CN103611907A - 一种综合控制厚板坯中碳含铌钢窄面侧裂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种综合控制厚板坯中碳含铌钢窄面侧裂的方法，属于炼钢－连铸技术领域，工艺包括：设计一种专门适用于浇铸成分在包晶范围内中碳含铌钢的保护渣；根据连浇炉次和具体钢种，为浸入式水口设计了不同的浸入深度变化工艺；结晶器锥度值为0.95%-1.05%；窄面足辊水量设定为145L/min-160L/min。优点在于，工艺相对简单、推广性强，所适用的连铸板坯厚度规格范围为300～420mm，宽度规格范围为1600～3000mm。使用该工艺后，厚板坯中碳含铌钢窄面侧裂得到很好的控制。
Description
技术领域
本发明属于炼钢－连铸技术领域，特别是提供了一种综合控制厚板坯中碳含铌钢窄面侧裂的方法。适用的连铸板坯厚度规格范围为300～420mm，宽度规格范围为1600～3000mm。
背景技术
窄面侧裂是在厚板及特厚板坯上出现的特有缺陷，与薄板坯相比，厚板坯因其厚度较厚，结晶器足辊更长，窄面喷淋区域更大，厚板坯窄面受足辊挤压和窄面冷却影响更大，因此厚板坯窄面侧裂缺陷发生的几率更大。在钢中添加铌元素可以起到细化晶粒的作用，可以同时提高强度和韧性，但含铌钢在浇铸过程中会出现表面缺陷，给连铸坯的质量带来一定的不利影响。这主要是由于铌元素易形成析出物并且在晶界聚集，从而使得含铌钢的第三脆性区温度范围增加，通过高温拉伸试验结果可知，中碳含铌钢的第三脆性温度区间在700-900℃之间，当受到外力的作用下，中碳含铌钢较其他钢种则更易产生表面缺陷。
首钢是国内外首家在多钢种上实现稳定生产的钢铁企业之一，尤其对于特厚板坯，国内只有首钢实现了高品质特厚板坯的大规模工业化生产。对于厚板及特厚板坯的窄面侧裂缺陷问题，国内及国际上都鲜有报道，可供参考的资料少之又少。为解决窄面侧裂问题，首钢技术人员在充分消化吸收特厚板坯工艺技术的基础上，进行了自主技术创新，分析研究了厚板坯侧裂的发生机理，形成了厚板坯中碳含铌钢侧裂的综合控制技术。
通过试验和机理分析得出铸坯窄面侧裂的形成机理为：中碳含铌钢的成分设计大多在包晶范围内，包晶反应使得结晶器内的初生坯壳不均匀生长、结晶器保护渣的物理属性和浸入式水口的频繁自动变浸入深度方式对结晶器热流的影响，是侧裂在结晶器内起源的主要原因。在结晶器锥度和足辊窄面冷却水量不变的前提下，足辊喷嘴个数的增加导致铸坯窄面冷却强度增加促使微裂纹的扩展、延伸，结晶器锥度过大和足辊个数的增加，都加剧了足辊对铸坯窄面的挤压。中碳含铌钢具有较差的高温韧性，在较大的足辊冷却强度和足辊挤压力的综合作用下，起源于结晶器的微裂纹在足辊区被扩展，形成了窄面侧裂。
厚板坯发生的侧裂缺陷与角横裂有一定的相似之处，二者都与二次冷却制度密切相关，但侧裂并非角横裂，其二者有明显的区别：（1）角横裂出现在铸坯角部，贯穿窄面和宽面；侧裂仅在窄面出现；（2）角横裂是在弯曲或矫直过程中因机械应力产生；侧裂则主要与足辊挤压和窄面冷却水量有关。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合控制厚板坯中碳含铌钢窄面侧裂的方法，可以解决厚板及特厚板生产中碳含铌钢时常发的窄面侧裂缺陷问题。工艺相对简单、适应性和推广性强。
在建立侧裂形成机理的基础上，为降低窄面侧裂的发生率，对工艺进行了以下优化：
（1）设计专用保护渣，减缓坯壳的降温速率，减少包晶反应对坯壳的不利影响。实践证明，使用此新型保护渣后，传热均匀性大大提高，铸坯表面质量良好。保护渣各物质质量分数及物化属性如下表：
| 全碳，% | SiO2，% | CaO，% | MgO，% | Al2O3，% | Fe2O3，% | K2O+Na2O，% |
| 8.5-9 | 25-29 | 31-37 | 1.3-2 | 4-5 | 0.5-1 | 8-10 |
| Li2O，% | F，% | BaS，% | 挥发分 | 密度，g/ml | 熔点，℃ | 粘度，PaS |
| 0.5-2.1 | 6-8 | 1.2-1.5 | 2.5-10 | 0.8-0.9 | 1100-1150 | 0.1-0.15 |
（2）根据连浇炉数和具体钢种，为浸入式水口设计了不同的浸入深度变化工艺：
a.普碳钢、中碳低合金、一般级别低碳钢、高碳钢，使用原始自动变浸入深度工艺，即浸入深度每间隔5min变化5mm，变动范围在130mm-170mm之间。
b.中碳含铌钢，包晶钢，高级别管线钢，连浇炉数小于等于10炉时，整个浇铸过程中，浸入深度保持在150mm。
c.中碳含铌钢、包晶钢，连浇炉数大于10炉时，采用手动变浸入深度方式，每间隔5炉，浸入深度变动10mm，变动范围在135mm-165mm之间。在改变浸入深度变动方式的同时，提高浸入式水口质量，加强对其耐火材料的管理，确保浇钢过程中不会出现安全隐患。
（3）结晶器锥度设定为0.95%-1.05%。锥度优化后，结晶器热流可以保持在裂纹指数最低的1.2～1.4MW/m2之间。通过减少结晶器锥度还可以起到减小足辊对窄面坯壳挤压的作用。
（4）足辊窄面水量设定为145L/min-160L/min，通过对足辊窄面冷却强度的优化，可以有效提高足辊区域铸坯窄面的表面温度，增加铸坯表面高温热塑性，从而有效降低侧裂的发生率。
本发明具有以下优点：
（1）通过工艺改善厚板和特厚板坯中碳含铌钢的窄面侧裂问题，工艺易于实现。
（2）通过工艺调整，连铸生产过程顺利，窄面侧裂缺陷得到了很好的控制。
附图说明
图1是窄面侧裂发生位置的示意图，窄面侧裂发生在厚板坯的侧面临近外弧的位置，呈S型，垂直与外弧宽面，一般截止与外弧，不延伸至外弧宽面。
具体实施方式
某钢厂在连铸机浇铸300mm×2000mm中碳含铌连铸板坯时采用了本工艺，使用的保护渣成分为全碳-8.5%，CaO-34.5%，SiO2-26.9%，Fe2O3-0.5%，MgO-1.3%，Al2O3-4.3%，K2O+Na2O-8%，F-6.9%，Li2O-1.87%，BaS-1.5%，挥发分5.73%，熔点1130℃，粘度0.118PaS，密度0.83g/ml；浇铸1-5炉时浸入深度为165mm，6-10炉时为155mm，11-15炉时为145mm，16-19炉时为135mm；锥度系数为1.0%，足辊水量149.5L/min，浇铸过程稳定，铸坯表面质量良好，窄面侧裂得到很好的改善。
Claims (1)
1.一种综合控制厚板坯中碳含铌钢窄面侧裂的方法，其特征在于，工艺中控制的技术参数如下：
（1）设计一种专门适用于浇铸成分在包晶范围内中碳含铌钢的保护渣，该保护渣各物质质量分数及物化属性如下：
全碳含量为8.5-9%，Fe2O3含量为0.5-1%，SiO2含量为25-29%，CaO含量为31-37%，MgO含量为1.3-2%，Al2O3含量为4-5%，K2O+Na2O含量为8-10%，F含量为6-8%，BaS含量为1.2-1.5%，Li2O含量为0.5-2.1%，挥发分含量为2.5-10%；熔点为1100-1150℃，粘度为0.1-0.15PaS，密度0.8-0.9g/ml；
（2）根据连浇炉次和具体钢种，为浸入式水口设计了不同的浸入深度变化工艺；
a.普碳钢、中碳低合金、一般级别低碳钢、高碳钢，使用原始自动变浸入深度工艺，即浸入深度每间隔5min变化5mm，变动范围在130mm-170mm之间；
b.中碳含铌钢，包晶钢，高级别管线钢，连浇炉数少于10炉时，整个浇铸过程中，浸入深度保持在150mm；
c.中碳含铌钢、包晶钢，连浇炉数大于10炉时，采用手动变浸入深度方式，每间隔5炉，浸入深度变动10mm，变动范围在135mm-165mm之间；
（3）结晶器锥度值为0.95%-1.05%；
（4）窄面足辊水量设定为145L/min-160L/min。
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