CN105316558A

CN105316558A - 一种防止铸坯角裂含硼钢的制备方法

Info

Publication number: CN105316558A
Application number: CN201410311812.8A
Authority: CN
Inventors: 黄健; 刘军; 王旭生; 王会忠; 李铁
Original assignee: Bengang Steel Plates Co Ltd
Current assignee: Benxi Steel Group Information Automation Co ltd; Bengang Steel Plates Co Ltd
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: CN105316558B

Abstract

本发明属于冶金铸造领域，尤其涉及一种防止铸坯角裂含硼钢的制备方法。依次包括对铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、钢坯连铸、板坯再加热以及热连轧，其特征在于，按照质量百分比，该含硼钢的成分为：C：0.17～0.18，Si：0.02～0.20，Mn：0.23～1.26，P<0.017，S<0.014，N<0.0052，B：0.0005～0.0010，AI：0.015～0.034，余量为Fe，在炉外精炼过程中加入按照质量百分比含量0.01～0.035加入Ti。采用本发明热轧加硼钢添加钛后，铸坯质量有有明显改观，下线清理率将至15.06％，统计结果表明，缺陷率已经降低至1.39％。此外，对含硼钢力学性能进行检测分析结果表明，加Ti以后含硼钢力学性能也有所提高。

Description

一种防止铸坯角裂含硼钢的制备方法

技术领域

本发明属于冶金铸造领域，尤其涉及一种防止铸坯角裂含硼钢的制备方法。

背景技术

含硼钢以中碳钢为主，含碳量主要集中在0.10％～0.16％，此类钢碳含量正处于包晶反应的裂纹敏感区，此外钢中BN等第二相夹杂析出等会造成铸坯角部的应力集中，坯料角部易出现裂纹。角裂大部分出现在上角(内弧)以及震痕内，不同宽度的铸坯均有，一般长度为3mm～12mm，宽度为0.12mm～0.16mm。

采用传统的控制手段，包括结晶器液面控制、改善结晶器冷却条件、改变铸机拉速、改变保护渣等，仍不能有效控制此类钢铸坯角裂的产生。含硼钢的含碳量正好处于包晶区，碳在此区间的钢水冷却过程中易出现角部裂纹。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，旨在解决含硼钢坯料角部易出现裂纹的问题。

本发明是这样实现的，一种防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，依次包括对铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、钢坯连铸、板坯再加热以及热连轧，按照质量百分比，该含硼钢的成分为：C：0.17～0.18，Si：0.02～0.20，Mn：0.23～1.26，P<0.017，S<0.014，N<0.0052，B：0.0005～0.0010，AI：0.015～0.034，余量为Fe，在炉外精炼过程中加入按照质量百分比含量0.01～0.035加入Ti。

进一步地，转炉冶炼过程包括：

(1)采用传统转炉炼钢进行生产，出钢后在炉后吹氩气2～5min，氩气流量0.2～0.4m³/min，吹氩压力0.3～0.5MPa；

(2)出钢量占总量1/4体积时，按照常规方式开始向钢包加入铝铁350～400kg/180吨进行预脱氧，按照最终硼钢中Mn和Si的含量加入锰铁、硅铁合金化，同时加入常规的脱硫剂500～600kg/180吨与钢水进行混冲脱硫处理。

进一步地，炉外精炼包括：

(1)进精炼工位后继续钢包底吹氩气搅拌，向钢包加入铝线脱氧，取样分析含氧量，氧的质量百分比含量控制在0.0020％～0.0040％区间时加入钛铁，充分溶解后加入硼铁；

(2)向钢包加入硼铁后，调小吹氩量，氩气流量0.05～0.1m³/min，吹氩压力减小到0.1～0.2MPa，软吹氩5min以上后离站、连铸。

进一步地，热连轧过程，卷取温度和终轧温度需要分别提高至600℃-660℃。

进一步地，连铸中间包烘烤温度1100～1120℃，采用结晶器保护渣，保证中间包液面波动<50mm，结晶器液面波动<2mm，控制拉坯速度0.9～1.7m/min。

进一步地，所述铝线按照质量百分比含量包括：Al48％～50％，余量为Fe。

进一步地，步骤1)中在脱氧完全后，至少保持5min后，每吨钢加钛铁0.5～1.75kg固氮，按照质量百分比含量，钛铁包括：Ti20％～25％，余量为Fe。

进一步地，需在钛铁充分溶解后添加硼铁，硼铁用铝皮包裹，铝皮厚度为0.1～1.5mm，按照质量百分比含量，硼铁包含：B15～17％，余量主要为Fe。

与传统含硼钢相比，本发明需提高卷取温度，终轧温度适当提高，正常情况下，含硼钢卷曲温度为580-600℃，根据添加不同的Ti含量以及产品厚度，卷取温度和终轧温度需要分别提高20℃-60℃。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

因钢中含硼，硼易于和氮结合形成稳定的BN，并在钢水凝固过程中析出，形成第二相夹杂造成铸坯角裂。因在钢中添加钛元素，钛主要起到固定氮的作用，钢水在凝固过程中会先析出Ti₂N₂和Ti₃N₄，阻止了BN的析出,而BN析出量的多少对铸坯角部质量有绝对影响。结合氮化钛的形成，必须控制钢水中氮的含量，根据钢水中不同的氮含量添加钛。加入顺序为先喂铝进行脱氧，再喂钛固定氮，然后再喂硼。

含硼钢以中碳钢为主，碳含量主要集中在0.10％～0.16％，正好处于包晶区(0.08％～0.17％)，为了有效避免包晶区，将碳含量适当提高到0.17％以上，避免发生包晶反应，可有效防止线收缩量过大，坯壳与结晶器器壁容易形成气隙，而气隙的过早形成会导致收缩不均和坯壳厚度不均，在角部容易形成裂纹。调整碳含量后和加入钛后，钢的强度有所升高，因此根据不同钢种对锰含量必须适当下调，以满足钢的强度要求。

含硼钢角部裂纹主要因为BN的高温析出引起应力集中，通过添加一定含量的Ti，因TiN的析出温度高于BN温度，因此，游离态N大部分被Ti固定，明显降低了钢中BN的析出温度，热力学分析数据表明，当钢中N含量为0.0040％，含硼0.0008％时，BN析出温度为1240℃，钢中添加0.02％的Ti，BN析出温度降低至1080℃。

根据炼钢统计情况，在采用传统工艺生产含硼钢时，铸坯角裂严重，下线清理率87.9％，轧后缺陷率为9.95％。而采用本发明热轧加硼钢添加钛后，铸坯质量有有明显改观，下线清理率将至15.06％，统计结果表明，缺陷率已经降低至1.39％。此外，对含硼钢力学性能进行检测分析结果表明，加Ti以后含硼钢力学性能也有所提高。

对Ti在钢中BN析出温度的影响曲线，随着Ti的加入量的提高，BN的析出温度逐渐降低，可有效避免高温BN沿晶界析出，而在矫直过程中引起的脆性裂纹。

附图说明

图1为传统含硼钢铸坯边角部形貌；

图2为本发明含硼钢铸坯边角部形貌；

图3为Ti的添加量对钢中BN析出温度的影响曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：SS400钢

1按照硼钢的化学成分质量百分比％包含：C0.17、Si0.12、Mn0.36、P0.009、S0.014、N0.0041、B0.0008；余量为Fe。

2工艺路线为：

铁水预处理-转炉冶炼-炉外精炼-添加Ti-连铸-再加热-热连轧-检验入库。

3制备方法主要工艺措施

炼钢过程：采用传统转炉炼钢进行生产，出钢后在炉后吹氩气5min，氩气流量0.4m³/min，吹氩压力0.5MPa；出钢重量1/4开始，开始向钢包加入铝铁350kg/180吨进行预脱氧，按照最终硼钢中Mn和Si的含量加入锰铁、硅铁合金化，同时加入活性石灰500～600kg/180吨与钢水进行混冲脱硫处理。

精炼过程：精炼过程中在白渣下充分搅拌，向钢包加入铝线2.5kg/吨钢进行脱氧，铝线按照质量百分比含量包括：Al48％，余量为Fe，取样分析，[O]控制在0.0020％～0.0040％区间，调整其他C、Si、Mn化学成分，脱氧完全后，至少保持5min后按照钛的质量百分含量0.02％加入钛铁，充分溶解后加入0.0008％质量百分含量的硼铁；硼铁用铝皮包裹，铝皮厚度为1.5mm，硼铁包含：B15～17％，余量主要为Fe，向钢包加入硼铁后，调小吹氩量，氩气流量0.05m³/min，吹氩压力减小到0.1MPa，软吹氩5min以上后离站、连铸。

连铸过程：连铸中间包烘烤温度1110℃，结晶器对弧、水口对中、喷嘴雾化等调整完毕，采用MnB结晶器保护渣。中间包液面波动<50mm，结晶器液面波动<2mm，恒拉速控制1.1m/min。

热连轧过程：加热温度1200℃，开轧温度1150℃，荒轧6道次，压下量>70％，精轧压下量大于>70％。终轧温度提高50℃到达880℃，卷取温度提高50℃达到620℃。

采用该技术处理后，含硼钢铸坯角部光滑无裂纹，含硼钢角部裂纹得到有效控制，无需清理，经过试验发现轧制后板坯边部无明显缺陷，性能也符合设定要求。

实施例：A36钢

1硼钢的化学成分质量百分比％为：C0.18、Si0.06、Mn1.26、P0.011、S0.004、B0.0010；余量为Fe。

2工艺路线为：

3制备方法主要工艺措施

炼钢过程：采用传统转炉炼钢进行生产，出钢后在炉后吹氩气2min，氩气流量0.2m³/min，吹氩压力0.3MPa；出钢重量1/4开始，开始向钢包加入铝铁350kg/180吨进行预脱氧，按照最终硼钢中Mn和Si的含量加入锰铁、硅铁合金化，同时加入活性石灰500kg/180吨与钢水进行混冲脱硫处理。

精炼过程：精炼过程中在白渣下充分搅拌，向钢包加入铝线2kg/吨钢进行脱氧，铝线按照质量百分比含量包括：Al48％，余量为Fe，取样分析，[O]控制在0.0020％～0.0040％区间，调整其他C、Si、Mn化学成分，脱氧完全后，至少保持5min后按照钛的质量百分含量0.03％加入钛铁，充分溶解后加入0.0008％质量百分含量的硼铁；硼铁用铝皮包裹，铝皮厚度为1.5mm，硼铁包含：B15～17％，余量主要为Fe，向钢包加入硼铁后，调小吹氩量，氩气流量0.05m³/min，吹氩压力减小到0.1MPa，软吹氩5min以上后离站、连铸。

连铸过程：连铸中间包烘烤温度1120℃，结晶器对弧、水口对中、喷嘴雾化等调整完毕，采用MnB结晶器保护渣。中间包液面波动<50mm，结晶器液面波动<2mm，恒拉速控制1.7m/min。

热连轧过程：加热温度1200℃，开轧温度1150℃，荒轧6道次，压下量>70％，精轧压下量大于>70％。终轧温度提高50℃到830℃，卷取温度提高50℃到600℃。

采用该技术处理后，含硼钢铸坯角部光滑无裂纹，含硼钢角部裂纹得到有效控制，无需下线清理，可以实现热过，经过试验发现轧制后板坯边部无明显缺陷。

如图1所示，为采用常规方法制备的硼钢，可见硼钢铸坯角部有裂纹，如图2所示，为采用本发明的方法制备的硼钢，可见含硼钢铸坯角部光滑无裂纹，含硼钢角部裂纹得到有效控制，无需下线清理，可以实现热过，经过试验发现轧制后板坯边部无明显缺陷。

如图3所示，为Ti的添加量对钢中BN析出温度的影响曲线，可见，随着Ti添加的增加，钢中BN析出温度降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，依次包括对铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼、钢坯连铸、板坯再加热以及热连轧，其特征在于，按照质量百分比，该含硼钢的成分为：C：0.17～0.18，Si：0.02～0.20，Mn：0.23～1.26，P<0.017，S<0.014，N<0.0052，B：0.0005～0.0010，AI：0.015～0.034，余量为Fe，在炉外精炼过程中加入按照质量百分比含量0.01～0.035加入Ti。

2.如权利要求1所述的防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，其特征在于，转炉冶炼过程包括：

3.如权利要求1所述的防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，其特征在于，炉外精炼包括：

4.如权利要求1所述的防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，其特征在于，热连轧过程，卷取温度和终轧温度需要分别提高至600℃-900℃。

5.如权利要求1所述的防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，其特征在于，连铸中间包烘烤温度1100～1120℃，采用结晶器保护渣，保证中间包液面波动<50mm，结晶器液面波动<2mm，控制拉坯速度0.9～1.7m/min。

6.如权利要求3所述的防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，其特征在于：所述铝线按照质量百分比含量包括：Al48％～50％，余量为Fe。

7.如权利要求3所述的防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，其特征在于：步骤1)中在脱氧完全后，至少保持5min后，每吨钢加钛铁0.5～1.75kg固氮，按照质量百分比含量，钛铁包括：Ti20％～25％，余量为Fe。

8.按权利要求3所述的防止铸坯角裂含硼钢的制备方法，其特征在于：需在钛铁充分溶解后添加硼铁，硼铁用铝皮包裹，铝皮厚度为0.1～1.5mm，按照质量百分比含量，硼铁包含：B15～17％，余量主要为Fe。