CN106552910B - 一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺 - Google Patents

一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，采用转炉炼钢、LF精炼、RH真空脱气、大断面圆坯连铸、缓冷的工艺流程，所述连铸圆坯采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的搅拌方式，结晶器电磁搅拌参数为380A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式或连续式电磁搅拌；末端电磁搅拌参数为200A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌；结晶器冷却水流量为4700L/min(±35L)，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为50％、35％、15％，拉速为钢水过热度处于25～40℃的工作状态下0.33m/min。本发明有效降低了碳偏析程度，满足了风电中碳钢对碳偏析的严格要求。

Description

一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种大断面风电中碳钢连铸圆坯碳的连铸工艺。
背景技术
风电用中碳钢广泛应用于风电偏航变桨等领域，由于风电用钢作业环境极其恶劣，对成品的性能、淬透性等均匀性要求极为严格，因此碳偏析成为风电用中碳钢技术质量控制的最主要问题之一。因为铸坯在凝固过程中，表层激冷生成细小等轴晶，随着表层凝固厚度增加，铸坯内部向外传热能力降低，铸坯开始呈现定向凝固柱状晶，形成碳偏析。
现有降低碳偏析的方法主要有以下几种：
1、增加冷却剂降低钢水注温，使其在低过热条件下浇注，获得中心等轴晶组织，减轻偏析。该方法的缺点是：浇注过程中钢水温度波动很大，钢质量变差，并易引起水口堵塞。
2、向结晶器内加入稀土元素Ti、Ca等能促进柱状晶向等轴晶转化。稀土元素如加在中间罐内会引起水口堵塞，Ca、Ti对钢种的使用性能有害。
近年来通过电磁搅拌作用可使铸坯内部钢水产生强制流动，折断柱状晶晶梢，抑制柱状晶继续生长。折断的晶梢在液芯溶解而降低钢液的过热度，促使液芯温度均匀；部分晶梢还可成为生长等轴晶的晶核，增加铸坯中心部位的等轴晶区，减轻中心偏析程度。
发明内容
本发明为了降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析范围，满足风电中碳钢对碳偏析的严格要求，提供了一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，采用转炉炼钢、LF精炼、RH真空脱气、大断面圆坯连铸、缓冷的工艺流程，具体步骤如下：
一、转炉炼钢：转炉冶炼和出钢后的增碳过程控制钢包底吹氩搅拌程度和增碳量，保证钢包底吹氩400～600L/min、8.0～10.0bar的强搅拌，增碳按0.20～0.30％控制；强搅拌15分钟后改为50～250L/min、1.0～4.0bar的软搅拌，直至精炼接受钢包；
二、LF精炼：精炼时先合金化后增碳，增碳过程碳成分报出精确到0.001％，调整目标碳前，保证温度为1550℃；
三、RH真空脱气：在≤极限真空度67Pa下保持≥18min，软吹时间≥20min；
四、大断面圆坯连铸：控制连铸过热度为20～35℃，氩气全程保护浇注，采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的搅拌方式，结晶器电磁搅拌参数为380A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式或连续式电磁搅拌；末端电磁搅拌参数为200A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌；结晶器冷却水流量为4700L/min(±35L)，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为50％、35％、15％，拉速为钢水过热度处于25～40℃的工作状态下0.33m/min；
五、缓冷：缓冷坑为热坑，铸坯缓冷周期≥120小时，且连铸坯表面温度达到150℃以下后出坑堆冷。
本发明采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合，冷却水、比水量、拉速等工艺参数的配比，有效降低了碳偏析程度，满足了风电中碳钢对碳偏析的严格要求。
附图说明
图1为检测连铸圆坯横截面元素成分偏析的标准图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1：
本实施例提供了一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，采用转炉炼钢、LF精炼、RH真空脱气、Φ550mm大断面圆坯连铸、缓冷的工艺流程生产Φ550mm大断面连铸圆坯，利用此连铸工艺，有效降低圆坯的碳偏析偏差程度，连铸圆坯碳偏析偏差控制在0.05％之内，具体要求如下：
一、转炉炼钢：转炉冶炼和出钢后的增碳过程控制钢包底吹氩搅拌程度和增碳量，保证钢包底吹氩400～600L/min、8.0～10.0bar的强搅拌，增碳按0.20～0.30％控制；强搅拌10分钟后改为50～250L/min、1.0～4.0bar的软搅拌，直至精炼接受钢包。
二、LF精炼：控制精炼增碳顺序和温度：精炼时先合金化后增碳，增碳过程碳成分报出精确到0.001％，调整目标碳前，保证温度为1550℃。
三、RH真空脱气：在≤极限真空度67Pa下保持≥18min，软吹时间≥20min。
四、Φ550mm大断面圆坯连铸：控制连铸过热度为20～35℃，采用氩气全程保护浇注，使用结晶器电磁搅拌得到连铸大圆坯；
连铸过程中，采用专用中碳钢结晶器保护渣；
连铸过程中，结晶器电磁搅拌参数为380A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正15s、停7s、反15s、停7s；末端电磁搅拌为200A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正25s、停5s、反25s、停5s；结晶器冷却水流量为4700L/min(±35L)，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为50％、35％、15％，拉速为在25～40℃工作状态下0.33m/min。
五、缓冷：缓冷坑为热坑，铸坯缓冷周期≥120小时，且连铸坯表面温度达到150℃以下后出坑堆冷。
六、检测连铸圆坯横截面元素成分偏析。在截面指定位置取A、B、C、D四个试样，大小为50mm×50mm×20mm，分别检测各试样元素成分，每个试样至少检测三点。A、B、C、D号试样碳元素含量应符合0.40～0.45％。检验标准如图1所示。
实施例2：
本实施例与实施例1不同的是，采用的连铸工艺参数如下：结晶器电磁搅拌参数为380A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正15s、停7s、反15s、停7s；末端电磁搅拌参数为200A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正25s、停5s、反25s、停5s；结晶器冷却水流量为4700L/min(±35L)，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为48％、32％、20％，拉速为在25～40℃工作状态下0.33m/min。
采用本实施例的连铸工艺生产的铸坯碳偏析范围为0.40～0.47％。
实施例3：
本实施例与实施例1不同的是，采用的连铸工艺参数如下：结晶器电磁搅拌参数为300A/3.0Hz，搅拌方式采用连续式电磁搅拌；末端电磁搅拌参数为280A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正25s、停5s、反25s、停5s，结晶器冷却水流量为4700L/min(±35L)，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为48％、32％、20％，拉速为在25～40℃工作状态下0.33m/min。
采用本实施例的连铸工艺生产的铸坯碳偏析范围为0.38～0.50％。
实施例4：
本实施例与实施例1不同的是，采用的连铸工艺参数如下：结晶器电磁搅拌参数为380A/3.0Hz，搅拌方式采用连续式电磁搅拌；末端电磁搅拌参数为280A/2.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正25s、停5s、反25s、停5s，结晶器冷却水流量为4700L/min(±35L)，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为48％、32％、20％，拉速为在25～40℃工作状态下0.33m/min。
采用本实施例的连铸工艺生产的铸坯碳偏析范围为0.39～0.48％。
实施例5：
本实施例与实施例1不同的是，采用的连铸工艺参数如下：结晶器电磁搅拌参数为380A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正15s、停7s、反15s、停7s；末端电磁搅拌参数为280A/2.0Hz，电磁搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正25s、停5s、反25s、停5s，结晶器冷却水流量为4700L/min(±35L)，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为48％、32％、20％，拉速为在25～40℃工作状态下0.33m/min。
采用本实施例的连铸工艺生产的铸坯碳偏析范围为0.40～0.48％。
通过对以上5个实施例结果对比可知，采用实施例1的连铸工艺生产的风电中碳钢连铸圆坯碳偏析范围为0.40～0.45％，碳成分偏析范围在0.05％以内，故此实施例为最佳连铸工艺。

Claims (7)

1.一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，采用转炉炼钢、LF精炼、RH真空脱气、大断面圆坯连铸、缓冷的工艺流程，其特征在于所述连铸圆坯采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌相结合的搅拌方式，结晶器电磁搅拌参数为380A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式或连续式电磁搅拌；末端电磁搅拌参数为200A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌；结晶器冷却水流量为4700±35L/min，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为50%、35%、15%，拉速为钢水过热度处于25~40℃的工作状态下0.33m/min。
2.根据权利要求1所述的降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，其特征在于所述大断面圆坯连铸的过热度为20~35℃。
3.根据权利要求1所述的降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，其特征在于所述结晶器电磁搅拌参数为380A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正15s、停7s、反15s、停7s；末端电磁搅拌为200A/3.0Hz，搅拌方式采用交替式电磁搅拌：正25s、停5s、反25s、停5s；结晶器冷却水流量为4700±35L/min，二冷喷淋水量为0.18L/min，各区水量分配为50%、35%、15%，拉速为在25~40℃工作状态下0.33m/min。
4.根据权利要求1所述的降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，其特征在于所述转炉炼钢的具体要求如下：转炉冶炼和出钢后的增碳过程控制钢包底吹氩搅拌程度和增碳量，保证钢包底吹氩400~600L/min、8.0~10.0bar的强搅拌，增碳按0.20~0.30%控制；强搅拌15分钟后改为50~250L/min、1.0~4.0bar的软搅拌，直至精炼接受钢包。
5.根据权利要求1所述的降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，其特征在于所述LF精炼时先合金化后增碳，增碳过程碳成分报出精确到0.001%，调整目标碳前，保证温度为1550℃。
6.根据权利要求1所述的降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，其特征在于所述RH真空脱气在≤极限真空度67Pa下保持≥18min，软吹时间≥20min。
7.根据权利要求1所述的降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸工艺，其特征在于所述缓冷时，缓冷坑为热坑，铸坯缓冷周期≥120小时，且连铸坯表面温度达到150℃以下后出坑堆冷。
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