CN105170920B - 一种带锯用钢板坯连铸的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带锯用钢板坯连铸的生产方法，包括电炉初炼工序，钢包炉精炼工序，VD真空抽气工序以及连铸工序；钢包炉精炼工序中，精炼炉氩气搅拌，搅拌面积大于钢液面40％；VD真空抽气工序抽气时间控制20‑30min，氩气压力控制0.20‑0.80Mpa，钢包氩气搅拌需大于15min，吊包前喂入实芯金属钙包芯线2.5‑3.5m/t钢水，镇静时间大于3min后吊包；连铸工序，中间包内钢液的过热度控制在35‑44℃内；二冷强度控制在0.1‑0.6L/kg，铸坯进行缓冷，缓冷坑初始温度控制＞450℃，缓冷时间＞24h。本发明的板坯连铸生产方法适合于带锯用钢板坯连铸生产，可以有效保证钢水纯净度和铸坯质量。

Description

一种带锯用钢板坯连铸的生产方法

技术领域

本发明涉及冶金行业合金钢冶炼-浇铸领域，具体涉及带锯用钢的浇铸生产方法。

背景技术

带锯用钢材料中对P和O、H、N的要求很高(P要求≤0.015％，O≤40ppm,H≤5ppm,N≤100ppm),含Cr4.0％左右，同时含有Ni、Mn、Mo等，带锯用钢热轧板材料现主要用于各种带锯机床带锯的生产。目前国内带锯用钢的生产，大多数依赖进口。板坯连铸生产带锯用钢，填补了国内连铸生产带锯用钢的空缺，因此开展带锯用钢板材的研制很有必要。

其中钢种SWJ32作为带锯用钢的代表钢种，含Cr4.0％左右，同时含有Ni、Mn、Mo等，不同于中锰钢(见表1)。由于其对P和O、H、N等成分要求很高，同时相变温度区间与铸坯出连铸机辊道温度区间易重合，属于对温度敏感性钢种，铸坯在连铸生产后易产生纵裂纹等缺陷，国内目前普遍使用模铸进行生产。

表1.典型中锰钢与带锯用钢化学成分对比

化学元素

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

中锰钢

0.901.20

≤0.40

6.00-9.00

≤0.030

≤0.020

0.30-3.00

0.10-2.00

化学元素

V

Nb

Ti

Al

中锰钢

0.10-2.00

0.01-0.10

0.03-0.08

≤0.10％

化学元素

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

SWJ32

0.29～0.34

0.20～0.35

0.90～1.1

≤0.015

≤0.010

3.6～4.0

1.2～1.65

化学元素

V

Ni

Alt

O

N

H

SWJ32

0.30～0.42

0.55～0.80

0.01～0.02

≤40ppm

≤100ppm

≤5ppm

相比于一般的弧形连铸机，立式连铸机由于没有铸坯的弯曲和矫直所产生的应变，在浇铸过程中产生裂纹的几率大大减少。本公司08年引进一台奥钢联全新立式连铸机，专门生产高要求的特钢和不锈钢连铸板坯。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用板坯连铸来生产带锯用钢(SWJ32)的方法，确保板坯连铸生产带锯用钢(SWJ32)的表面无裂纹等缺陷。

本发明的技术方案是，一种带锯用钢板坯连铸的生产方法，包括电炉初炼工序，钢包炉精炼工序，VD真空抽气工序以及连铸工序，

所述钢包炉精炼工序中，精炼炉开氩气搅拌，搅拌面积大于钢液面40％；

所述VD真空抽气工序中，抽气时间控制在20-30min，氩气压力控制0.20-0.80Mpa，钢包氩气搅拌需大于15min，吊包前按每吨钢水2.5-3.5m的比例喂入实芯金属钙包芯线(实芯金属钙包芯线的成分见下表2)，镇静时间大于3min后吊包；氩气流量控制与所述精炼工序中的氩气流量控制相同；

在所述连铸工序中，中间包内的钢液的过热度控制在35-44℃内；连铸工序中结晶器冷却水采用软水；所述冷却二冷强度控制在0.1-0.6L/kg；

在所述连铸工序中，铸坯进行缓冷，缓冷坑初始温度控制＞450℃，缓冷时间＞24h。

表2 实芯金属钙包芯线成分

对于上述过热度的控制，如果过热度超过44℃，钢坯表面易产生纵向裂纹缺陷；过热度低于35℃，则易引起水口冻结，迫使浇铸中断。

二冷强度控制在0.1-0.6L/kg，二冷强度过大，连铸坯表面易出现纵向裂纹；二冷强度过小，达不到冷却效果。

根据本发明的带锯用钢板坯连铸的生产方法，优选的是，在所述连铸工序中，在板坯厚度*板坯宽度为200mm*1100～1300mm的断面，连铸拉速控制在0.40-0.60m/min.对于板坯拉速，拉速高于0.6m/min，连铸坯不能均匀冷却，容易产生纵向裂纹；如拉速低于0.4m/min，则影响连铸机生产能力。

根据本发明的带锯用钢板坯连铸的生产方法，优选的是，对于中间包浇入结晶器中的钢液，采用浸入式水口保护；所述结晶器中的钢液用保护渣覆盖。采用浸入式水口保护，其目的是使高温钢水始终与大气隔离(浸入式水口插入到结晶器钢液面下一定的深度，隔绝了注流与空气的接触，防止钢液注流冲击钢液面上形成飞溅，杜绝了二次氧化。用保护渣覆盖可以进一步使高温钢水始终与大气隔离。

根据本发明的带锯用钢板坯连铸的生产方法，优选的是，所述电炉初炼工序中，在40吨及以上的交流电弧炉中进行初炼钢液的低磷化。

根据本发明的带锯用钢板坯连铸的生产方法，优选的是，所述电炉初炼中，钢液温度控制在1600～1620℃。

根据本发明的带锯用钢板坯连铸的生产方法，优选的是，所述软水水质要求是：总盐含量不大于400mg/L，硫酸盐不大于150mg/L，氯化物不大于50mg/L，硅酸盐不大于40mg/L，悬浮质点不大于50mg/L，碳酸盐硬度不大于1-2°dH，pH值7-8。

关于用软水水质的要求，主要是针对板带连铸生产钢种以及设备的要求，如PH值过大或是过小，则冷却循环水在循环过程中易产生水垢等杂质，在使用长时间后，堵塞循环管道，对产品质量以及设备产生不利影响。

根据本发明的带锯用钢板坯连铸的生产方法，优选的是，所述冷却水流量是：板坯厚度*板坯宽度为200mm*1100～1300mm的断面，宽面冷却水流量2100-2400L/分钟，窄面冷却水流量280-330L/分钟。结晶器由四块铜板组合形成，其中两两对称，形成无底的四边形，较长的边形成的面称为宽面，较短的边形成的面称为窄面。

根据本发明的带锯用钢板坯连铸的生产方法，优选的是，所述钢包炉精炼工序中，钢液温度控制在1600～1630℃。该温度使钢液之上的固体渣料熔化成液态，一边使钢液和炉渣均匀化，一边通过热交换和钢包底部的氩气气泡的不断沸腾上升，使钢渣之间发生化学反应，同时，钢中的脱氧反应及其产物不断吸附上升，达到钢液脱硫的目的。

根据本发明的带锯用钢板坯连铸的生产方法，优选的是，在所述钢包浇铸工序中，浇铸速度为1.5-2.5吨钢液/分钟。浇铸速度过快，钢液溢出中间包；浇铸速度太慢，钢液流动不稳定，降低连铸拉速，使浇铸时间延长，钢液的二次氧化程度增加，不利于控制钢中氧含量

本发明的工艺流程为：

40吨及以上的交流电弧炉初炼——相应吨位的钢包炉精炼(底吹氩)——相应吨位VD炉真空抽气——立式板坯连铸带锯用钢板坯(立式板坯连铸机)。

电炉初炼工序，在40吨及以上的交流电弧炉中进行初炼钢液的低磷化。通过通入交流电流和吹入氧气(氧气流量控制在20—40立方米/吨钢)，并在过程中补充不大于8kg/吨钢的石灰，间歇性的流出氧化性炉渣，使装入的炉料熔化为1600-1620℃温度范围内的钢液，并使得钢液中残余磷的含量降至0.015％以下。

在钢包炉精炼工序(容量与交流电弧炉相匹配)中，主要是进行精炼钢液的低硫化(精炼钢液的硫含量降低到0.005％以下)，合金成分的微调以及钢液进入连铸工序温度的控制。

在VD炉真空抽气中，主要是进行精炼钢液的脱气(精炼钢液中气体含量：O≤40ppm,H≤5ppm,N≤100ppm)，抽气时间控制20-30min，氩气压力控制0.20-0.80Mpa，钢包氩气搅拌(氩气流量控制与精炼炉同)需大于15min，吊包前喂入实芯金属钙包芯线2.5-3.5m/每t钢水(实芯金属钙包芯线成分如表2)，镇静时间大于3min后吊包。

当钢液合金成分符合钢种要求，温度符合连铸生产工序要求，连铸工序在中间包烘烤、引锭头安装等准备工作完成后，可进入连铸工序。首先将钢包内的钢液流入盛钢量16吨(盛钢量控制在16吨，如盛钢量过小，钢中大颗粒夹杂上浮时间不够，易产生卷渣，盛钢量过大，则钢水温降较快，浇注后期易产生低温钢水)、完全清理且内表面耐火涂层不得有裂缝的T型中间包(所谓T型中间包是指接受钢包注入的钢液，然后再由中间包水口分配至结晶器的耐材容器)，其钢水流入速度控制在1.5～2.5吨钢液/分钟。(浇铸速度过快，钢液溢出中间包；浇铸速度太慢，钢液流动不稳定，降低连铸拉速，使浇铸时间延长，钢液的二次氧化程度增加，不利于控制钢中氧含量)。对钢包中钢液浇入到中间包的液流，采用吹氩密封长水口加以保护，以达到高温钢水始终与大气隔离。同时，对中间包中的钢液，用中间包保护渣覆盖，以达到高温钢水始终与大气隔离的目的。然后使中间包内的钢液通过浸入式水口进入结晶器内(浸入式水口是指将中间包钢液流入结晶器的水口插入到结晶器钢液面下一定的深度，隔绝了注流与空气的接触，防止钢液注流冲击钢液面上形成飞溅，杜绝了二次氧化)，同时结晶器冷却水(结晶器冷却水使用软水，对水质的要求是：总盐含量不大于400mg/L，硫酸盐不大于150mg/L，氯化物不大于50mg/L，硅酸盐不大于40mg/L，悬浮质点不大于50mg/L，碳酸盐硬度不大于1-2°dH，PH值7-8)和结晶器规则振动中，钢液凝固形成的初始坯壳逐步下移，出结晶器后，在二冷段通过电磁搅拌、二冷水冷却，逐渐凝固成电阻合金板坯，连铸电阻合金板坯尺寸范围为200mm(板坯厚度)*1100～1300mm(板坯宽度)。

本发明，连铸工序主要控制点为：

1、在连铸工序中，中间包内钢液过热度控制在35-44℃内(过热度超过44℃，钢坯表面易产生纵向裂纹缺陷；过热度低于35℃，易引起水口冻结，迫使浇铸中断)；

2、200mm*1100～1300mm(板坯厚度*板坯宽度)板坯尺寸，连铸工序拉速控制在0.40-0.60m/min。(如果拉速过快，连铸坯不能均匀冷却，容易产生纵向裂纹；拉速过慢，则影响连铸机生产能力)；

3、连铸工序结晶器冷却采用冷却水进行(结晶器冷却水使用软水，对水质的要求是：总盐含量不大于400mg/L，硫酸盐不大于150mg/L，氯化物不大于50mg/L，硅酸盐不大于40mg/L，悬浮质点不大于50mg/L，碳酸盐硬度不大于1-2°dH，PH值7-8)。结晶器由四块铜板组合形成，其中两两对称，形成无底的四边形，较长的边形成的面称为宽面，较短的边形成的面称为窄面。

在200mm*1100～1300mm(板坯厚度*板坯宽度)断面(断面是指生产板坯的尺寸规格)，宽面冷却水流量2100-2400L/分钟，窄面冷却水流量280-330L/分钟。

4、连铸工序二冷水二冷强度控制在0.1-0.6L/kg。控制在该二冷强度内可以使连铸坯的表面质量更好，二冷强度过小，则达不到冷却效果。二冷强度过大，连铸坯表面易出现纵向裂纹。

本发明提供一种连铸带锯用钢(SWJ32)板坯的生产方法，这种方法通过采用精确的钢水过热度、合理的连铸拉坯速度、合理的冷却制度，从而生产出无表面纵裂纹等缺陷的连铸带锯用钢(SWJ32)板坯。

用板坯连铸的方法生产带锯用钢(SWJ32)板材，一方面可以替代进口，引领市场，填补国内空白；另一方面，由于带锯用钢(SWJ32)特殊性能所导致的生产中的难度的克服，可以提高企业的综合竞争力，同时也为以后进一步生产高性能的工模具钢等热轧板材产品积累宝贵的生产研发经验。

和现有技术相比，本发明具有下列有益效果：

1、连铸生产带锯用钢(SWJ32)相对于模铸生产，收得率大大提高，提高了产能，降低了生产成本；

2、工艺适用性广：适合于一般工模具钢连铸板坯的生产。

具体实施方式

实施例1

采用板坯连铸的生产方法生产带锯用钢(SWJ32)：

其工艺流程为：40吨及以上的交流电弧炉(槽式炉出钢，添加渣料、各种必需的合金、增碳剂和铝脱氧剂)─→相应吨位的钢包炉精炼(底吹氩)─→相应吨位的VD真空抽气(底吹氩)─→板坯连铸生产带锯用钢(SWJ32)(200mm*1250mm)(板坯厚度*板坯宽度)

电弧炉初炼工序，在40吨及以上的交流电弧炉中进行初炼钢液的低磷化。通过通入交流电流和吹入氧气，并在过程中补充≤8公斤/吨钢的石灰，间歇流出氧化性炉渣，使装入的炉料熔化变成1620℃温度范围内的钢液，并使得钢液中残余磷含量降至0.003％以下。

在钢包炉精炼(容量与交流电炉相匹配)上，主要进行精炼钢液的低硫化(精炼钢液的硫含量降到0.005％以下)、合金成分的微调。

在VD真空抽气精炼中，主要是进行精炼钢液的脱气(精炼钢液中气体含量：O≤40ppm,H≤5ppm,N≤100ppm)，抽气后氩气搅拌，并保证足够的镇静时间，来利于夹杂物的上浮。

将钢包内的钢液以2吨钢液/分钟的速度流进使用前完全清理、内表面为耐火涂层且不得有裂缝的盛钢量在16吨的T型中间包中；通过浸入式水口，将中间包内钢水注入结晶器，并在结晶器内添加结晶器保护渣，在结晶器冷却水和结晶器规则振动中，钢液凝固形成的初始坯壳逐步下移，出结晶器后，在二冷段通过电磁搅拌、二冷水冷却，逐渐凝固成电阻合金板坯，板坯尺寸为200mm*1250mm(板坯厚度*板坯宽度)。

中间包内钢液过热度控制在38℃，连铸拉速控制在0.55m/min，结晶器冷却水宽面流量2250L/分钟，窄面冷却水流量320L/分钟，二冷水冷却强度控制在0.4L/kg。

实施例2

采用板坯连铸的生产方法生产带锯用钢(SWJ32)：

其工艺流程为：40吨及以上的交流电弧炉(槽式炉出钢，添加渣料、各种必需的合金、增碳剂和铝脱氧剂)─→相应吨位的钢包炉精炼(底吹氩)─→相应吨位的VD真空抽气(底吹氩)─→板坯连铸生产带锯用钢(SWJ32)(200mm*1250mm)(板坯厚度*板坯宽度)

电弧炉初炼工序，在40吨及以上的交流电弧炉中进行初炼钢液的低磷化。通过通入交流电流和吹入氧气，并在过程中补充≤8公斤/吨钢的石灰，间歇流出氧化性炉渣，使装入的炉料熔化变成1620℃温度范围内的钢液，并使得钢液中残余磷含量降至0.003％以下。

在钢包炉精炼(容量与交流电炉相匹配)上，主要进行精炼钢液的低硫化(精炼钢液的硫含量降到0.005％以下)、合金成分的微调。

在VD真空抽气精炼中，主要是进行精炼钢液的脱气(精炼钢液中气体含量：O≤40ppm,H≤5ppm,N≤100ppm)，抽气后氩气搅拌，并保证足够的镇静时间，来利于夹杂物的上浮。

将钢包内的钢液以2吨钢液/分钟的速度流进使用前完全清理、内表面为耐火涂层且不得有裂缝的盛钢量在16吨的T型中间包中；通过浸入式水口，将中间包内钢水注入结晶器，并在结晶器内添加结晶器保护渣，在结晶器冷却水和结晶器规则振动中，钢液凝固形成的初始坯壳逐步下移，出结晶器后，在二冷段通过电磁搅拌、二冷水冷却，逐渐凝固成电阻合金板坯，板坯尺寸为200mm*1250mm(板坯厚度*板坯宽度)。

中间包内钢液过热度控制在44℃，连铸拉速控制在0.50m/min，结晶器冷却水宽面流量2400L/分钟，窄面冷却水流量280L/分钟，二冷水冷却强度控制在0.6L/kg。

实施例3

采用板坯连铸的生产方法生产带锯用钢(SWJ32)：

其工艺流程为：40吨及以上的交流电弧炉(槽式炉出钢，添加渣料、各种必需的合金、增碳剂和铝脱氧剂)─→相应吨位的钢包炉精炼(底吹氩)─→相应吨位的VD真空抽气(底吹氩)─→板坯连铸生产带锯用钢(SWJ32)(200mm*1250mm)(板坯厚度*板坯宽度)

电弧炉初炼工序，在40吨及以上的交流电弧炉中进行初炼钢液的低磷化。通过通入交流电流和吹入氧气，并在过程中补充≤8公斤/吨钢的石灰，间歇流出氧化性炉渣，使装入的炉料熔化变成1620℃温度范围内的钢液，并使得钢液中残余磷含量降至0.003％以下。

在钢包炉精炼(容量与交流电炉相匹配)上，主要进行精炼钢液的低硫化(精炼钢液的硫含量降到0.005％以下)、合金成分的微调。

在VD真空抽气精炼中，主要是进行精炼钢液的脱气(精炼钢液中气体含量：O≤40ppm,H≤5ppm,N≤100ppm)，抽气后氩气搅拌，并保证足够的镇静时间，来利于夹杂物的上浮。

将钢包内的钢液以2吨钢液/分钟的速度流进使用前完全清理、内表面为耐火涂层且不得有裂缝的盛钢量在16吨的T型中间包中；通过浸入式水口，将中间包内钢水注入结晶器，并在结晶器内添加结晶器保护渣，在结晶器冷却水和结晶器规则振动中，钢液凝固形成的初始坯壳逐步下移，出结晶器后，在二冷段通过电磁搅拌、二冷水冷却，逐渐凝固成电阻合金板坯，板坯尺寸为200mm*1250mm(板坯厚度*板坯宽度)。

中间包内钢液过热度控制在35℃，连铸拉速控制在0.60m/min，结晶器冷却水宽面流量2100L/分钟，窄面冷却水流量330L/分钟，二冷水冷却强度控制在0.1L/kg。

连铸生产带锯用钢(SWJ32)，断面尺寸为200*1100-1300mm(板坯厚度*板坯宽度)，中间包过热度控制在35-44℃，连铸拉速控制在0.40-0.60m/min，结晶器冷却水：宽面冷却水流量2100-2400L/分钟，窄面冷却水流量280-330L/分钟，二冷区二冷强度控制在0.1-0.6L/kg，板坯质量可以得到保证，即可以生产无纵裂纹缺陷的带锯用钢(SWJ32)连铸板坯。

当中间包过热度控制在38℃，连铸拉速控制在0.55m/min，结晶器冷却水：宽面冷却水流量2250L/分钟，窄面冷却水流量320L/分钟，二冷区二冷强度控制在0.4L/kg，板坯质量最优。

本发明的板坯连铸生产方法适合于一般工模具钢的生产，相对于模铸生产，收得率大大提高，提高了产能，降低了生产成本，增强了企业的综合竞争力。

Claims (8)

1.一种带锯用钢板坯连铸的生产方法，包括电炉初炼工序，钢包炉精炼工序，VD真空抽气工序以及连铸工序，其特征在于：

所述钢包炉精炼工序中，精炼炉开氩气搅拌，搅拌面积大于钢液面40%；

所述VD真空抽气工序中，抽气时间控制在20-30min，氩气压力控制0.20-0.80Mpa，钢包氩气搅拌需大于15min，吊包前按每吨钢水2.5-3.5m的比例喂入实芯金属钙包芯线，镇静时间大于3min后吊包；氩气流量控制与所述精炼工序中的氩气流量控制相同；

在所述连铸工序中，中间包内的钢液的过热度控制在35-44℃内；连铸工序中结晶器冷却水采用软水；所述冷却二冷强度控制在0.1-0.6L/kg；

在所述连铸工序中，铸坯进行缓冷，缓冷坑初始温度控制＞450℃，缓冷时间＞24h；所述软水水质要求是：总盐含量不大于400mg/L，硫酸盐不大于150mg/L，氯化物不大于50mg/L，硅酸盐不大于40mg/L，悬浮质点不大于50mg/L，碳酸盐硬度不大于1-2°dH，pH值7-8；

所述连铸工序中，钢包内的钢液流入盛钢量16吨完全清理且内表面耐火涂层不得有裂缝的T型中间包中。

2.根据权利要求1所述的带锯用钢板坯连铸的生产方法，其特征在于，在所述连铸工序中，在板坯厚度*板坯宽度为200mm*1100～1300mm的断面，连铸拉速控制在0.40-0.60m/min。

3.根据权利要求1所述的带锯用钢板坯连铸的生产方法，其特征在于，对于中间包浇入结晶器中的钢液，采用浸入式水口保护；所述结晶器中的钢液用保护渣覆盖。

4.根据权利要求1所述的带锯用钢板坯连铸的生产方法，其特征在于，所述电炉初炼工序中，在40吨及以上的交流电弧炉中进行初炼钢液的低磷化。

5.根据权利要求1所述的带锯用钢板坯连铸的生产方法，其特征在于，所述电炉初炼中，钢液温度控制在1600～1620℃。

6.根据权利要求1所述的带锯用钢板坯连铸的生产方法，其特征在于，所述冷却水流量是：板坯厚度*板坯宽度为200mm*1100～1300mm的断面，宽面冷却水流量2100-2400L/分钟，窄面冷却水流量280-330 L/分钟。

7.根据权利要求1所述的带锯用钢板坯连铸的生产方法，其特征在于，所述钢包炉精炼工序中，钢液温度控制在1600～1630℃。

8.根据权利要求1所述的带锯用钢板坯连铸的生产方法，其特征在于，在所述连铸工序中，浇铸速度为1.5-2.5吨钢液/分钟。