CN105458200A - 一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法,首先优化控制含硼钢的成分,通过在钢水脱氧良好的情况下加入硼铁,提高了硼的回收率,保证了硼成分控制的稳定性;利用钛夺取形成氮化硼所需的氮,抑制了氮化硼粒子的析出,改善了含硼钢的热塑性,且氮化钛稳定性高、高温溶解度低,并且不易粗化,可以细化晶粒;进一步的,本发明对连铸工艺进行了优化控制,控制二冷区比水量、板坯出矫直区温度、拉坯压力以及前后辊顺弧偏差,使含硼钢板坯的裂纹缺陷率大幅下降,由原来的9.3%降低到1.5%以内,提高了连铸板坯的表面质量,进而提高了最终产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域,尤其是涉及一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法。
背景技术
硼钢是以Mn、B为基础代替Cr、Ni的一种低合金结构钢。钢中加入微量硼能显著提高淬透性。其作用相当于一般合金元素如锰、铬、镍的几百倍,因此可用微量硼元素代替大量合金元素。同时,硼元素还可提高耐热钢的高温强度和蠕变强度,改善高速钢的红硬性和刀具的切削能力等。由此来看,硼钢不仅增强了钢材综合性能,还降低了生产成本。近几年来,国内外钢厂不断加快硼钢的研制与生产,硼钢冶炼技术不断成熟,硼钢的品种也在不断扩大。
在含硼钢连铸凝固过程中B易与钢中的C、N结合形成碳化硼、氮化硼在晶界析出,从而降低钢的热塑性,导致钢的裂纹敏感性增加。有研究表面B对裂纹的影响较Nb、Al元素更为严重。连铸含硼钢易出现横裂纹缺陷,在铸坯边部、铸坯内弧面均可出现,只能通过火焰清理方式进行挽救,但当裂纹较深时,火焰清理也无法修复,导致铸坯报废。在清理裂纹缺陷不彻底送轧后将导致钢板形成锯齿状裂纹缺陷的产生。
因此,如何减少含硼钢连铸板坯的表面裂纹,提高连铸板坯的表面质量,进而提高最终产品的质量是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法,该方法能够减少含硼钢连铸板坯的表面裂纹,提高连铸板坯的表面质量,进而提高最终产品的质量。
为解决上述的技术问题,本发明提供的技术方案为:
一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法,包括以下步骤:
1)钢水冶炼:转炉冶炼后进行LF精炼,在LF精炼后期先加入钛铁,再加入硼铁,控制LF精炼终点钢水中包含以下重量百分比的组分:C、Si、Mn、P以及S元素的含量根据所炼目标钢种的钢种要求进行控制,0.015%~0.035%的Al,0.0008%~0.0020%的B,0.008%~0.025%的Ti,N的重量百分比≤0.0045%,余量为Fe以及不可避免地杂质元素;
2)连铸:连铸过程中大包以及中包采用保护浇注,大包套管设置密封垫以及采用喷吹氩气密封以减少浇注过程中的增氮量;
控制二冷区比水量在0.55l/kg~0.65l/kg,控制板坯出矫直区温度≥950℃;
控制扇形段拉辊拉坯压力为7.5Mpa~8.5Mpa,在矫直前控制扇形段前后辊顺弧偏差不得大于0.2mm,经过连铸最终得到含硼钢板坯。
优选的,连铸后得到的所述含硼钢板坯的宽度为1250mm~1400mm,厚度为160mm~200mm。
优选的,步骤1)中,在加入硼铁之前控制钢水中氧的质量百分比为0.0050%以下。
与现有技术相比,本发明提供了一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法,本发明首先优化控制含硼钢的成分,通过在钢水脱氧良好的情况下加入硼铁,提高了硼的回收率,保证了硼成分控制的稳定性;通过加入Ti元素,利用钛夺取形成氮化硼所需的氮,抑制了细小的氮化硼粒子的析出,改善了含硼钢的热塑性,且Ti与N形成的氮化钛稳定性高、高温溶解度低,并且不易粗化,可以细化晶粒;进一步的,本发明在优化控制含硼钢成分的基础上,对连铸工艺进行了优化控制,控制二冷区比水量在0.55l/kg~0.65l/kg,控制板坯出矫直区温度≥950℃;控制扇形段拉辊拉坯压力为7.5Mpa~8.5Mpa,在矫直前控制扇形段前后辊顺弧偏差不得大于0.2mm,经过连铸最终得到含硼钢板坯。本发明通过优化控制含硼钢的成分与优化控制含硼钢的连铸工艺,使含硼钢板坯的裂纹缺陷率大幅下降,尤其是铸坯内弧表面及边部的裂纹缺陷,由原来的9.3%降低到1.5%以内,提高了连铸板坯的表面质量,进而提高了最终产品的质量。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点,而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供了一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法,包括以下步骤:
1)钢水冶炼:转炉冶炼后进行LF精炼,在LF精炼后期先加入钛铁,再加入硼铁,控制LF精炼终点钢水中包含以下重量百分比的组分:C、Si、Mn、P以及S元素的含量根据所炼目标钢种的钢种要求进行控制,0.015%~0.035%的Al,0.0008%~0.0020%的B,0.008%~0.025%的Ti,N的重量百分比≤0.0045%,余量为Fe以及不可避免地杂质元素;
2)连铸:连铸过程中大包以及中包采用保护浇注,大包套管设置密封垫以及采用喷吹氩气密封以减少浇注过程中的增氮量;
控制二冷比水量在0.55l/kg~0.65l/kg,控制板坯出矫直区温度≥950℃;
控制扇形段拉辊拉坯压力为7.5Mpa~8.5Mpa,在矫直前控制扇形段前后辊顺弧偏差不得大于0.2mm,经过连铸最终得到含硼钢板坯。
优选的,上述连铸后得到的所述含硼钢板坯的宽度为1250mm~1400mm,厚度为160mm~200mm。
硼在钢中分布极不均匀,倾向于在晶界发生强烈偏聚。钢中加入硼与其它合金元素相比,具有不同的作用,这是由于硼在钢中熔解度很低,与钢中晶体缺陷有强烈的相互作用,极易产生晶界内吸附,即硼原子偏聚在晶界上,对钢的相变过程及工艺性能、力学性能产生重要影响。在C—B钢中,当N含量从11×10-6提高到49×10-6时,优先在原始奥氏体晶界出现大量细小氮化硼沉淀。这种位于γ晶界上颗粒之间的空隙且十分细小的氮化硼沉淀有效地锁住晶界,阻碍原生γ晶界滑动,引起晶粒间断裂,从而降低了钢的热塑性。
对含B微合金化钢的高温塑性研究表明,铸坯高温塑性曲线850℃~950℃之间以及1250℃以上存在比较明显的低塑性温度区;在低塑性区850℃~950℃,含硼钢的面缩率在40%左右。对于含硼钢来说,如果矫直时铸坯温度位于氮化硼析出高峰温度区,将会引起钢的脆化,矫直变形过程中铸坯振痕波谷处易产生裂纹。
综上所述,含硼钢连铸生产过程中表面裂纹控制的关键是N含量控制、阻止氮化硼析出以及控制铸坯在矫直区的温度,为此,
1)在LF精炼处理过程中加入硼铁,硼铁在钢水脱氧良好的情况下加入,优选的,在加入硼铁之前控制钢水中氧的质量百分比为0.0050%以下,以提高硼的回收率,保持硼成分控制的稳定性。
2)采用加钛固氮的工艺:在含硼钢种加入Ti元素,主要原因为氮化钛的析出顺序在氮化硼之前,Ti与N形成的氮化钛稳定性高、高温溶解度低,并且不易粗化,可以细化晶粒。冶炼过程中在加入硼铁之前加入适量钛进行固氮,加入的钛夺取了形成氮化硼所需的氮,因此抑制了细小的氮化硼粒子的析出,改善了含硼钢的热塑性,对减少含硼钢裂纹起到了重要作用。
3)实施二冷区弱冷配水:为了使铸坯表面和皮下的奥氏体颗粒边界不会出现裂纹,在生产含硼钢时,应严格控制二冷区冷却速度,避免在矫直区的过快冷却,防止铸坯在弯曲和矫直位置产生表面裂纹。与含Nb、Al钢相近,连铸生产含硼钢种的关键就是避开低温塑性区,要求二冷区弱冷冷却以及均匀冷却,以控制铸坯出矫直区温度≥950℃。
通过对二冷配水模型进行优化,减少矫直段及矫直段以前的内弧配水量,水量降至每段2t~4t,控制二冷区比水量降至0.55l/kg~0.65l/kg,实测铸坯出矫直区温度达到了950℃以上,已接近1000℃,保证了含硼钢晶界脆性区的矫直,对减少含硼钢的裂纹起到了重要的作用。
4)根据铸坯实际运行观察分析,拉辊后内弧夹辊结垢严重,充分说明拉辊对铸坯挤压过大,造成内弧夹辊开口度减小,坯壳凹陷,到后部内弧夹辊开口度恢复,坯壳中央软且两角强度大,造成内弧两侧坯壳凹陷无法恢复,坯壳运行脱离内弧夹辊,二冷水通过此处造成内弧夹辊结垢。为此,将扇形段拉辊拉坯压力由12.7MPa降低至7.5Mpa~8.5Mpa。改进后,内弧夹辊结垢现象得到极大缓解,两侧几乎无明显的结垢,铸坯在此运行压力下的坯壳应力得到了缓解。
本发明提出:结晶器、支导段、扇形1~4段弧度的保证也是控制皮下裂纹的关键所在。实践表明,测量各辊顺弧偏差相差0.3mm以上,铸机产生皮下裂纹的几率增加很多。为此,提高顺弧精度,在矫直前控制扇形段前后辊顺弧偏差不得大于0.2mm。
本发明未详尽说明的原料、方法及装置等均为现有技术。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
采用的连铸机为超低头板坯连铸机,铸机冶金长度17m,弧形半径:R5.7/6.8/8.5/12/17/33—1500,由7个扇形段组成,其中3、4段为矫直段,铸机年生产能力90万吨/年。制备美标S355JR-B系列含硼钢,其标准成分控制(质量百分比)为:包括0.14%~0.18%的C,0.10%~0.30%的Si,1.32%~1.52%的Mn,0.025%以下的P,0.010%的S,0.020%~0.035%的Nb,0.0008%~0.0020%的B,0.015%以上的Als,0.008%~0.022%的Ti,余量为Fe以及不可避免地杂质元素。
1)钢水冶炼:转炉冶炼后进行LF精炼,脱氧程度至钢水氧含量在0.0050%以下,然后在LF精炼后期先加入钛铁,再加入硼铁,控制LF精炼终点钢水的成分如表1所示,
2)连铸:连铸过程中大包以及中包采用保护浇注,大包套管设置密封垫以及采用喷吹氩气密封以减少浇注过程中的增氮量;
利用检修时间将扇形段拉辊拉坯压力调整至7.5Mpa,在矫直前控制扇形段前后辊顺弧偏差不得大于0.2mm
二冷区比水量控制在0.65l/kg,控制板坯出矫直区温度≥950℃;
经过连铸最终得到宽度为1400mm,厚度为200mm的含硼钢板坯。
制备的含硼钢板坯,经表面质量检查,板坯内弧表面及边部未发现裂纹缺陷。
实施例2
采用的连铸机为超低头板坯连铸机,铸机冶金长度17m,弧形半径:R5.7/6.8/8.5/12/17/33—1500,由7个扇形段组成,其中3、4段为矫直段,铸机年生产能力90万吨/年。制备美标S355JR-B系列含硼钢,其标准成分控制(质量百分比)为:包括0.14%~0.18%的C,0.10%~0.30%的Si,1.32%~1.52%的Mn,0.025%以下的P,0.010%的S,0.020%~0.035%的Nb,0.0008%~0.0020%的B,0.015%以上的Als,0.008%~0.022%的Ti,余量为Fe以及不可避免地杂质元素。
1)钢水冶炼:转炉冶炼后进行LF精炼,脱氧程度至钢水氧含量在0.0050%以下,然后在LF精炼后期先加入钛铁,再加入硼铁,控制LF精炼终点钢水的成分如表1所示,
2)连铸:连铸过程中大包以及中包采用保护浇注,大包套管设置密封垫以及采用喷吹氩气密封以减少浇注过程中的增氮量;
利用检修时间将扇形段拉辊拉坯压力调整至8.0Mpa,在矫直前控制扇形段前后辊顺弧偏差不得大于0.2mm
二冷区比水量控制在0.61l/kg,控制板坯出矫直区温度≥950℃;
经过连铸最终得到宽度为1400mm,厚度为200mm的含硼钢板坯。
制备的含硼钢板坯,经表面质量检查,板坯内弧表面及边部未发现裂纹缺陷。
实施例3
采用的连铸机为超低头板坯连铸机,铸机冶金长度17m,弧形半径:R5.7/6.8/8.5/12/17/33—1500,由7个扇形段组成,其中3、4段为矫直段,铸机年生产能力90万吨/年。制备美标S355JR-B系列含硼钢,其标准成分控制(质量百分比)为:包括0.14%~0.18%的C,0.10%~0.30%的Si,1.32%~1.52%的Mn,0.025%以下的P,0.010%的S,0.020%~0.035%的Nb,0.0008%~0.0020%的B,0.015%以上的Als,0.008%~0.022%的Ti,余量为Fe以及不可避免地杂质元素。
1)钢水冶炼:转炉冶炼后进行LF精炼,脱氧程度至钢水氧含量在0.0050%以下,然后在LF精炼后期先加入钛铁,再加入硼铁,控制LF精炼终点钢水的成分如表1所示,
2)连铸:连铸过程中大包以及中包采用保护浇注,大包套管设置密封垫以及采用喷吹氩气密封以减少浇注过程中的增氮量;
利用检修时间将扇形段拉辊拉坯压力调整至8.5Mpa,在矫直前控制扇形段前后辊顺弧偏差不得大于0.2mm
二冷区比水量控制在0.55l/kg,控制板坯出矫直区温度≥950℃;
经过连铸最终得到宽度为1400mm,厚度为200mm的含硼钢板坯。
制备的含硼钢板坯,经表面质量检查,板坯内弧表面及边部未发现裂纹缺陷。
表1实施例制备的钢水的成分/%
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的,本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
Claims (3)
1.一种减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)钢水冶炼:转炉冶炼后进行LF精炼,在LF精炼后期先加入钛铁,再加入硼铁,控制LF精炼终点钢水中包含以下重量百分比的组分:C、Si、Mn、P以及S元素的含量根据所炼目标钢种的钢种要求进行控制,0.015%~0.035%的Als,0.0008%~0.0020%的B,0.008%~0.025%的Ti,N的重量百分比≤0.0045%,余量为Fe以及不可避免地杂质元素;
2)连铸:连铸过程中大包以及中包采用保护浇注,大包套管设置密封垫以及采用喷吹氩气密封以减少浇注过程中的增氮量;
控制二冷比水量在0.55l/kg~0.65l/kg,控制板坯出矫直区温度≥950℃;
控制扇形段拉辊拉坯压力为7.5Mpa~8.5Mpa,在矫直前控制扇形段前后辊顺弧偏差不得大于0.2mm,经过连铸最终得到含硼钢板坯。
2.根据权利要求1所述的减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法,其特征在于,连铸后得到的所述含硼钢板坯的宽度为1250mm~1400mm,厚度为160mm~200mm。
3.根据权利要求1所述的减少含硼钢连铸板坯表面裂纹的方法,其特征在于,步骤1)中,在加入硼铁之前控制钢水中氧的质量百分比为0.0050%以下。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160406 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |