CN107891132B - 一种亚包晶钢板坯连铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亚包晶钢板坯连铸方法，应用于炼钢连铸技术领域，该方法的连铸过程包括：将钢水注入中间包中，钢水从中间包的水口分配到各个结晶器中；在钢水从中间包的水口分配到结晶器之后，将碱度为1.75±0.10的结晶器保护渣置于结晶器内的钢液面上，其中，结晶器保护渣的组分中包括Li₂O，其质量百分含量为0.6～3.0％；钢水在结晶器内凝固的过程中，通过振动装置对结晶器进行非正弦振动，能够确保结晶器保护渣在高碱度条件下仍能保证凝固坯壳与结晶器壁之间的润滑，从而使铸坯表面纵裂纹减轻的同时又不会发生结晶器粘结，以提高铸坯表面质量。

Description

一种亚包晶钢板坯连铸方法

技术领域

本发明涉及炼钢连铸技术领域，尤其涉及一种亚包晶钢板坯连铸方法。

背景技术

生产实践表明，含碳量在0.10％～0.16％的亚包晶钢连铸板坯易产生表面纵裂纹，这取决于钢的高温力学性能、凝固冶金行为及铸坯设备运行状态。这类钢种由于δ→γ相变而发生大约0.38％的体积收缩，从而导致铸坯与结晶器壁之间产生气隙，降低了凝固坯壳向结晶器的传热速率。结晶器内气隙的产生是非均匀的，造成坯壳向结晶器的传热不均匀和凝固坯壳内的温度梯度分布不均匀，使得坯壳厚度和坯壳内部热应力分布不均匀。在热应力、摩擦力、钢水静压力等作用下，坯壳的薄弱处易使裂纹形成和发展。

针对这个裂纹缺陷问题，一般常采用的思路是降低连铸生产拉速，铸坯表面纵裂纹虽有所减轻，但结晶器漏粘结报警时有发生，同样会严重影响到铸坯表面质量。

发明内容

鉴于现有技术存在铸坯表面质量差的技术问题，本发明实施例提供了一种亚包晶钢板坯连铸方法。

本发明实施例提供的一种亚包晶钢板坯连铸方法，其连铸过程包括：

将钢水注入中间包中，钢水从所述中间包的水口分配到各个结晶器中；

在钢水从所述中间包的水口分配到所述结晶器之后，将碱度为1.75±0.10的结晶器保护渣置于所述结晶器内的钢液面上，其中，所述结晶器保护渣的组分中包括Li₂O，其质量百分含量为0.6～3.0％；

钢水在所述结晶器内凝固的过程中，通过振动装置对所述结晶器进行非正弦振动。

可选的，所述结晶器保护渣的熔化温度为1100±50℃，

可选的，所述结晶器保护渣的粘度为0.09±0.03Pa·s。

可选的，所述通过振动装置对所述结晶器进行非正弦振动的步骤，包括：

通过所述振动装置对所述结晶器以不对称率为60％～75％的非正弦振动曲线进行非正弦振动；

控制所述结晶器在振动过程中的负滑动时间≤0.15s。

可选的，所述方法还包括：

在钢水注入中间包之前，设定所述结晶器的冷却水进水温度为36～40℃；

对所述结晶器的循环冷却水进行加热或冷却，其中，对所述结晶器的循环冷却水进行加热或冷却的过程中，通过恒温控制装置，将所述结晶器的冷却水进水温度控制在36～40℃范围内。

可选的，如果所述中间包的水口为浸入式水口，所述方法还包括：

如果单浇次的连浇炉数少于或等于预设炉数，钢水在所述结晶器内凝固的过程中，保持浸入式水口浸入所述结晶器中的钢水中深度不变；

如果单浇次的连浇炉数多于所述预设炉数，钢水在所述结晶器内凝固的过程中，在不超过30mm的变渣线范围内对所述浸入式水口进行变渣线操作。

可选的，所述方法还包括：

钢水在所述结晶器内凝固的过程中，动态采集如下各个与所述结晶器中钢水相关的信息：铸坯温度场分布信息、当前凝固进程信息、自然收缩量信息、结晶器铜板温度场分布信息、所述结晶器当前所处实际环境温度和结晶器设备状况数据；

基于单次采集的各个与所述结晶器中钢水相关的信息，计算出所述结晶器当前所需的冷却水流量；

根据所述结晶器当前所需的冷却水流量，动态改变对所述结晶器的冷却水流量。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少实现了如下技术效果或优点：

通过在中间包的水口分配到所述结晶器之后，将碱度为1.75±0.10的结晶器保护渣置于结晶器内的钢液面上，结晶器保护渣的组分中含有质量百分含量为0.6～3.0％的Li₂O，从而提高保护渣的碱度的同时，通过质量百分含量为0.6～3.0％的Li₂O减弱了残余液相析晶能力，以保证与坯壳接触的液相具有良好的润滑能力，降低凝固温度、进而保证充分厚度的液态渣膜对铸坯的润滑。故而，确保结晶器保护渣在高碱度条件下仍能保证凝固坯壳与结晶器壁之间的润滑，从而使铸坯表面纵裂纹减轻的同时又不会结晶器粘结，以提高了铸坯表面质量。

具体实施方式

鉴于现有技术存在铸坯表面质量差的技术问题，本发明实施例提供了一种亚包晶钢板坯连铸方法，总体思路如下：

注入中间包中的钢水从中间包的水口分配到各个结晶器之后，将碱度为1.75±0.10的结晶器保护渣置于所述结晶器内的钢液面上，其中，结晶器保护渣的组分中包括氧化锂(Li₂O)，其质量百分含量为0.6～3.0％；钢水在结晶器内凝固的过程中，通过振动装置对结晶器进行非正弦振动。

从而提高保护渣的碱度的同时，通过质量百分含量为0.6～3.0％的Li₂O减弱了残余液相析晶能力，以保证与坯壳接触的液相具有良好的润滑能力，降低凝固温度、进而保证充分厚度的液态渣膜对铸坯的润滑。故而，确保结晶器保护渣在高碱度条件下仍能保证凝固坯壳与结晶器壁之间的润滑，从而解决传统保护渣在应用过程中控制传热和保证润滑之间的矛盾，使铸坯表面纵裂纹减轻的同时又不会结晶器粘结，以提高了铸坯表面质量。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施利提供的亚包晶钢板坯连铸方法将钢水注入中间包中，其连铸过程包括：钢水从所述中间包的水口分配到各个结晶器中；在钢水从中间包的水口分配到结晶器之后，将碱度为1.75±0.10的结晶器保护渣置于结晶器内的钢液面上，其中，结晶器保护渣的组分中包括Li₂O，其质量百分含量为0.6～3.0％；钢水在结晶器中内凝固的过程中，通过振动装置对结晶器进行非正弦振动。

本发明实施例中所用的结晶器保护渣，通过调整组分中的CaO、SiO₂中的一种或两种的含量，以提高结晶器保护渣的碱度至1.75±0.10。

现有浇铸亚包晶钢使用的结晶器保护渣的碱度一般在1.25～1.32，但铸坯表面纵裂纹严重，更有甚者会造成严重的漏钢现象。铸坯裂纹率经统计达到10％左右，且裂纹宽、深、长，一旦裂纹超深，会导致铸坯下线清理不净造成钢板裂纹较严重而报废。而本发明实施例中提高了保护渣的碱度，从而降低了铸坯表面纵裂纹程度。同时，通过结晶器保护渣中Li₂O的质量百分含量为0.6～3.0％，减弱了残余液相析晶能力，以保证与坯壳接触的液相具有良好的润滑能力，即通过结晶器保护渣的Li₂O成分设计有效控制了析晶行为，降低凝固温度并保证充分厚度的液态渣膜对铸坯的润滑。

具体的，本发明实施例中所用的结晶器保护渣还通过选取关键保护渣组元Li₂O以及调整结晶器保护渣中各组分的质量百分比，使结晶器保护渣的熔化温度为1100±50℃，粘度为0.09±0.03Pa·s，保证结晶器的下口位置有一定的液渣膜厚度，确保结晶器保护渣在高碱度条件下仍能保证凝固坯壳与结晶器的器壁之间润滑，从而解决了结晶器保护渣在应用过程中控制传热和保证润滑之间的矛盾。

在具体实施过程中，调整结晶器保护渣的组分中的CaO、SiO₂含量，同时，调整结晶器保护渣中的关键保护渣组元以及调整结晶器保护渣中各组分的质量百分比，以同时达到结晶器保护渣的碱度为1.75±0.10、熔化温度为1100±50℃、粘度为0.09±0.03Pa·s。

在一实施例中，在通过振动装置对结晶器进行非正弦振动的步骤中，具体为：通过振动装置对结晶器以不对称率为60％～75％的非正弦振动曲线进行非正弦振动，需要控制结晶器在振动过程中的负滑动时间≤0.15s，从而保证正滑动时间较大，以能增加结晶器保护渣的消耗量，还能增加结晶器壁和坯壳之间的润滑，减小坯壳所受的拉坯阻力，故而使铸坯表面振痕变浅。

具体的，本发明实施例中的结晶器通过循环冷却水对钢水进行冷却使凝固。为了本发明实施例提供的技术方案还还包括：在钢水注入中间包之前，设定结晶器的冷却水进水温度为36～40℃；对结晶器的循环冷却水进行加热或冷却，其中，在对结晶器的循环冷却水进行加热或冷却的过程中，通过恒温控制装置控制结晶器的冷却水进水温度为36～40℃。从而避免了冷却水进水温度的波动会影响到板坯质量的稳定性，尤其能够防止在进入冬季后，因水温低以及波动大等因素不满足工艺要求而造成的铸坯表面纵裂缺陷。

具体的，该恒温控制装置至少包括：汽水换热器、温度控制系统和管道及管道上的阀门、温度表、压力表和流量计，通过温度控制系统控制冷却水进水温度控制在工艺要求的36～40℃范围内，精度达到±2℃以内，不仅控温准确、操作方便简单。具体的，通过恒温控制装置中的汽水换热器对结晶器的循环冷却水进行加热，通过风冷系统对冷却水进行冷却。

在具体实施过程中，以工业蒸汽作为热源，循环水进入汽水换热器中与热源进行冷热交换，结合通过温度控制系统的控制，使循环水达到所设定的冷却水进水温度36～40℃范围之后，作为结晶器的冷却水进水。

在本发明的一实施例中，中间包的水口为浸入式水口(SEN)，浸入式水口是连续铸钢设备中安装在中间包的底部并插入结晶器的钢液面以下的浇铸用耐火套管，则本发明实施例还包括如下步骤：

如果单浇次的连浇炉数少于或等于预设炉数，钢水在结晶器内凝固的过程中，则保持浸入式水口浸入在结晶器中的钢水中不动，以保持浸入式水口浸入所述结晶器中的钢水中深度不变(需要说明的是，本文所描述的浸入式水口浸入钢水中指的是其浸入结晶器中的钢水中)；如果单浇次的连浇炉数多于预设炉数，则钢水在结晶器内凝固的过程中，以不超过30mm的变渣线范围内对浸入式水口进行变渣线操作。

需要说明的是，如果单浇次的连浇炉数少于或等于预设炉数，通过取消对浸入式水口的变渣线操作，以保持浸入式水口浸入结晶器中的钢水中不动，从而使浸入式水口浸入到钢水中的浸入深度不变，故而，避免浸入式水口的插入深度的周期性变化而引起结晶器内流股形态的改变。

需要说明的是，如果需要提高单支浸入式水口的连浇炉数，则在提高至单浇次的连浇炉数多于预设炉数时，则钢水在结晶器内凝固的过程中，在不超过30mm的变渣线范围内对浸入式水口进行变渣线操作。

在具体实施过程中，预设炉数较佳的一种实施方式为4炉，则如果单浇次的连浇炉数少于或等于4炉，取消对浸入式水口的变渣线操作，以使浸入式水口浸入到钢水中的浸入深度不变；如果单浇次的连浇炉数多于4炉，需要在不超过30mm的变渣线范围内对浸入式水口进行变渣线操作。

下面，对在不超过30mm的变渣线范围内对浸入式水口进行自动变渣线操作的方式进行解释说明，以理解本步骤：

在连铸过程中，通过周期性地调整中间包车高度，以周期性地改变浸入式水口在钢水中的浸入深度。比如，调整中间包车高度的周期可以为30min，则浸入式水口每隔30min进行一次瞬时上升或下降。

不超过30mm的变渣线范围为浸入式水口在钢水中的最大浸入深度与最小浸入深度之间的差值不超过30mm。从而避免了大范围调整浸入式水口的浸入深度，从而能够避免在结晶器内浸入深度浅，液面波动大；又能够避免浸入深度过深而加重凝固坯壳的不均匀性、热量传导过程不稳定。

比如，浸入式水口在钢水中的最大浸入深度为150mm，单次变渣线操作的变化高度根据实际需求设置，比如，可以设定为10mm，则浸入式水口当前在钢水中浸入深度为150mm，则浸入式水口每隔30min进行一次瞬时下降，依次下降为140mm，130mm，120mm，110mm之后，又从浸入深度110mm开始每隔30min进行一次瞬时上升，依次上升为120mm，130mm，140mm，150mm。以此规律循环，从而保证在不超过30mm的变渣线范围内对浸入式水口进行变渣线操作。

还需要说明的，并不限定单次变渣线操作的变化高度为10mm，而仅用于举例说明，还可以为小于10mm的其他数值，比如5mm。

，钢水在结晶器内凝固的过程中，从结晶器动态采集如下各个与结晶器中钢水相关的信息：铸坯温度场分布信息、当前凝固进程信息、自然收缩量信息、结晶器铜板温度场分布信息、结晶器当前所处实际环境温度和结晶器设备状况数据；基于单次采集的各个与结晶器中钢水相关的信息，计算出所述结晶器当前所需的冷却水流量；根据结晶器当前所需的冷却水流量，对结晶器动态改变冷却水流量。从而实现了基于钢种、实际环境温度和结晶器设备状况的变化而动态调整冷却水流量。比如在钢水浇铸过程中，结晶器铜板壁厚会因其铜板长期与高温铸坯的摩擦以及对结晶器铜板的人工修磨而减薄，基于本发明中的动态调整冷却水流量，结晶器冷却水流量的设定随之而减少，因为铜板厚度的减薄降低了结晶器内的传热热阻，使结晶器向外传热的能力增强，热面温度降低，这可以减少结晶器冷却水流量来降低冷却水的换热系数，以维持结晶器传热的稳定。

下面，提供了以断面规格为1400×230mm的浇铸板坯为例，拉速设定为1.3m/min，结晶器的冷却水流量初始设定为宽面水量3060L/min，窄面水量360L/min。之后，随着结晶器的铜板厚度修磨减薄相应减少宽面水量、窄面水量。结晶器保护渣选用碱度1.70～1.80的高碱度结晶器保护渣，熔化温度为1060～1130℃，Li₂O为的质量百分比为0.6～3.0％，析晶比例超过90％，既弱化了传热，也保证了保护渣的润滑能力和足够厚度的液渣层，基本未出现粘结现象。

采用不对称率65％的非正弦振动曲线进行振动，可提高正滑脱时间10％以上，同时通过调整振频和振幅，保证负滑脱时间控制在≤0.15s。为减少结晶器中液面波动，在浇铸亚包晶钢时将浸入深度提高到150mm；若单浇次的连浇炉数≤4炉，就取消变渣线操作；若单浇次的连浇炉数>4炉，就在不超过30mm的变渣线范围内对所述浸入式水口进行变渣线操作。

通过本实施例，使断面规格为1400×230mm的浇铸板坯的纵裂纹发生率由6.7％降低到2.5％以内，产品质量及稳定性大幅提高。

本发明实施例中提供的一个或多个实施例，至少具有如下技术效果或优点：

通过在中间包的水口分配到所述结晶器之后，将碱度为1.75±0.10的结晶器保护渣置于结晶器内的钢液面上，结晶器保护渣的组分中含有质量百分含量为0.6～3.0％的Li₂O，从而提高保护渣的碱度的同时，通过质量百分含量为0.6～3.0％的Li₂O减弱了残余液相析晶能力，以保证与坯壳接触的液相具有良好的润滑能力，降低凝固温度、进而保证充分厚度的液态渣膜对铸坯的润滑。故而，确保结晶器保护渣在高碱度条件下仍能保证坯壳与结晶器壁之间的润滑，从而使铸坯表面纵裂纹减轻的同时又不会结晶器粘结，以提高了铸坯表面质量。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种亚包晶钢板坯连铸方法，其特征在于，其连铸过程包括：

将钢水注入中间包中，钢水从所述中间包的水口分配到各个结晶器中；

在钢水从所述中间包的水口分配到所述结晶器之后，将碱度为1.75±0.10的结晶器保护渣置于所述结晶器内的钢液面上，其中，所述结晶器保护渣的组分中包括Li₂O，其质量百分含量为0.6~3.0%；

钢水在所述结晶器中内凝固的过程中，通过振动装置对所述结晶器进行非正弦振动；

通过所述振动装置对所述结晶器以不对称率为60%~75%的非正弦振动曲线进行非正弦振动；

控制所述结晶器在振动过程中的负滑动时间≤0.15s；

所述中间包的水口为浸入式水口，所述方法还包括：

如果单浇次的连浇炉数少于或等于预设炉数，钢水在所述结晶器内凝固的过程中，保持所述浸入式水口浸入所述结晶器中的钢水中深度不变；

如果单浇次的连浇炉数多于所述预设炉数，钢水在所述结晶器内凝固的过程中，在不超过30mm的变渣线范围内对所述浸入式水口进行变渣线操作。

2.如权利要求1所述的亚包晶钢板坯连铸方法，其特征在于，所述结晶器保护渣的熔化温度为1100±50℃。

3.如权利要求2所述的亚包晶钢板坯连铸方法，其特征在于，所述结晶器保护渣的粘度为0.09±0.03Pa·s。

4.如权利要求1所述的亚包晶钢板坯连铸方法，其特征在于，所述方法还包括：

在钢水注入中间包之前，设定所述结晶器的冷却水进水温度为36~40℃；

对所述结晶器的循环冷却水进行加热或冷却，其中，对所述结晶器的循环冷却水进行加热或冷却的过程中，通过恒温控制装置，将所述结晶器的冷却水进水温度控制在36~40℃范围内。

5.如权利要求1所述的亚包晶钢板坯连铸方法，其特征在于，所述方法还包括：

钢水在所述结晶器内凝固的过程中，动态采集如下各个与所述结晶器中钢水相关的信息：铸坯温度场分布信息、当前凝固进程信息、自然收缩量信息、结晶器铜板温度场分布信息、所述结晶器当前所处实际环境温度和结晶器设备状况数据；

基于单次采集的各个与所述结晶器中钢水相关的信息，计算出所述结晶器当前所需的冷却水流量；

根据所述结晶器当前所需的冷却水流量，动态改变对所述结晶器的冷却水流量。