CN104259415B - 一种连铸圆坯的连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连铸圆坯的连铸方法,所述方法包括以下步骤:1)炼钢得到高洁净度的钢水;2)上述得到的钢水采用大包长水口吹氩保护浇入中间包,控制中间包内钢水过热度在15~30℃之间;3)采用中间包整体式浸入水口浇注入结晶器,控制结晶器浸入水口插入钢水液面的深度在100~120mm;4)连铸恒拉速,分钢种拉速控制在0.16~0.20m/min;5)二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却,比水量在0.12~0.22L/kg;6)拉矫机动态轻压得到连铸圆坯。本发明有利于减小坯壳至铸坯芯部钢液的温度梯度,降低中心钢液过热度,提高铸坯等轴晶比例,增大铸坯的组织致密性,对改善连铸大圆坯中心疏松、中心偏析及缩孔效果显著。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种连铸圆坯的连铸方法。
背景技术
直径800mm断面连铸圆坯可用于生产核电筒类件、风电环类件以及汽车、轮船、机械用关键轴类零件,与浇注方式生产的大钢锭相比,采用连续铸造工艺生产的铸坯,其高径比大,难以实现铸坯的轴线补缩,容易造成连铸坯中心缩孔与疏松,导致后续锻造或轧制过程中缺陷无法愈合,再加上产品所应用的领域均较为复杂,不但有对强度、耐冲击性、耐蚀性、耐磨性的要求,而且要满足UT、磁粉等探伤要求;大断面连铸圆坯往往由于钢水纯净度差、冷却强度及均匀性不合理、工艺参数不合适等,容易导致夹杂物含量高、成分和组织的均匀性差等问题,难以满足产品性能要求。
由于特殊钢种类繁多及拉速变化频繁、调节阀及检测仪表的控制精度和灵敏度等原因,导致现有技术中控制连铸圆坯的质量的效果不够理想。因此,亟需一种能够得到高质量连铸圆坯的连铸方法。
发明内容
本发明的目的在于,提供了一种连铸圆坯的连铸方法,该方法通过炼钢提供高洁净度钢水,连铸通过设定及优化工艺参数,浇注过热度控制,以消除圆坯内部质量问题。
为达到上述目的,本发明采用了如下的技术方案:
一种连铸圆坯的连铸方法,所述方法包括以下步骤:
1)炼钢:采用电炉EBT无渣出钢,出钢后LF精炼快速脱氧造渣,并在精炼出钢前喂入纯钙线,然后VD真空处理,得到高洁净度的钢水;喂入纯钙线对夹杂物进行变性处理,VD真空处理进一步去气去夹杂;
2)浇注:上述得到的钢水采用大包长水口吹氩保护浇入中间包,中间包内加入弱碱性覆盖剂+保护渣,保持黑渣面,控制中间包内钢水过热度在15~30℃之间;
3)结晶器:采用中间包整体式浸入水口浇注入结晶器,控制结晶器浸入水口插入钢水液面的深度在100~120mm;加入结晶器保护渣;
4)拉坯:连铸恒拉速,分钢种拉速控制在0.16~0.20m/min;
5)二冷:控制连铸坯二冷强度,二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却,比水量在0.12~0.22L/kg,凝固末端采用电磁搅拌;
6)拉矫机动态轻压得到连铸圆坯,压下量控制在3~6mm,控制压下量补偿液芯凝固收缩。
优选地,步骤1)得到的高洁净度钢水中
[O]<12ppm,[H]<1.0ppm,[N]<70ppm,[P]<130ppm,[S]<50ppm,[Al]s<120ppm,[As+Sn+Sb+Pb+Bi]<450ppm。
优选地,步骤1)中,纯钙线喂入量为0.30~0.50kg/t钢,进一步优选地,纯钙线喂入量为0.45kg/t钢。
优选地,步骤1)中,VD真空处理25-30min,破空后软吹15~30min,进一步优选地,VD真空处理27min,破空后软吹25min。
优选地,步骤2)中,氩气流量为1Nm3/h。
优选地,步骤2)中,控制中间包内钢水过热度在22℃
优选地,步骤2)和3)中,采用液面自动控制技术对中间包液面和结晶器液面进行控制,控制精度分别为±20mm和±1.5mm,用于防止钢水卷渣。
优选地,步骤3)中,控制结晶器浸入水口插入钢水液面的深度在110mm。
优选地,步骤3)中,结晶器电磁搅拌参数:电流为180~250A,频率2.0~2.5Hz。
优选地,步骤4)中,拉速控制在0.18m/min;
优选地,步骤5)中,比水量在0.18L/kg。
优选地,步骤5)中凝固末端电磁搅拌参数:电流320~420A,频率10~13Hz。
优选地,步骤6)中,压下量控制在4~5mm。
本发明中间包内加入弱碱性覆盖剂+保护渣为本领域的常规加入物,可市售购得。
本发明结晶器中可以分钢种选用性能良好的结晶器专用保护渣。
本发明的方法可以用于直径为500~1000mm连铸圆坯,能很好的消除圆坯的内部质量问题。
本发明控制冶炼过程中钢水的洁净度,主要是因为O、H、N、P、S等元素以及五害元素As、Sn、Sb、Pb、Bi在凝固过程中形成夹杂物,容易诱发宏观偏析、缩孔和疏松的产生。因此,本发明要求炼钢冶炼过程中通过电炉、精炼炉、VD炉手段控制钢水洁净度。
本发明采用保护浇注,防止钢水二次氧化,防止结晶器内钢水卷渣,造成连铸坯内部质量缺陷。
本发明通过控制低过热度、稳定拉速、合理的比水量来避免因浇注过热度高导致凝固时间长,溶质及杂质元素有足够的时间从金属液中析出、扩散和聚集,从而造成严重的宏观偏析。同时实现铸坯凝固过程的径向自补缩,改善甚至消除铸坯内部缩孔疏松缺陷。
本发明通过电磁搅拌技术打碎树枝晶,加速柱状晶向等轴晶过度,扩大等轴晶区,分散凝固两相区溶质元素聚集,减少中心偏析,改善凝固组织,减轻疏松。通过凝固末端轻压下控制,使坯壳变形来补偿两相区凝固收缩量,达到铸坯中心结构致密以消除中心缩孔、疏松和偏析的作用。
本发明的方法有利于减小坯壳至铸坯芯部钢液的温度梯度,降低中心钢液过热度,提高铸坯等轴晶比例,增大铸坯的组织致密性,对改善连铸大圆坯中心疏松、中心偏析及缩孔效果显著。
附图说明
图1为本发明实施例1所生产的连铸圆坯横断面酸洗低倍组织图;
图2为本发明实施例2所生产的连铸圆坯横断面酸洗低倍组织图;
图3为本发明实施例3所生产的连铸圆坯横断面酸洗低倍组织图;
图4为常规方法所生产的连铸圆坯横断面酸洗低倍组织图。
具体实施方式
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种直径500mm连铸圆坯的连铸方法,所述方法包括以下步骤:
1)炼钢:采用电炉EBT无渣出钢,出钢后LF精炼快速脱氧造渣,并在精炼出钢前喂入纯钙线0.45kg/t和VD真空处理27min,破空后软吹25min,得到高洁净度的钢水;
2)浇注:上述得到的钢水采用大包长水口吹氩保护浇入中间包,中间包内加入弱碱性覆盖剂+保护渣,保持黑渣面,控制中间包内钢水过热度在22℃之间;
3)结晶器:采用中间包整体式浸入水口浇注入结晶器,控制结晶器浸入水口插入钢水液面的深度在110mm;加入结晶器保护渣;
4)拉坯:连铸恒拉速,分钢种拉速控制在0.18m/min;
5)二冷:控制连铸坯二冷强度,二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却,比水量在0.18L/kg,凝固末端采用电磁搅拌;
6)拉矫机动态轻压得到直径500mm连铸圆坯,压下量控制在4-5mm,控制压下量补偿液芯凝固收缩。
步骤3)中,结晶器电磁搅拌参数:电流为180~250A,频率2.0~2.5Hz。
步骤5)中凝固末端电磁搅拌参数:电流320~420A,频率10~13Hz。
本实施例得到直径500mm连铸圆坯的低倍组织图如图1所示,由图1可以看出直径500mm连铸圆坯中心疏松、偏析得到显著改善,根据GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图标准检验,连铸坯中心疏松、偏析级别均≤0.5级,消除了中心缩孔。
实施例2
一种直径800mm连铸圆坯的连铸方法,所述方法包括以下步骤:
1)炼钢:采用电炉EBT无渣出钢,出钢后LF精炼快速脱氧造渣,并在精炼出钢前喂入纯钙线0.30kg/t和VD真空处理30min,破空后软吹30min,得到高洁净度的钢水;
2)浇注:上述得到的钢水采用大包长水口吹氩保护浇入中间包,中间包内加入弱碱性覆盖剂+保护渣,保持黑渣面,控制中间包内钢水过热度在30℃之间;
3)结晶器:采用中间包整体式浸入水口浇注入结晶器,控制结晶器浸入水口插入钢水液面的深度在120mm;加入结晶器保护渣;
4)拉坯:连铸恒拉速,分钢种拉速控制在0.16m/min;
5)二冷:控制连铸坯二冷强度,二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却,比水量在0.22L/kg,凝固末端采用电磁搅拌;
6)拉矫机动态轻压得到直径800mm连铸圆坯,压下量控制在3mm,控制压下量补偿液芯凝固收缩。
步骤3)中,结晶器电磁搅拌参数:电流为180~250A,频率2.0~2.5Hz。
步骤5)中凝固末端电磁搅拌参数:电流320~420A,频率10~13Hz。
本实施例得到直径800mm连铸圆坯的低倍组织图如图2所示,由图2可以看出直径800mm圆坯中心疏松、偏析得到显著改善,根据GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图标准检验,连铸坯中心疏松、偏析级别均≤1.0级,消除了中心缩孔。
实施例3
一种直径1000mm连铸圆坯的连铸方法,所述方法包括以下步骤:
1)炼钢:采用电炉EBT无渣出钢,出钢后LF精炼快速脱氧造渣,并在精炼出钢前喂入纯钙线0.50kg/t和VD真空处理25min,破空后软吹15min,得到高洁净度的钢水;
2)浇注:上述得到的钢水采用大包长水口吹氩保护浇入中间包,中间包内加入弱碱性覆盖剂+保护渣,保持黑渣面,控制中间包内钢水过热度在15℃之间;
3)结晶器:采用中间包整体式浸入水口浇注入结晶器,控制结晶器浸入水口插入钢水液面的深度在100mm;加入结晶器保护渣;
4)拉坯:连铸恒拉速,分钢种拉速控制在0.20m/min;
5)二冷:控制连铸坯二冷强度,二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却,比水量在0.12L/kg,凝固末端采用电磁搅拌;
6)拉矫机动态轻压得到直径1000mm连铸圆坯,压下量控制在6mm,控制压下量补偿液芯凝固收缩。
步骤3)中,结晶器电磁搅拌参数:电流为180~250A,频率2.0~2.5Hz。
步骤5)中凝固末端电磁搅拌参数:电流320~420A,频率10~13Hz。
本实施例得到直径1000mm连铸圆坯的低倍组织图如图3所示,由图3可以看出直径1000mm圆坯中心疏松、偏析得到显著改善,根据GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图标准检验,连铸坯中心疏松、偏析级别均≤1.0级,消除了中心缩孔。
对比例1
采用常规连铸方法制备连铸圆坯,其低倍组织图如图4所示,将其与实施例1-3所得连铸圆坯的低倍组织图进行对比可以看出,实施例1-3的低倍级别分别为:图1中心疏松0.5级,图2中心疏松1.0级,图3中心疏松1.0级。而对比例的图4中心疏松1.5级,缩孔1.5级,远大于实施例1-3。并且按实施例1实施得到低倍结果中心疏松0.5级、无缩孔的连铸坯比例占到84.6%,等轴晶比例提高到48.55%。有效的解决了大断面连铸圆坯的中心疏松及缩孔的问题。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应该理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都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)
1.一种连铸圆坯的连铸方法,所述方法包括以下步骤:
1)炼钢:采用电炉EBT无渣出钢,出钢后LF精炼快速脱氧造渣,并在精炼出钢前喂入纯钙线,然后VD真空处理,得到高洁净度的钢水;
2)浇注:上述得到的钢水采用大包长水口吹氩保护浇入中间包,中间包内加入弱碱性覆盖剂+保护渣,保持黑渣面,控制中间包内钢水过热度在15~30℃之间;
3)结晶器:采用中间包整体式浸入水口浇注入结晶器,控制结晶器浸入水口插入钢水液面的深度在100~120mm;加入结晶器保护渣;
4)拉坯:连铸恒拉速,分钢种拉速控制在0.16~0.20m/min;
5)二冷:控制连铸坯二冷强度,二次冷却区的冷却方式采用气水雾化冷却,比水量在0.12~0.22L/kg,凝固末端采用电磁搅拌;
6)拉矫机动态轻压得到连铸圆坯,压下量控制在3~6mm;
步骤1)得到的高洁净度钢水中[O]<12ppm,[H]<1.0ppm,[N]<70ppm,[P]<130ppm,[S]<50ppm,[Al]s<120ppm,[As+Sn+Sb+Pb+Bi]<450ppm。
2.如权利要求1所述的连铸方法,其特征在于,步骤1)中钙线喂入量为0.30~0.50kg/t钢。
3.如权利要求1所述的连铸方法,其特征在于,步骤1)中VD真空处理25-30min,破空后软吹15-30min。
4.如权利要求1所述的连铸方法,其特征在于,步骤2)中,氩气流量为1Nm3/h。
5.如权利要求1所述的连铸方法,其特征在于,步骤2)和3)中,采用液面自动控制技术对中间包液面和结晶器液面进行控制,控制精度分别为±20mm和±1.5mm,用于防止钢水卷渣。
6.如权利要求1所述的连铸方法,其特征在于,步骤3)中结晶器电磁搅拌参数:电流180~250A,频率2.0~2.5Hz。
7.如权利要求1所述的连铸方法,其特征在于,步骤5)中凝固末端电磁搅拌参数:电流320~420A,频率10~13Hz。
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