰铁或高碳铬铁调整，连铸前钢中[S]≤0.005％，[N]≤0.018％；Ⅱ过热度20-40℃；浸入水口插入深度100-130mm；拉速0.75-1.15min；二冷比水量0.29-0.32L/Kg；Ⅲ使用M+F-EMS组合电磁搅拌，频率为3-5Hz，M-EMS电流强度400-550A，F-EMS的电流强度分别为：1Cr13电流强度300-400A、2Cr13电流强度450-550A、3Cr13电流强度500-600A、4Cr13电流强度550-650A；Ⅳ结晶器保护渣碱度0.90-1.05，熔点1110-1130℃，粘度(1300℃)0.1-0.13Pa.s；Ⅴ铸成连铸坯。本方法连铸出的矩形连铸坯表面无裂纹、表面凹陷小于1.0mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法。
背景技术
1Cr13、2Cr13、3Cr13和4Cr13是马氏体不锈钢中用量较大的几个牌号，由于它们具有较高强度、硬度、韧性和耐磨等特点，被选为用于制作叶片、紧固件、阀门、轴类和刀具等主要材料。现有不少厂家将马氏体不锈钢矩形坯连铸技术应用于工业化生产。但是，这类钢在连铸过程中还存在有许多质量问题，如中心疏松和缩孔等缺陷仍未得到有效解决。
发明内容
为克服现有马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法的上述不足，本发明提供一种马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法，本方法连铸出的矩形连铸坯表面无裂纹、表面凹陷小于1.0mm；中心疏松和缩孔缺陷级别不大于0.5级。
本发明的构思是：
第一、在精炼炉，钢中[C]含量用高碳锰铁或高碳铬铁调整，控制连铸前钢中[S]和[N]含量，防止铸坯偏析。
第二、对过热度、拉速、二冷比水量、电磁搅拌参数和浸入水口插入深度合理组合，能解决铸坯表面裂纹、凹陷和中心疏松和缩孔缺陷。
第三、控制结晶器保护渣碱度、熔点、粘度三个重要指标也有助于提高铸坯表面质量。
本发明的马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法适用的不锈钢钢种是1Cr13、2Cr13、3Cr13和4Cr13，它包括下述依次的步骤：
Ⅰ在精炼炉，钢中[C]含量用高碳锰铁或高碳铬铁调整，连铸前钢中
[S]≤0.005％，[N]≤0.018％。
Ⅱ 过热度20-40℃；浸入水口插入深度100-130mm；拉速0.75-1.15min；二冷比水量0.29-0.32L/Kg。
Ⅲ 使用M+F-EMS组合电磁搅拌，M-EMS电流强度400-550A，频率为3-5Hz；F-EMS的频率为3-5Hz，F-EMS的电流强度分钢种不同：1Cr13电流强度300-400A、2Cr13电流强度450-550A、3Cr13电流强度500-600A、4Cr13电流强度550-650A。
Ⅳ 结晶器保护渣碱度0.90-1.05，熔点1110-1130℃，粘度(1300℃)0.1-0.13Pa.s。
Ⅴ 连铸成断面376-529cm2的矩形连铸坯。
本发明连铸出断面376-529cm2矩形坯，表面无裂纹、表面凹陷小于1.0mm，表面质量可实现无修磨；中心疏松和缩孔缺陷级别不大于0.5级，可作棒材和管坯用料；与模铸相比，提高成材率12％-15％。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。
实施例一
本实施例是在175×215mm2四流矩形坯连铸机上进行的，钢种1Cr13，液相线1495℃，成品化学成分质量百分比：
C≤0.15；Si≤1.00；Mn≤1.00；P≤0.035；S≤0.030；Cr 11.50-13.50；Ni≤0.60；N≤0.030；其余为Fe与不可避免的杂质。
进LF炉，钢液净重83t，渣厚230mm，温度1507℃，化学成分质量百分比：
C 0.11； Si 0.43； Mn 0.49； P 0.013； S 0.002； Cr 11.56；Ni 0.06； N 0.0103；其余为Fe与不可避免的杂质。
本实施例包括下述依次的步骤：
Ⅰ在LF精炼炉，加入高碳铬铁（C 7.8％，Cr 67％）118Kg，累积送电23min，喂∮13mm硅钙线249m，钢液温度1595℃，化学成分质量百分比：
C 0.12； Si 0.46； Mn 0.49； P 0.014； S 0.002； Cr 11.65；
Ni 0.06； N 0.0106；其余为Fe与不可避免的杂质。
Ⅱ 钢包2个底吹Ar流量分别为112L/min和80L/min，弱搅拌10min，出站温度1580℃。大包开浇，精炼结束至大包开浇钢液镇静时间20 min；中包钢液8t时测中包温度1530℃；中包钢液12t时四流依次开浇，加入结晶器保护渣；起步拉速0.5m/min，2.5min后拉速升至1.10min，二冷比水量0.31L/Kg；15t时添加中包覆盖剂160Kg；浸入水口插入钢液深度120mm；
Ⅲ铸坯出结晶器2m，开启结晶器电磁搅拌（旋转磁场型、电流强度500A、频率4.5Hz）；铸坯拉到9.5m开启末端电磁搅拌（旋转磁场型、电流强度350A、频率4.0Hz），15min中包测温1527℃，拉速1.10m/min，二冷比水量0.31L/Kg；25min中包测温1526℃，拉速1.10m/min，二冷比水量0.31L/Kg；35min中包测温1523℃，拉速1.10m/min，二冷比水量0.31L/Kg。大包浇完，中包钢液位降至400mm时，拉速降至0.5m/min，进行封顶操作。
Ⅳ结晶器保护渣碱度1.0、熔点1127℃、粘度(1300℃)0.13Pa.s，用量42Kg。
Ⅴ 连铸成断面为175×215mm2的连铸坯。
本实施例生产出的铸坯表面无裂纹,表面最深凹陷0.4mm，表面不修磨；中心疏松和缩孔级别0.5级。
实施例二
本实施例是在175×215mm2四流矩形坯连铸机上进行的，钢种2Cr13，液相线1493℃，成品化学成分质量百分比：
C 0.16-0.25；Si≤1.00；Mn≤1.00；P≤0.035；S≤0.030；
Cr 12.00-14.00；Ni≤0.60；N≤0.030；其余为Fe与不可避免的杂质。
进LF炉，钢液净重85t，渣厚220mm，温度1503℃，化学成分质量百分比：
C 0.20； Si 0.45； Mn 0.42； P 0.015； S 0.001； Cr 12.30；Ni 0.07； N 0.011；其余为Fe与不可避免的杂质。
本实施例包括下述依次的步骤：
Ⅰ 在LF精炼炉，加入高碳锰铁（C 7.0％，Mn 78％）125Kg，累积送电22min，喂∮13mm硅钙线255m，钢液温度1590℃，化学成分质量百分比：
C 0.21； Si 0.48； Mn 0.53； P 0.015； S 0.001； Cr 12.29；
Ni 0.06； N 0.0111；其余为Fe与不可避免的杂质。
Ⅱ 钢包2个底吹Ar流量分别为110L/min和85L/min，弱搅拌10min，出站温度1578℃。大包开浇，精炼结束至大包开浇钢液镇静时间21min；中包钢液8t时测中包温度1529℃；中包钢液12t时四流依次开浇，加入结晶器保护渣；起步拉速0.5m/min，2.5min后拉速升至1.10min，二冷比水量0.31L/Kg；15t时添加中包覆盖剂160Kg；浸入水口插入钢液深度115mm；
Ⅲ 铸坯出结晶器2m，开启结晶器电磁搅拌（旋转磁场型、电流强度550A、频率4.5Hz）；铸坯拉到9.5m开启末端电磁搅拌（旋转磁场型、电流强度450A、频率4.5Hz），15min中包测温1526℃，拉速1.10m/min，二冷比水量0.31L/Kg；25min中包测温1523℃，拉速1.10m/min，二冷比水量0.31L/Kg；35min中包测温1520℃，拉速1.10m/min，二冷比水量0.31L/Kg。大包浇完，中包钢液位降至400mm时，拉速降至0.5m/min，进行封顶操作。
Ⅳ 结晶器保护渣碱度1.0、熔点1123℃、粘度(1300℃)0.12Pa.s，用量46Kg。
Ⅴ 连铸成断面为175×215mm2的连铸坯。
本实施例生产出的铸坯表面无裂纹,表面最深凹陷0.3mm，表面不修磨；中心疏松和缩孔级别0级。
实施例三
本实施例是在230×230mm2四流方坯连铸机上进行的，钢种3Cr13，液相线1490℃，成品化学成分质量百分比：
C 0.26-0.35；Si≤1.00；Mn≤1.00；P≤0.035；S≤0.030；
Cr 12.00-14.00；Ni≤0.60；N≤0.030；其余为Fe与不可避免的杂质。
进LF炉，钢液净重83t，渣厚220mm，温度1510℃，化学成分质量百分比：
C 0.30；Si 0.50；Mn 0.23；P 0.018；S 0.001；Cr 12.60；Ni 0.06；
N 0.0095；其余为Fe与不可避免的杂质。
本实施例包括下述依次的步骤：
Ⅰ 在精炼炉，加入高碳锰铁（C 7.5％，Mn 76％）230Kg，累积送电19min，喂∮13mm硅钙线249m，钢液温度1589℃，成分质量百分比：
C 0.32；Si 0.52；Mn 0.43；P 0.018；S 0.001；Cr 12.59；Ni 0.06； N 0.0098；其余为Fe与不可避免的杂质。
Ⅱ 钢包2个底吹Ar流量分别为110L/min和90L/min，吹Ar弱搅拌10min，出站温度1578℃。大包开浇，精炼结束至大包开浇钢液镇静时间22 min；中包钢液8t时测中包温度1528℃；中包钢液12t时四流依次开浇，加入结晶器保护渣；起步拉速0.5m/min，1min后拉速升至0.75min，二冷比水量0.305L/Kg；15t时加中包覆盖剂160Kg；浸入水口插入钢液深度120mm；
Ⅲ 铸坯出结晶器2m，开启结晶器电磁搅拌（旋转磁场型、电流强度500A、频率4.5Hz）；铸坯拉到9m开启末端电磁搅拌（旋转磁场型、电流强度600A、频率4Hz），15min中包测温1526℃，拉速0.80m/min，二冷比水量0.31L/Kg；25min中包测温1522℃，拉速0.80m/min，二冷比水量0.31L/Kg；35min中包测温1518℃，拉速0.80m/min，二冷比水量0.31L/Kg。大包浇完，中包钢液位降至400mm时，拉速降至0.5m/min，进行封顶操作。
Ⅳ 结晶器保护渣碱度0.98、熔点1115℃、粘度(1300℃)0.11Pa.s，用量48Kg。
Ⅴ 连铸成断面为230×230mm2的连铸坯。
生产出的铸坯表面无裂纹,表面最深凹陷0.7mm，表面不修磨；中心疏松和缩孔级别0.5级。
实施例四
本实施例是在220×220mm2四流方坯连铸机上进行的，钢种4Cr13，液相线1483℃，成品化学成分质量百分比：
C 0.36-0.45；Si≤0.60；Mn≤0.80；P≤0.040；S≤0.030；
Cr 12.00-14.00；Ni≤0.60；N≤0.030；其余为Fe与不可避免的杂质。
进LF炉，钢液净重82t，渣厚220mm，温度1505℃，化学成分质量百分比：
C 0.40；Si 0.43；Mn 0.49；P 0.015；S 0.002；Cr 12.73；Ni 0.07； N 0.0098；其余为Fe与不可避免的杂质。
本实施例包括下述依次的步骤：
Ⅰ在精炼炉，加入高碳铬铁（C 7.8％，Cr 67％）115Kg，累积送电18min，喂∮13mm硅钙线246m，钢液温度1568℃，成分质量百分比：
C 0.41；Si 0.46；Mn 0.49；P 0.015；S 0.002；Cr 12.82；Ni 0.07； N 0.0103；其余为Fe与不可避免的杂质。
Ⅱ钢包2个底吹Ar流量分别为110L/min和80L/min，吹Ar弱搅拌15min，出站温度1556℃。大包开浇，精炼结束至大包开浇钢液镇静时间19 min；中包钢液8t时测中包温度1512℃；中包钢液12t时四流依次开浇，加入结晶器保护渣；起步拉速0.5m/min，1min后拉速升至0.85min，二冷比水量0.301L/Kg；15t时加中包覆盖剂160Kg；浸入水口插入钢液深度120mm；
Ⅲ 铸坯出结晶器2m，开启结晶器电磁搅拌（旋转磁场型、电流强度500A、频率4.5Hz）；铸坯拉到9m开启末端电磁搅拌（旋转磁场型、电流强度650A、频率3.5Hz），15min中包测温1510℃，拉速0.90m/min，二冷比水量0.303L/Kg；25min中包测温1508℃，拉速0.90m/min，二冷比水量0.303L/Kg；35min中包测温1505℃，拉速0.90m/min，二冷比水量0.303L/Kg。大包浇完，中包钢液位降至400mm时，拉速降至0.5m/min，进行封顶操作。
Ⅳ结晶器保护渣碱度0.95、熔点1111℃、粘度(1300℃)0.11Pa.s，用量41Kg。
Ⅴ 连铸成断面为220×220mm2的连铸坯。
生产出的铸坯表面无裂纹,表面最深凹陷0.5mm，表面不修磨；中心疏松和缩孔级别0.5级。
Claims (5)
1.一种马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法，它适用的不锈钢钢种是1Cr13、2Cr13、3Cr13和4Cr13，它包括下述依次的步骤：
Ⅰ 在精炼炉，钢中[C]含量用高碳锰铁或高碳铬铁调整，连铸前钢中
[S]≤0.005％，[N]≤0.018％；
Ⅱ 过热度20-40℃；浸入水口插入深度100-130mm；拉速0.75-1.15min；二冷比水量0.29-0.32L/Kg；
Ⅲ 使用M+F-EMS组合电磁搅拌，M-EMS电流强度400-550A，频率为3-5Hz；F-EMS的频率为3-5Hz，F-EMS的电流强度分钢种不同：1Cr13电流强度300-400A、2Cr13电流强度450-550A、3Cr13电流强度500-600A、4Cr13电流强度550-650A；
Ⅳ 结晶器保护渣碱度0.90-1.05，熔点1110-1130℃，粘度(1300℃)0.1-0.13Pa.s；
Ⅴ 连铸成断面376-529cm2的矩形连铸坯。
2.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法，它的钢种是1Cr13，其特征是：在步骤Ⅲ 使用M+F-EMS组合电磁搅拌时，F-EMS的电流强度为300-400A。
3.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法，它的钢种是2Cr13，其特征是：在步骤Ⅲ 使用M+F-EMS组合电磁搅拌时，F-EMS的电流强度为电流强度450-550A。
4.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法，它的钢种是3Cr13，其特征是：在步骤Ⅲ 使用M+F-EMS组合电磁搅拌时，F-EMS的电流强度为电流强度500-600A。
5.根据权利要求1所述的马氏体不锈钢矩形坯连铸的方法，它的钢种是4Cr13，其特征是：在步骤Ⅲ 使用M+F-EMS组合电磁搅拌时，F-EMS的电流强度为电流强度550-650A。
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