CN102847891B - 一种中碳合金钢的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中碳合金钢（Q345A-D/Q345X）的制备方法，涉及冶金连铸领域。本发明所涉及的制备方法具体为优化二冷配水模型，精确控制Als含量和N含量，所述Als含量控制目标为小于300ppm，所述N含量控制在40ppm以下，以及调整结晶器窄面锥度，使所述锥度值由1.0%调整为1.1%，提高设备精度，加强设备检查力度，保证设备状况良好。本发明所公开的制备方法使中碳合金钢角横裂得到有效的控制，角横裂发生率由原来的12.5%降低到目前的0.92%，大大减少了铸坯的倒角量，同时提高了铸坯的表面质量。

Description

一种中碳合金钢的制备方法

技术领域

本发明涉及冶金连铸领域，特别涉及一种中碳合金钢的制备方法。

背景技术

随着经济的日益发展，市场对高强度钢的需求不断增加。通过在钢中加入Nb、V、Ti等微合金元素并配合热轧过程中的控轧控冷技术，在钢中形成的第二相质点起到细化晶粒、弥散强化等作用，显著提高了钢的强度。虽然钢中加入微合金元素有助于提高钢的强度，但在连铸过程中，钢中Nb、V、Ti等微合金元素与C、N形成细小弥散的碳化物、氮化物和碳氮化物，并在奥氏体晶界或者晶界的薄膜状铁素体中析出，使钢的高温延塑性变差，连铸坯表面易产生裂纹，尤其是横裂纹和角横裂纹的发生率明显高于普通钢铸坯。

首钢迁安钢铁公司炼钢厂在生产中碳合金钢种时（Q345A-D/Q345X），角横裂纹发生率为12.5%，严重地影响了连铸坯的质量和连铸生产，增加了生产成本；同时板坯角部出现横裂纹遗传到热轧板卷上易出现边部舌形裂纹缺陷，导致板卷成才率降低，对出现角部裂纹的板坯需要切角处理，由于切角处理时间较长，影响到生产组织，延长交货周期，对合同兑现率产生直接影响。但由于角横裂纹形成机理复杂，影响因素众多，迄今为止，该问题并没有被很好地解决。角横裂纹一直是国内外学者研究控制连铸坯表面质量的重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是降低中碳合金钢角横裂纹的发生率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种中碳合金钢的制备方法，包括：

优化二冷配水模型；

控制N含量和Als含量；

调整结晶器窄面锥度；

提高设备精度。

进一步地，所述优化二冷配水模型包括：

将碳合金钢二冷配水模型由AMedC调整优化为AMedC_Test，二冷配水模型水量对比如下表所示：

名称

距结晶器液面距离

AMedC

AMedC_Test

	（m）	（L/mi n）	（L/mi n）
				结晶器窄面足辊	0.8-1.5	81.60	81.60
结晶器宽面足辊	0.8-1.04	351.40	351.00
				2区内外弧	1.04-1.6	564.90	679.40
3区内外弧	1.6-2.71	609.10	689.60
				4区内外弧	2.71-4.27	509.70	583.00
5区中心内外弧	4.27-6.19	199.80	229.70
				5区边部内外弧	4.27-6.19	60.00	60.00
6区中心内弧	6.19-10.03	123.10	143.40
				6区边部内弧	6.19-10.03	31.00	31.00
6区中心外弧	6.19-10.03	184.60	215.10
				6区边部外弧	6.19-10.03	47.00	47.00
7区中心内弧	10.03-13.87	71.40	85.00
				7区边部内弧	10.03-13.87	31.00	31.00
7区中心外弧	10.03-13.87	121.40	144.50
				7区边部外弧	10.03-13.87	53.00	53.00
8区中心内弧	13.87-20.57	87.40	105.60
				8区边部内弧	13.87-20.57	55.20	55.20
8区中心外弧	13.87-20.57	174.80	211.10
				8区边部外弧	13.87-20.57	96.00	96.00

进一步地，所述N含量控制目标为小于40ppm，所述Al s含量控制目标为小于300ppm。

进一步地，所述N含量控制方法还包括：

在炼钢过程中，根据铁水条件，及时调整废钢装入量，保证转炉矿石量在15-25kg/t；

在炼钢的精炼过程中，除破渣壳外，每次电极加热时间要求大于5mi n；

在炼钢的板坯工序时，严禁敞开浇注。

进一步地，所述结晶器窄面锥度值为1.1%。

进一步地，所述提高设备精度包括：

在二冷区运行过程中，保证铸坯表面受力均匀。

进一步地，所述保证铸坯表面受力均匀包括：

提高结晶器与零段、以及各扇形段间的对中精度，对弧精度新段要求控制在±0.3mm，旧段控制在±0.5mm内。

进一步地，所述提高设备精度还包括：

在二冷区运行过程中，保证铸坯表面冷却均匀。

进一步地，所述保证铸坯表面冷却均匀包括：

防止二冷区管道漏水和喷嘴堵塞。

本发明提供的方法，解决了目前在浇注中碳合金钢种时在铸坯角部出现角部横裂纹的现象，提高了铸坯的表面质量，减少了热轧角部出现舌型裂纹的几率，同时大大降低了板卷的改判率，减轻了铸坯的倒角量。本发明适用于中碳合金钢种，也为其它钢种族解决角横裂提供了一种思路。

附图说明

图1为本发明实施例提供的不同宽度板坯的角裂发生率（2#铸机）。

图2为本发明实施例提供的修改二冷配水模型前后铸坯目标表面温度设定。

图3为本发明实施例提供的[N]与角横裂指数的关系。

图4为本发明实施例提供的[Als]与角横裂指数的关系。

图5为本发明实施例提供的2011年1月至2012年3月迁钢中碳合金钢角横裂率。

具体实施方式

参见图1，在二冷过程中，采用远红外非接触式测温-计算机高速采集系统对不同工况下矫直区铸坯角部温度进行了测量。对所浇注的钢种而言，正常工况下矫直区铸坯角部温度正好位于脆性区间内。由于受喷嘴布置、拉速等的影响，大小断面的板坯角部温度存在一定差异。不同断面铸坯角裂的发生几率也存在差别，同一台铸机而言，大断面角裂的发生几率要远高于小断面。

参见图2，为了避免角横裂，可以采取“热行”或“冷行”的方法，即提高或降低角部温度避开低塑性区。正常工况下矫直区铸坯角部温度离塑性较好的低温侧较近，温度降低40℃左右即进入塑性相对较好区域，而提温至少100℃以上才可进入高塑性区。同时实践中发现，虽然二冷采用整体弱冷同时关闭边部水的方式对大断面铸坯角部温度的提温效果较小断面明显，但是仍不能使矫直时边角部位温度达到在第Ⅲ脆性温度区之上(900℃以上)，最高只达到840℃左右。因此，“冷行”方法更容易实现。在实现“冷行”的方法上，前期采用改变边部水量的方法，但此方法由于中心向边角传热以及大断面边部冷却效果不良的原因，角部温度降低并不明显，尤其大断面。经过反复试验和验证，最终采用降低目标表面温度方法有效的降低了角横裂发生率，板坯切角率降低了50%左右。

同时增强铸坯出结晶器二冷水强度，能有效的控制奥氏体晶粒尺寸大小。通过优化调整铸坯的表面温度，二冷水流量得到增强，奥氏体晶粒尺寸大小得到有效的控制。把中碳合金钢二冷配水模型由AMedC调整为AMedC_Test，二冷区水量前后对比情况如表1所示：

表1AMedC与AMedC_Test二冷配水模型水量对比

炼钢过程中，N易与Nb、V、Al以及B等元素形成氮化物/碳氮化物在晶界析出而降低钢的热塑性，促进板坯角横裂纹的发生。析出温度越低析出物的颗粒越细小，对钢的塑性影响越大。统计的N、Al s与角裂指数的关系参见图3，由图可见，N含量高于40ppm之后，角横裂指数显著偏高，Als元素含量在高于300ppm后，角横裂纹的指数也偏高。经过多次试验，在保证中碳合金钢的强度情况下，将Als含量控制目标为小于300ppm，N含量控制目标为小于40ppm对解决角横裂纹的问题较为有效。

为了有效的控制氮含量，具体方法如下：

①炼钢工序：根据铁水条件，及时调整废钢装入量，保证转炉矿石量在15-25kg/t，在炉内快速形成泡沫渣，避免钢水与空气接触增氮。按要求控制转炉终点碳，防止拉低碳出钢；一次拉碳成功，避免后吹。关注出钢口形状，确保圆流出钢；出钢过程降低钢包底吹流量，保证合金熔化即可，防止钢水翻动大。

②精炼工序：精炼处理过程要求全程控制除尘阀的开度，保证炉内微正压。精炼处理过程除破渣壳外，每次电极加热时间要求大于5min，造渣结束后避免补加渣料。

③板坯工序：做好全保护工作，严禁敞开浇注；重点品种取针式样做成品[N]分析，控制增氮[N]≤3ppm。

在炼钢过程中应加强对结晶器的管理和维护，定期对锥度仪进行校验，保证结晶器锥度在要求的精度范围之内。增大结晶器窄面锥度以减少铸坯在结晶器中与结晶器之间气隙，保证铸坯在结晶器中传热的均匀性，避免初生坯壳表面厚度不均匀。增大结晶器窄面锥度能有效的减少或减轻铸坯内弧角横裂发生几率，结晶器窄面锥度值由1.0%调整为1.1%。

提高结晶器与零段、以及各扇形段间的对中精度，防止连铸坯在二冷区运行过程中受到附加的机械应变，同时防止二冷区管道漏水和喷嘴堵塞情况，避免因铸坯表面局部冷却不均匀造成铸坯表面温度反复波动而促进氮化物和碳氮化物析出增加裂纹敏感性，对角横裂的防止都有重要作用。

迁钢采用沙克拉德辊缝仪，定期对铸机的辊缝、对弧等状况进行检查，对弧精度新段要求控制在±0.3mm，旧段控制在±0.5mm内。检查前，为保证辊缝仪测量的准确可靠，要求清理辊子上的铁皮、残渣等杂物，对辊缝仪偏差超标的进行手测复查对比。同时，每周利用生产间隙对零段与底座之间的间隙测量一次，要求≤0.3mm。

针对二冷喷嘴检查，根据生产准备时间和工艺要求细化了检查要求和力度，并不定期对岗位喷嘴检查情况进行抽查，大大减少了喷嘴堵塞、分叉等现象。

参见图5，采取以上制备方法及优化措施，板坯角横裂得到有效控制，由以前的12.5%降低到目前的0.92%。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种中碳合金钢的制备方法，其特征在于，包括：

优化二冷配水模型；

控制N含量和Als含量；

调整结晶器窄面锥度；

提高设备精度；

控制N含量的操作分为以下步骤：

炼钢工序：根据铁水条件，及时调整废钢装入量，保证转炉矿石量在15-25kg/t，在炉内快速形成泡沫渣，避免钢水与空气接触增氮；

精炼工序：精炼处理全程控制除尘阀的开度，保证炉内微正压，精炼处理过程除破渣壳外，每次电极加热时间要求大于5min，造渣结束后避免补加渣料；

板坯工序：过程中严禁敞开浇注，取试样做成品N含量分析，控制增氮N≤3ppm；

采用冷行方法，降低铸坯表面温度，降低角横裂发生率与板坯切角率；

所述优化二冷配水模型包括：

将中碳合金钢二冷配水模型由AMedC调整优化为AMedC_Test，二冷配水模型水量对比如下表所示：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述N含量控制目标为小于40ppm，所述Als含量控制目标为小于300ppm。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述结晶器窄面锥度值为1.1％。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述提高设备精度包括：

在二冷区运行过程中，保证铸坯表面受力均匀。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述保证铸坯表面受力均匀包括：

提高结晶器与零段、以及各扇形段间的对中精度，对弧精度新段要求控制在±0.3mm，旧段控制在±0.5mm内。

6.根据权利要1所述的制备方法，其特征在于，所述提高设备精度还包括：

在二冷区运行过程中，保证铸坯表面冷却均匀。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述保证铸坯表面冷却均匀包括：

防止二冷区管道漏水和喷嘴堵塞。