CN103567410A - 连铸大圆坯中心疏松控制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种连铸大圆坯中心疏松控制工艺。该工艺包括下述的步骤：中间包内合格钢水通过四切分侧出旋流浸入式水口，注入结晶器；加入结晶器保护渣，控制结晶器浸入水口深度在110～130mm之间；采用采用结晶器液面自控系统稳定结晶器液面、拉速，稳定中间包钢水过热度；控制铸坯二冷速度；优化结晶器电磁搅拌及凝固末端电磁搅拌参数。采用本发明生产大圆坯，有利于结晶器保护渣熔化，可减小坯壳至铸坯心部钢液的温度梯度，降低中心钢液过热度，提高铸坯等轴晶比例，增大铸坯的组织密度，有利于控制连铸大圆坯中心疏松级别。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种连铸大圆坯中心疏松控制工艺。
背景技术
连铸坯中心疏松控制，工艺上，普遍采用限制拉速、二冷气-水雾化弱冷、低的钢水过热度等技术；设备上，使用结晶器、凝固末端电磁搅拌，应用具备轻压下功能的拉矫机，实现对铸坯轻压下。
尽管采用限制拉速和低的钢水过热度对改善铸坯中心疏松有一定效果，但效果不是很明显，而且拉速和钢水过热度具体控制在什么样的范围或某一数值，加上钢种种类繁多，需要长期的摸索。
二冷气-水雾化冷却对控制铸坯内部质量十分关键，但因钢种及拉速变化频繁、调节阀及检测仪表的控制精度和灵敏度等原因，导致二冷对铸坯质量的控制效果得不到充分发挥。
电磁搅拌技术是控制铸坯中心疏松最为有效的设备技术，但由于电磁搅拌器对安装位置的要求很高，而且搅拌参数需要靠长期的生产经验来设定，并且合适的参数设定会因钢种而不同。
轻压下技术对改善方坯中心疏松具有良好的效果，但还无法在连铸圆坯上使用。
CN101708537A公开了《一种奥氏体耐热不锈钢的连铸方法》，它包括下述的步骤：
( 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。
为此，在连铸直径500mm圆坯生产过程中，应用四切分侧出旋流浸入式水口技术，该技术通过调整水口四个侧孔射流方向（与电磁搅拌搅动钢液的方向相同）来实现结晶器内钢液的旋转，旋转的钢液可以使热中心上移，弯月面温度可提高lO℃以上，有利于化渣；也可以减小坯壳至钢液心部的温度梯度，降低中心钢液过热度，有利于提高铸坯等轴晶比例,增加铸坯的组织致密度，更利于控制连铸大圆坯中心疏松。该技术除具有上述各项技术的冶金效果外，还兼有促进夹杂物上浮、投资省、产生涡流方式简单、节能、设备操作简单等有优点。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种有利于化渣，也可以减小坯壳至钢液心部的温度梯度，降低中心钢液过热度，有利于提高铸坯等轴晶比例,增加铸坯的组织致密度，利于控制连铸大圆坯中心疏松连铸大圆坯中心疏松控制工艺。
本发明的连铸大圆坯中心疏松控制工艺包括下述的步骤：
（1）中间包内合格钢水通过四切分侧出旋流浸入式水口，注入结晶器；
（2）加入结晶器保护渣，控制结晶器浸入水口深度在110～130mm之间；
（3）采用液面自控系统稳定结晶器液面；
（4）稳定铸坯拉速；如连铸机弧形半径12m，生产直径500mm连铸圆坯时，拉速控制在0.28～0.38m/min；
（5）稳定中间包钢水过热度，一般控制中间包内钢水过热度在20～30℃之间；
（6）控制铸坯二冷制度，一般钢种比水量为0.15～0.25L/kg；
（7）设定结晶器电磁搅拌（M-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（380～420）A，频率（1.5～3.0）Hz；
（8）设定凝固末端电磁搅拌（F-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（400～430）A，频率（7～12）Hz。
优选的上述的步骤（2）中，控制结晶器浸入水口深度为120mm。
优选的，上述的步骤（2）中，结晶器保护渣的加入量为0.4～0.6kg/吨钢。
更优选的，步骤（2）中，结晶器保护渣的加入量为0.5kg/吨钢。
步骤（4）中，连铸机弧形半径12m，生长直径500mm连铸圆坯，拉速控制在0.3m/min。
步骤（5）中控制钢水的过热度在25℃。
步骤（6）中，比水量为0.20L/kg。
连铸大圆坯中心疏松控制工艺在连铸直径500mm圆坯中的应用也是本发明要保护的范围。
本发明是采用四切分侧出旋流浸入式水口，相对于直筒式结晶器浸入水口，其优点是，本发明是通过调整水口四个侧孔射流方向（与电磁搅拌搅动钢液的方向相同）来实现结晶器内钢液的旋转，旋转的钢液可以使热中心上移，弯月面温度可提高lO℃以上，有利于化渣；也可以减小坯壳至钢液心部的温度梯度，降低中心钢液过热度，有利于提高铸坯等轴晶比例,增加铸坯的组织致密度，更利于控制连铸大圆坯中心疏松。
本发明的技术原理是：钢水从中包注入结晶器的过程中，借助钢水静压力和自身重力，从水口下端的四个旋流侧出口流出，产生射流，在惯性的作用下，结晶器中钢液就会产生旋转（旋转方向与电磁搅拌搅动钢液的方向相同），此时的作用原理与电磁搅拌类似，旋转的钢液可以使热中心上移，弯月面温度提高lO℃以上，有利于化渣；也可以减小坯壳至钢液心部的温度梯度，降低中心钢液过热度，有利于提高铸坯等轴晶比例,增大铸坯的组织致密度，更利于控制连铸大圆坯中心疏松级别。
本发明的有益效果在于，采用本发明的方法连铸大圆坯中心疏松控制，有利于化渣，也可以减小坯壳至钢液心部的温度梯度，降低中心钢液过热度，提高铸坯等轴晶比例，增大铸坯的组织密度，有利于控制连铸大圆坯中心疏松级别。
附图说明
图1为本发明中四切分侧出水口示意图；
图2为本发明中直径500mm圆坯中心纵剖面和横剖面酸浸低倍照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式来对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不以此限制本发明。
连铸大圆坯中心疏松控制工艺包括下述的步骤：
（1）图1为四切分侧出旋流浸入式水口的结构示意图，中间包内合格钢水通过四切分侧出旋流浸入式水口，注入结晶器；
（2）加入结晶器保护渣，控制结晶器浸入水口深度在120mm左右；
（3）采用采用液面自控系统稳定结晶器液面；
（4）稳定拉速，保持铸坯拉速稳定；连铸机弧形半径12m，生长直径500mm连铸圆坯，拉速控制在0.34m/min；
（5）稳定中间包钢水过热度，控制钢水的过热度在25℃左右；
（6）控制铸坯二冷制度，比水量为0.2L/kg；
（7）设定结晶器电磁搅拌（M-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（380～420）A，频率（1.5～3.0）Hz；
（8）设定凝固末端电磁搅拌（F-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（400～430）A，频率（7～12）Hz；
即得连铸圆坯。
从图2中，可以看出，本发明应用后，直径500mm圆坯的中心疏松、V型偏析等质量缺陷得到显著改善，根据GB/T 1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图标准检验，铸坯的中心疏松、V型偏析级别均≤0.5级，消除了缩孔。
实施例2
连铸大圆坯中心疏松控制工艺包括下述的步骤：
（1）图1为四切分侧出旋流浸入式水口的结构示意图，合格钢水由中间包通过四切分侧出旋流浸入式水口，注入结晶器；
（2）加入结晶器保护渣，控制结晶器浸入水口深度在110mm左右；
（3）采用采用液面自控系统稳定结晶器液面；
（4）稳定拉速，保持铸坯拉速稳定；连铸机弧形半径12m，生长直径500mm连铸圆坯，拉速控制在0.28m/min；
（5）稳定中间包钢水过热度，控制钢水的过热度在20℃左右；
（6）控制铸坯二冷制度，比水量为0.15L/kg；
（7）设定结晶器电磁搅拌（M-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（380～420）A，频率（1.5～3.0）Hz；
（8）设定凝固末端电磁搅拌（F-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（400～430）A，频率（7～12）Hz。
实施例3
连铸大圆坯中心疏松控制工艺包括下述的步骤：
（1）图1为四切分侧出旋流浸入式水口的结构示意图，合格钢水由中间包通过四切分侧出旋流浸入式水口，注入结晶器；
（2）加入结晶器保护渣，控制结晶器浸入水口深度在120mm左右；
（3）采用采用液面自控系统稳定结晶器液面；
（4）稳定拉速，保持铸坯拉速稳定；连铸机弧形半径12m，生产直径500mm连铸圆坯，拉速控制在0.38m/min；
（5）稳定中间包钢水过热度，控制钢水的过热度在30℃左右；
（6）控制铸坯二冷制度，比水量为0.25L/kg；
（7）设定结晶器电磁搅拌（M-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（380～420）A，频率（1.5～3.0）Hz；
（8）设定凝固末端电磁搅拌（F-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（400～430）A，频率（7～12）Hz。
Claims (8)
1.连铸大圆坯中心疏松控制工艺，其特征在于，该工艺包括下述的步骤：
（1）中间包内合格钢水通过四切分侧出旋流浸入式水口，注入结晶器；
（2）加入结晶器保护渣，控制结晶器浸入水口深度在110～130mm之间；
（3）采用液面自控系统稳定结晶器液面；
（4）稳定铸坯拉速；如连铸机弧形半径12m，生产直径500mm连铸圆坯时，拉速控制在0.28～0.38m/min；
（5）稳定中间包钢水过热度，一般控制中间包内钢水过热度在20～30℃之间；
（6）控制铸坯二冷制度，一般钢种比水量为0.15～0.25L/kg；
（7）设定结晶器电磁搅拌（M-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（380～420）A，频率（1.5～3.0）Hz；
（8）设定凝固末端电磁搅拌（F-EMS）参数：直径500mm圆坯，电流（400～430）A，频率（7～12）Hz。
2.如权利要求1所述的连铸大圆坯中心疏松控制工艺，其特征在于，所述的步骤（2）中，控制结晶器浸入水口深度为120mm。
3.如权利要求1所述的连铸大圆坯中心疏松控制工艺，其特征在于，所述的步骤（2）中，结晶器保护渣的加入量为0.4-0.6kg/吨钢。
4.如权利要求1所述的连铸大圆坯中心疏松控制工艺，其特征在于，所述的步骤（2）中，结晶器保护渣的加入量为0.5kg/吨钢。
5.如权利要求1所述的连铸大圆坯中心疏松控制工艺，其特征在于，所述的步骤（4）中，连铸机弧形半径12m，生长直径500mm连铸圆坯，拉速控制在0.3m/min。
6.如权利要求1所述的连铸大圆坯中心疏松控制工艺，其特征在于，所述的步骤（5）中控制钢水的过热度在25℃。
7.如权利要求1所述的连铸大圆坯中心疏松控制工艺，其特征在于，所述的步骤（6）中，比水量为0.20L/kg。
8.如权利要求所述连铸大圆坯中心疏松控制工艺在连铸直径500mm圆坯中的应用。
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