CN107312975B - 一种高碳高铬钢及其板坯生产方法 - Google Patents

一种高碳高铬钢及其板坯生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高碳高铬的钢材及其板坯的连铸生产工艺，其中，按重量百分数计，该钢材的组成为C：0.77～1.80％、Cr：10～15％、V：0.2～0.6％、Mo：0.5～0.8％、Al：0.1～0.4％、Si<0.4％、Mn<0.6％；余量为铁和不可避免的杂质。

Description

一种高碳高铬钢及其板坯生产方法
技术领域
本发明涉及一种高碳高铬钢(碳重量百分数0.77～1.80％)及其板坯生产方法，属于冶金技术领域。
背景技术
高碳高铬型钢种碳含量高达0.77wt％以上，属莱氏体钢，具有发达的莱氏体组织；钢种熔点偏低，裂纹敏感性强，造成此类钢种生产难度非常大。以往通常采用模铸→退火→轧制的工艺生产热轧板产品，但工艺流程长、工序成本高昂，生产过程中有碳化物析出及热应力集中这两个主要问题。
由于高碳高铬钢中碳含量较高(碳重量百分数0.77～1.80％)，液相线温度比普通低碳钢低100℃以上，保护渣熔化困难；加之高碳高铬钢热收缩系数较低、凝固坯壳收缩量小，因此现有的高碳高铬钢在采用连铸工艺生产时会遇到保护渣难以流入铸坯与结晶器间的通道，保护渣消耗量减少，摩擦力增加，连铸坯表面发生凹陷与纵裂、乃至漏钢，会严重影响产品的后续质量；也就是说现有的高碳高铬钢实际上是不适合进行连铸生产的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高碳高铬钢，其具有较易获得高质量板坯、生产成本较低等优势。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种高碳高铬的板坯生产方法，按重量百分数计，该高碳高铬钢由如下元素组成：
C：0.77～1.80％
Cr：10～15％
V：0.2～0.6％
Mo：0.5～0.8％
Al：0.1～0.4％
Si<0.4％
Mn<0.6％
余量为铁和不可避免的杂质；
该板坯生产方法采用连铸工艺，所述连铸工艺包括以下具体工艺条件：
a、中间包内钢液的过热度控制在15～50℃；
b、平均拉速控制在0.4～1.50m/min；
c、连铸结晶器水口插入深度控制在100～135mm；
d、热送铸坯表面温度为100～600℃；
e、在铸坯开始运行后开启电磁搅拌工艺；
f、在铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺。
具体来说，其连铸工艺包括以下具体工艺条件：
a、中间包内钢液的过热度控制在15～50℃；如果连铸过程钢水的过热度低于15℃，钢液流动性差，容易导致结晶器水口冻钢、迫使浇注中断，且保护渣熔化效果不好；如果钢水过热度高于50℃，连铸结晶器内初生坯壳较薄、裂纹倾向性大，并造成凝固时间长、选分结晶充分，加剧铸坯偏析与疏松。
考虑到高碳高铬钢易发生偏析的特点，作为优选方案，所述连铸工序中，中间包内钢液的过热度控制在20～35℃。
b、平均拉速控制在0.4～1.50m/min；如果平均拉速高于1.50m/min，初生坯壳较薄，铸坯冷却不均匀，容易产生纵向裂纹、乃至漏钢；如果平均拉速低于0.40m/min，铸坯在结晶器内冷却时间过长，弯月面处钢水处于低温状态，保护渣熔化效果不好，容易引发纵裂，且影响连铸机总体生产能力。
考虑到高碳高铬钢裂纹敏感性强的特点，作为优选方案所述连铸工序中，在板坯厚度为150～200mm、板坯宽度为600～1500mm的板坯断面，连铸平均拉速控制在0.50～1.0m/min。
c、连铸结晶器水口插入深度控制在100～135mm；结晶器水口插入深度过浅的话，水口流股对钢渣界面的冲击较强，增加钢液与结晶器保护渣反应几率，同时增加弯月面卷渣概率；结晶器水口插入过深的话，铸坯易产生裂纹。
考虑到高碳高铬钢裂纹浇注温度低、化渣困难，作为优选方案所述连铸工序中，结晶器水口插入深度控制在100～115mm。
d、热送铸坯表面温度为100～600℃；由于高碳高铬钢随着温度降低，有碳化物析出；为了防止铸坯开裂，采用热送方式，热送时铸坯表面温度控制在100～600℃。其中，热送铸坯表面温度优选200～500℃。
e、在铸坯开始运行后开启电磁搅拌工艺；
f、在铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺。
作为优选方案，在所述钢种成分中，C：1.2～1.7％，Cr：11.5～13.5％，V：0.2～0.6％，Mo：0.5～0.8％，Al：0.15～0.3％，Si<0.4％，Mn<0.6％，余量为铁和不可避免的杂质。
优选成分的优点是，保证了钢材呈高碳高铬莱氏体钢特性，具有高的淬透性、淬硬性、高的耐磨性，同时具有高的抗氧化性等优点。
本发明提供的上述高碳高铬钢，有利于在保证钢材性能的前提下实现连铸生产工艺，从而有效降低生产成本。
作为本技术方案的进一步改进，所述轻压下压下量为3～9mm。轻压下的压下量大于9mm，铸坯窄面易发生鼓肚、铸坯表面容易产生裂纹；
也作为本技术方案的进一步改进，所述电磁搅拌工艺的搅拌时机为铸坯开始运行5米时开启电磁搅拌工艺，电磁搅拌电流为1000～2000A。为了改善对于连铸过程钢水高过热度可能引起的偏析与疏松，本发明增加二冷区电磁搅拌与动态轻压下工艺。电磁搅拌电流强度低于1000A，轻压下压下量低于3mm，对于改善铸坯中心质量起不到效果；电磁搅拌电流强度高于2000A，结晶器液面波动较大、且铸坯易发生负偏析。
综合考虑电磁搅拌和轻压下同时使用效果，作为优选方案，所述电磁搅拌电流为1200～1800A，轻压下压下量4～7mm。
本发明提供的高碳高铬钢板坯连铸的生产方法，实现了连铸替代模铸生产，提高了钢水成材率；本技术具有连铸坯表面和中心质量好等特点，对提高连铸坯质量也有利。本技术是实现高碳高铬钢板坯连铸生产和质量保证的关键技术。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例。
实施例1：
本实施例的钢材的元素配比及部分工艺参数如表1所示，C：0.8％，Cr：14.8％，V：0.2％，Mo：0.8％，Al：0.4％，Si：0.15％，Mn：0.38％，余量为铁和不可避免的杂质。在所述连铸工序中，断面200×1100mm，中间包内钢液的过热度控制在50℃，连铸平均拉速0.50m/min，连铸结晶器水口插入深度控制在105mm，二冷区电磁搅拌1800A，动态轻压下压下量5.0mm，热送铸坯表面温度为150℃。
实施例2：
本实施例的钢材的元素配比及部分工艺参数如表1所示，C：1.0％，Cr：13.6％，V：0.45％，Mo：0.7％，Al：0.2％，Si：0.28％，Mn：0.45％，余量为铁和不可避免的杂质。在所述连铸工序中，断面150×1250mm，中间包内钢液的过热度控制在35℃，连铸平均拉速0.82m/min，连铸结晶器水口插入深度控制在125mm，二冷区电磁搅拌1600A，动态轻压下压下量3.0mm，热送铸坯表面温度为200℃。
实施例3：
本实施例的钢材的元素配比及部分工艺参数如表1所示，C：1.2％，Cr：10.8％，V：0.3％，Mo：0.7％，Al：0.1％，Si：0.36％，Mn：0.22％，余量为铁和不可避免的杂质。在所述连铸工序中，断面150×1300mm，中间包内钢液的过热度控制在25℃，连铸平均拉速0.92m/min，连铸结晶器水口插入深度控制在130mm，二冷区电磁搅拌1200A，动态轻压下压下量6.5mm，热送铸坯表面温度为250℃。
实施例4：
本实施例的钢材的元素配比及部分工艺参数如表1所示，C：1.4％，Cr：11.5％，V：0.5％，Mo：0.6％，Al：0.25％，Si：0.25％，Mn：0.48％，余量为铁和不可避免的杂质。在所述连铸工序中，断面200×1300mm，中间包内钢液的过热度控制在20℃，连铸平均拉速0.70m/min，连铸结晶器水口插入深度控制在115mm，二冷区电磁搅拌1400A，动态轻压下压下量6.0mm，热送铸坯表面温度为350℃。
实施例5：
本实施例的钢材的元素配比及部分工艺参数如表1所示，C：1.6％，Cr：12.3％，V：0.6％，Mo：0.6％，Al：0.4％，Si：0.32％，Mn：0.5％，余量为铁和不可避免的杂质。在所述连铸工序中，断面200×1450mm，中间包内钢液的过热度控制在30℃，连铸平均拉速0.66m/min，连铸结晶器水口插入深度控制在110mm，二冷区电磁搅拌1400A，动态轻压下压下量7.0mm，热送铸坯表面温度为450℃。
实施例6：
本实施例的钢材的元素配比及部分工艺参数如表1所示，C：1.8％，Cr：13.2％，V：0.4％，Mo：0.5％，Al：0.3％，Si：0.18％，Mn：0.54％，余量为铁和不可避免的杂质。在所述连铸工序中，断面150×1150mm，中间包内钢液的过热度控制在15℃，连铸平均拉速0.96m/min，连铸结晶器水口插入深度控制在135mm，二冷区电磁搅拌1200A，动态轻压下压下量7.0mm，热送铸坯表面温度为550℃。
表1：本发明各实施例的实施效果
与现有技术相比，本发明开发的高碳高铬板坯连铸生产方法，具有连铸坯表面和中心质量好等特点，可以充分发挥连铸生产的优势，能抑制铸坯的凹陷和裂纹产生，显著提高铸坯表面和中心质量，且能实现多炉连浇。本技术是实现高碳高铬钢板坯连铸生产和质量保证的关键技术,对采用连铸工艺流程实现生产和试验的企业开发高碳高铬钢品种以及优化工艺很有推广应用价值，提高了产能，降低了生产成本，增强了企业的综合竞争力。

Claims (10)

1.一种高碳高铬钢的板坯生产方法，按重量百分数计，该高碳高铬钢由如下元素组成：
C：0.77～1.80％
Cr：10～15％
V：0.2～0.6％
Mo：0.5～0.8％
Al：0.1～0.4％
Si<0.4％
Mn<0.6％
余量为铁和不可避免的杂质；
其特征在于，采用连铸工艺，所述连铸工艺包括以下具体工艺条件：
a、中间包内钢液的过热度控制在15～50℃；
b、平均拉速控制在0.4～1.50m/min；
c、连铸结晶器水口插入深度控制在100～135mm；
d、热送铸坯表面温度为100～600℃；
e、在铸坯开始运行后开启电磁搅拌工艺；
f、在铸坯凝固末端采用动态轻压下工艺。
2.根据权利要求1所述的高碳高铬钢的板坯生产方法，其特征在于，在所述钢种成分中，
C：1.2～1.7％
Cr：11.5～13.5％
V：0.2～0.6％
Mo：0.5～0.8％
Al：0.15～0.3％
Si<0.4％
Mn<0.6％
余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的板坯生产方法，其特征在于，所述轻压下压下量为3～9mm。
4.根据权利要求1所述的板坯生产方法，其特征在于，所述电磁搅拌工艺的搅拌时机为铸坯开始运行5米时开启电磁搅拌工艺，电磁搅拌电流为1000～2000A。
5.根据权利要求1所述的板坯生产方法，其特征在于，在所述连铸工序中，在板坯厚度为150～200mm、板坯宽度为600～1500mm的板坯断面，连铸的平均拉速控制在0.50～1.0m/min。
6.根据权利要求1所述的板坯生产方法，其特征在于，所述中间包内钢液的过热度控制在20～35℃。
7.根据权利要求1所述的板坯生产方法，其特征在于，所述连铸工序中，热送铸坯表面温度为200～500℃。
8.根据权利要求1所述的板坯生产方法，其特征在于，所述连铸结晶器水口插入深度控制在100～115mm。
9.根据权利要求3所述的板坯生产方法，其特征在于，所述轻压下压下量4～7mm。
10.根据权利要求4所述的板坯生产方法，其特征在于，所述电磁搅拌电流为1200～1800A。
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