CN107790654B - 一种低碳含铝冷镦钢连铸方坯网状裂纹的控制方法 - Google Patents

一种低碳含铝冷镦钢连铸方坯网状裂纹的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低碳含铝冷镦钢连铸方坯网状裂纹的控制方法，冶炼工艺为铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF炉精炼—连铸，钢包及合金烘烤；LF精炼过程中造泡沫渣，埋弧加热，微正压操作，増氮＜0.0005％，[Mn]/[S]比控制在80～100；连铸保护渣和中包覆盖剂H2O≤0.4％，开浇前进行中间包包盖吹氩，浇注过程中对长水口、浸入式水口的滑板间进行吹氩保护,氩气流量4～6L/min，控制T[O]＜0.0015％；中间包钢液中[N]＜60ppm，减少铸坯中AlN析出量和析出尺寸，[H]＜0.0004％；铸坯表面温度在高于该钢种脆性区温度下矫直，比水量控制在0.8～0.9L/kg。本发明可提高低碳含铝冷镦钢连铸坯的表面质量，有效控制网状裂纹的发生率，减少网状裂纹深度，降低铸坯修磨成本。

Description

一种低碳含铝冷镦钢连铸方坯网状裂纹的控制方法
技术领域
本发明属于连铸技术领域，具体涉及一种低碳含铝冷镦钢连铸方坯网状裂纹的控制方法。
背景技术
低碳含铝冷镦钢主要用于制造螺栓、螺钉、铆钉和销钉，不仅有优良的冷拉拔性能，而且具有良好的冷顶锻和冷挤压性能。目前国内企业大都参照日本工业标准，如牌号为SWRCH18A、SWRCH22A，其铝含量一般要求在0.03～0.06％。低碳含铝冷镦钢典型的生产工艺流程为：铁水—转炉—精炼—连铸—铸坯检查—初轧开坯、连轧—钢坯修磨—高线热轧盘条—成品检验—入库。生产无缺陷的冷镦钢连铸坯，是连铸坯热送、热装的前提条件。SWRCH22A、SWRCH18A等低碳含铝冷镦钢连铸坯，碳含量在0.16～0.22之间，铝含量在0.03～0.06％之间，属于裂纹敏感的钢种，尤其易产生网状裂纹(又叫星形裂纹)，导致连轧坯甚至最终轧制产品出现缺陷，为此其修磨成本大大增加，甚至出现废品。
铸坯的网状裂纹被FeO覆盖，经酸洗后才能发现，表面裂纹分布无方向性，形貌呈网状，裂纹深度可达1～4mm，有的甚至达20mm。金相观察表明：裂纹沿初生奥氏体晶界扩展，裂纹中充满FeO。铸坯表面网状裂纹是在结晶器内1400℃高温下坯壳处奥氏体转变之前形成的，《连续铸钢500问》及其他文献认为：高温的铸坯表面吸收了结晶器的铜，铜变成液体再沿奥氏体晶界渗透所致。铸坯表面铁的选择性氧化，使钢中Cu、Sn等残余元素残留在表面沿晶界渗透形成裂纹，为此大多钢厂采用镀Cr或镀Ni的铜板结晶器，但不能彻底解决低碳含铝冷镦钢连铸坯的网状裂纹。
申请号201410578848.2公开了“一种特厚板坯中碳低合金钢连铸用保护渣及其制备方法”，但连铸坯的网状裂纹形成原因复杂，因此并不能解决冷镦钢的表面网状裂纹。申请号201210358753.0公开了“一种低碳含硼标准件用冷镦钢的连铸工艺”，其连铸采用全保护浇注，中间包开浇前灌氩气，钢包到中间包采用长水口氩封保护浇注；中间包到结晶器采用整体内装浸入式水口保护浇注；中包中钢水使用覆盖剂；中间包连续测温；在连铸浇注过程中结晶器液面采用全自动液面检测；连铸拉速按中间包过热度自动控制；结晶器及二冷自动配水；浇注过程结晶器中使用低碳含硼标准件用冷镦钢专用保护渣。该方法没有综合考虑针对表面网状裂纹的控制措施，因而不能完全消除连铸坯表面的网状裂纹。
发明内容
本发明的目的旨在通过控制钢中的[Mn]/[S]比、保护渣中水分含量、钢水中[N]+[O]+[H]总量及降低二冷区比水量，从而解决低碳含铝冷镦钢连铸方坯的网状裂纹问题。
为此，本发明所采取的技术解决方案是：
一种低碳含铝冷镦钢连铸方坯网状裂纹的控制方法，其具体方法为：
(1)冶炼工艺流程为：铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF炉精炼—连铸；转炉冶炼用钢包及合金均进行烘烤，保证原料及辅助材料不吸潮。
(2)LF精炼工序：精炼过程中造泡沫渣，实现埋弧加热，防止弧区钢液面裸露；加强钢包与烟罩间的密封，保证炉内的还原性气氛；采用微正压操作，吹氩强度控制在0.28～0.41Mpa，钢液裸露面积小于2％，LF精炼过程中増氮小于0.0005％；脱硫处理，保证[Mn]/[S]比在80～100。
(3)连铸工序：连铸保护渣和中包覆盖剂采用防水防潮包装，控制H2O≤0.4％；开浇前进行中间包包盖吹氩，浇注过程中对长水口、浸入式水口的滑板间进行吹氩保护,氩气流量控制在4～6L/min，避免空气进入钢包注流、中间包冲击区、开浇初期钢水及中间包注流区域，防止钢水二次氧化，控制T[O]＜0.0015％。
(4)保证中包钢液中[N]＜60ppm，减少铸坯中AlN析出量和析出尺寸，[H]＜0.0004％，防止凝固初生坯壳中H过饱和析出，减轻钢水静压力。
(5)保证铸坯表面温度在高于该钢种的脆性区温度下矫直，将比水量控制在0.8～0.9L/kg。
本发明的有益效果为：
本发明通过控制冶炼及精炼、连铸工艺，使钢水中N、H、O含量控制在合适范围，减轻钢水静压力，减少铸坯中AlN析出量和析出尺寸，控制钢水中Mn/S比，降低钢的裂纹敏感性，对中间包覆盖剂和中间包保护渣水分进行限制，降低二冷区比水量，从而提高低碳含铝冷镦钢连铸坯的表面质量，有效控制网状裂纹的发生率，减少网状裂纹深度，降低铸坯修磨成本，消除因铸坯网状裂纹引起的连轧坯废品。
具体实施方式
实施例1：钢种为SWRCH22A。
1、冶炼工艺流程为：铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF炉精炼—连铸。转炉冶炼工序用钢包、合金进行烘烤，保证石灰等原辅材料不吸潮。
2、LF精炼工序：精炼过程中造好泡沫渣，实现埋弧加热，防止弧区钢液面裸露；加强钢包与烟罩间的密封，保证炉内的还原性气氛；采用微正压操作，减少钢液与空气的接触；控制吹氩强度，吹氩强度控制在0.28～0.41Mpa，减少钢液裸露，钢液裸露面积小于2％，控制増氮，LF精炼过程中増氮0.0040％；脱硫处理，控制精炼后质量分数为：N 0.0041％，S0.0070％，Mn 0.68％。
3、连铸工序：连铸保护渣和中包覆盖剂采用防水防潮包装，要求对水分含量进行限制，H2O含量为0.35％。开浇前进行中间包包盖吹氩，浇注过程中对长水口、浸入式水口的滑板间进行吹氩保护，氩气流量控制在5L/min，避免空气进入钢包注流、中间包冲击区、开浇初期钢水、中间包注流等区域，防止钢水二次氧化，T[O]控制在0.0012％。
4、中包钢液中[N]为0.0060％，从而减少铸坯中AlN析出量，减小AlN析出尺寸，[H]控制在0.0003％，防止凝固初生坯壳中H过饱和析出，减轻钢水静压力。
5、降低二次冷却强度，提高铸坯表面温度，保证铸坯表面温度在高于该钢种的脆性区温度下矫直，比水量控制在0.85L/kg。
连铸方坯经酸蚀检验，其表面网状裂纹发生率明显降低(达到0.1％以下)，网状裂纹深度最大为2mm，可有效降低其连轧坯修磨成本。
实施例2：SWRCH18AB。
1、冶炼工艺流程为：铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF炉精炼—连铸。转炉冶炼工序用钢包、合金进行烘烤，保证石灰等原辅材料不吸潮。
2、LF精炼工序：精炼过程中造好泡沫渣，实现埋弧加热，防止弧区钢液面裸露；加强钢包与烟罩间的密封，保证炉内的还原性气氛；采用微正压操作，减少钢液与空气的接触；控制吹氩强度，减少钢液裸露，控制増氮，LF精炼过程中増氮0.0035％；脱硫处理，控制精炼后质量分数为：N 0.0040％，S 0.0065％，Mn 0.61％。
3、连铸工序：连铸保护渣和中包覆盖剂采用防水防潮包装，要求对水分含量进行限制，H2O含量为0.32％。开浇前进行中间包包盖吹氩，浇注过程中对长水口、浸入式水口的滑板间进行吹氩保护，氩气流量控制在5.5L/min，避免空气进入钢包注流、中间包冲击区、开浇初期钢水、中间包注流等区域，防止钢水二次氧化，T[O]控制在0.0014％。
4、中包钢液中[N]为0.0055％，从而减少铸坯中AlN析出量，减小AlN析出尺寸，[H]控制在0.00033％，防止凝固初生坯壳中H过饱和析出，减轻钢水静压力。
5、降低二次冷却强度，提高铸坯表面温度，保证铸坯表面温度在高于该钢种的脆性区温度下矫直，比水量控制在0.82L/kg。
连铸方坯经酸蚀检验，其表面网状裂纹发生率明显降低(达到0.98％以下)，网状裂纹深度最大为1.8mm，可有效降低其连轧坯修磨成本。

Claims (1)

1.一种低碳含铝冷镦钢连铸方坯网状裂纹的控制方法，其特征在于：
(1)冶炼工艺流程为：铁水脱硫预处理—转炉冶炼—LF炉精炼—连铸；转炉冶炼用钢包及合金均进行烘烤，保证原料及辅助材料不吸潮；
(2)LF精炼工序：精炼过程中造泡沫渣，实现埋弧加热，防止弧区钢液面裸露；加强钢包与烟罩间的密封，保证炉内的还原性气氛；采用微正压操作，吹氩强度控制在0.28～0.41Mpa，钢液裸露面积小于2％，LF精炼过程中増氮小于0.0005％；脱硫处理，保证[Mn]/[S]比在80～100；
(3)连铸工序：连铸保护渣和中包覆盖剂采用防水防潮包装，控制H2O≤0.4％；开浇前进行中间包包盖吹氩，浇注过程中对长水口、浸入式水口的滑板间进行吹氩保护,氩气流量控制在4～6L/min，避免空气进入钢包注流、中间包冲击区、开浇初期钢水及中间包注流区域，防止钢水二次氧化，控制T[O]＜0.0015％；
(4)保证中包钢液中[N]＜60ppm，减少铸坯中AlN析出量和析出尺寸，[H]＜0.0004％，防止凝固初生坯壳中H过饱和析出，减轻钢水静压力；
(5)保证铸坯表面温度在高于该钢种的脆性区温度下矫直，将比水量控制在0.8～0.9L/kg。
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