CN108300937A - 一种钢锭及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢锭及其加工工艺，所述钢锭的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.42～0.50%，Si为0.18～0.35%，Mn为0.60～0.80%，Cr≤0.25%，P≤0.025%，S≤0.025%，Ni≤0.25%，Cu≤0.25%，余量为Fe，本发明得到的钢锭由内至外的硬度比较均一，加工工艺中的热处理组织转化比较单一，金相组织更加细腻均匀；更为突出的优点是材料心部组织致密，且其表面韧性与心部韧性偏差极小，进行精加工的利用价值大；此外，加工周期缩短，成本降低。

Description

一种钢锭及其加工工艺

技术领域

本发明涉及合金钢加工技术领域，尤其是涉及一种钢锭及其加工工艺。

背景技术

连铸即为连续铸钢的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢液凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢液直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。

例如公开号为CN206527325U的实用新型专利公开一种小方坯连铸机，包括钢包、中间包、结晶器、支承辊道、喷淋装置和拉矫机，其中，所述拉矫机为压下功能的单机架拉矫机，设置在所述小方坯连铸机的水平段。所述小方坯连铸机在水平段设置单机架拉矫机，可以单独更换维护，生产不同钢种的小方坯时，采用不同拉矫机进行不同压下量的压下，可以满足不同钢种不同拉速和不同压下量的需求。

但是在处理过程中，原料中含有较多的杂质，如果未在前期处则很容易对后期的产品造成影响，例如表面韧性与心部韧性偏差较大，造成不利于后期继续加工。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明第一目的在于提供一种钢锭，可以加工得到含杂质量低、表面韧性与心部韧性偏差极小的钢锭。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种钢锭，所述钢坯的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.42～0.50％，Si为0.18～0.35％，Mn为0.60～0.80％，Cr≤0.25％，P≤0.025％，S≤0.025％，Ni≤0.25％，Cu≤0.25％，余量为Fe。

本发明进一步的，所述钢锭的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.45％，Si为0.25％，Mn为0.70％，Cr为0.25％，P≤0.020％，S≤0.020％，Ni为0.20％，Cu为0.15％，余量为Fe。

通过采用上述技术方案，得到的钢锭具有较高的抛光性能和加工性能。

本发明第二目的在于提供一种加工工艺，可以加工得到表面韧性与心部韧性偏差极小的钢锭。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种钢锭的加工工艺，该工艺包括如下步骤：步骤S1、在电炉内熔化铁化物原料，打开电炉内钢包底部的滑动水口；步骤S2、钢液从钢包流入中间包；步骤S3、当中间包里的钢液面达到一定高度时打开中间包底部的滑动水口，并且使得钢液流入到含有合成渣料以及脱氧剂的LF炉内精炼，在还原性气氛下，通过电极埋弧造渣，完成钢液的脱硫、脱氧的处理；步骤S4、打开LF炉的滑动水口，将钢液再次转移到中间钢包进行去渣处理；步骤S5、钢液流入到强制水冷的结晶器；步骤S6、当结晶器内钢液面达到一定高度时并且钢液四周已凝固成具有一定厚度的坯壳；步骤S7、启动拉矫机咬住引锭杆向下移动，因钢液与引锭杆黏结一起故钢液被拉出结晶器；步骤S8、钢坯进入二冷区，因坯壳很薄内部是钢液故喷水冷却；步骤S9、沿着辊道进入拉矫机，拉矫机的作用是将连铸坯拉直，以便于下一步工序的进行；步骤S10、完全凝固的钢坯经矫直切成所需长度。

通过上述技术方案，将钢包内的钢液转移到中间包内后，将杂质储留在钢包内，紧接着将初步除杂后的钢液转移到LF炉内进行精炼，由于进行了初步除杂，所以采用造渣还原的效率更高，经过LF炉精炼后，钢液中含有的杂质量更低；然后再经过中间钢包内再一次去杂处理，达到将钢液中的杂质含量达到最低，避免杂质与钢液一同进入结晶器内凝结，含有不均匀杂质的钢坯由内至外的韧性小，不利于后期精加工；引锭杆在连铸机刚开始生产时起拉动第一块钢坯的作用；在液态钢液在结晶器中凝结之后，引锭杆将钢坯从下方拉出，同时拉开连铸生产的序幕；钢坯进入二冷区，在该二次冷却道中向钢坯喷射冷却水，将钢坯将逐渐从外表冷却到中心，沿着辊道进入拉矫机，拉矫机的后方是切割机，通过切割机切割得到不同长度的钢坯。

本发明进一步的，在所述步骤S1之前，还进行如下操作：中间包烘烤前将中间包内残余杂物清扫干净，钢包采用氩封长水口。

通过上述技术方案，避免了残留在中间包内的杂质，由钢包转移过来的钢液中含有杂质，而含有两种杂质的钢液在结晶器内制备钢坯时，更加会影响钢坯的物理特性，简单而言，主要是硫磷的含量高影响钢坯的冲击韧性，由于韧性是强度与塑性的一个综合体现，所以对钢材的实际应用起决定性作用。

本发明进一步的，LF炉内的电极设置有升降装置，所述升降装置包括竖直设置在LF炉内部的螺杆、驱动螺杆转动的驱动机构、螺纹连接于螺杆的升降块、穿设升降块且两者呈滑动配合的限位杆；LF炉内的电极固定安装于升降块。

通过上述技术方案，一般电极上部设置在LF炉内部，当电极损耗时需要下降其使其能够继续工作，由于电极与LF炉炉盖之间若密封不佳，则炉内真空体系不容易达到，同时内部存在氧化气体则加入的还原剂难以达到针对性还原氧化金属的目的；本技术方案将电极设在LF炉内部，升降电极在内部进行，则不容易影响炉盖的密封性，所以提高了还原炉内氧化金属的目的。

本发明进一步的，中间包底部中间设置为向上凸起的弧形结构，所述弧形结构的两侧向下凹陷形成有废料槽；在中间包的底部设置有两组吹氩气装置，两组所述吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝向两侧；中间钢包和中间包的结构、形状均相同。

通过上述技术方案，中间包介于钢包和结晶器之间，接受来自钢包的钢液，并向结晶器分流，起到减压、稳流、除渣、储钢分流、均匀温度和成分的作用，将其中间设置为向上凸起的弧形结构，通过该弧形结构可以将随着钢液进入到中间包内的废渣流淌中间包的两边，而废料槽则用于储存废渣的作用，达到便于工作人员收集的目的；吹氩气装置吹氩气能够避免如果设置在底部靠近两边的位置，则容易将下沉的废渣在氩气的作用力下，容易再次混入到钢液当中，从而影响了产品的质量；而本技术方案是将两组吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，并且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝向两侧，因此可以将废渣向下吹，使得废渣由中部流向两边，然后沉降到弧形结构上后流到废料槽内，而避免长期混入在钢液当中。

本发明进一步的，将中间包上方气体收集，并通过保温管引入到拉矫机前对将要拉直的钢坯进行加热。

通过上述技术方案，一方面对钢坯加热使其韧性提高，以便于拉矫机对钢坯拉直；此外，在前一步骤中采用冷却器对钢坯进行了淬火，硬度较大，因此采用加热处理进行回火，一定程度上提高了钢坯的韧性。

本发明相比于常规模块锻造具有如下优点：钢锭的由内至外的硬度比较均一，加工工艺中的热处理组织转化比较单一，金相组织更加细腻均匀；更为突出的优点是材料心部组织致密，且其表面韧性与心部韧性偏差极小，进行精加工的利用价值大；此外，加工周期缩短，成本降低。

具体实施方式

以下通过制定实施组进行加工，并进行性能测试对比，

实施例1、一种钢锭的加工工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤S1、在电炉内熔化铁化物原料，打开电炉内钢包底部的滑动水口；

步骤S2、钢液从钢包流入中间包；

步骤S3、当中间包里的钢液面达到一定高度时打开中间包底部的滑动水口，并且使得钢液流入到含有合成渣料以及脱氧剂的LF炉内精炼(其中LF炉内的电极突出于炉盖外侧)，在还原性气氛下，通过电极埋弧造渣，完成钢液的脱硫、脱氧的处理；

步骤S4、打开LF炉的滑动水口，将钢液再次转移到中间钢包进行去渣处理；

步骤S5、钢液流入到强制水冷的结晶器；

步骤S6、当结晶器内钢液面达到一定高度时并且钢液四周已凝固成具有一定厚度的坯壳；步骤S7、启动拉矫机咬住引锭杆向下移动，因钢液与引锭杆黏结一起故钢液被拉出结晶器；

步骤S8、钢坯进入二冷区，因坯壳很薄内部是钢液故喷水冷却；

步骤S9、沿着辊道进入拉矫机，拉矫机的作用是将连铸坯拉直，以便于下一步工序的进行；

步骤S10、完全凝固的钢坯经矫直切成所需长度。

实施例2、一种钢锭的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，在所述步骤S1之前，还进行如下操作：中间包烘烤前将中间包内残余杂物清扫干净，钢包采用氩封长水口。

实施例3、一种钢锭的加工工艺，与实施例2的不同之处在于，LF炉内的电极设置有升降装置，升降装置包括竖直设置在LF炉内部的螺杆、驱动螺杆转动的驱动机构、螺纹连接于螺杆的升降块、穿设升降块且两者呈滑动配合的限位杆；LF炉内的电极固定安装于升降块，为了安装方便，可以在升降块上固定有横杆，电极竖直安装在横杆上。驱动机构为设置在LF炉外侧的倒置电机，电机的输出轴固定连接有主动齿轮，主动齿轮啮合设置有从动齿轮，从动齿轮与螺杆同轴固定连接；从动齿轮位于LF炉内，主动齿轮套接有外壳，电机的输出轴穿设外壳并且两者呈密封转动配合；此外，主动齿轮和从动齿轮均为耐高温塑料不导电齿轮，当LF炉工作时，驱动电机驱动主动齿轮转动带动从动齿轮转动，进而螺杆转动，升降块驱动电极下降，结束后通过驱动电机反向工作驱动电极上升。

实施例4、一种钢锭的加工工艺，与实施例3的不同之处在于，中间包底部中间设置为向上凸起的弧形结构，所述弧形结构的两侧向下凹陷形成有废料槽；在中间包的底部设置有两组吹氩气装置，两组所述吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝向两侧；中间钢包和中间包的结构、形状均相同。

实施例5、一种钢锭的加工工艺，与实施例4的不同之处在于，将中间包上方气体收集，并通过保温管引入到拉矫机前对将要拉直的钢坯进行加热。

实施例6、一种钢锭的加工工艺，与实施例5的不同之处在于，通过保温管将热蒸汽引入到拉矫机前对将要拉直的钢坯进行加热。

实施例7、一种钢锭的加工工艺，与实施例4的不同之处在于，在中间包的底部设置有两组吹氩气装置，两组所述吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝上两侧。

实施例1-7中采用的所述钢锭的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.45％，Si为0.25％，Mn为0.70％，Cr为0.25％，P为0.020％，S为0.020％，Ni为0.20％，Cu为0.15％，余量为Fe。

实施例8-9、采用实施例6的加工工艺，但是钢锭的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：实施例8，C为0.42，Si为0.18％，Mn为0.60％，Cr为0.25％，P为0.025％，S为0.025％，Ni为0.25％，Cu为0.25％，余量为Fe；实施例9、C为0.50％，Si为0.35％，Mn为0.80％，Cr为0.20％，P为0.020％，S为0.021％，Ni为0.22％，Cu为0.20％，余量为Fe。

本发明钢锭经过上述冶炼及热加工和热处理后，最终成品规格为(长*宽*厚)2000mm*1200mm*400mm模块，取样进行性能测试，测试下述性能：

产物性能表征一，采用屈服强度试验机测定实施例1～9的屈服强度值，测试时，当测力度盘的指针首次停止转动的恒定力作为屈服强度值，记录结果如表格1所示；

产物性能表征二，利用拉力试验机测试实施例1～9锻件的抗拉伸强度，记录结果如表格1所示；

产物性能表征三，实施例1～9锻件浸没于0.1mg/ml的硝酸溶液，静置30d，观察锻件表面的腐蚀情况，腐蚀程度(以裂纹和腐蚀孔作为参考)制定≤100级，100级为做最严重，记录结果如表格1所示。

表1实施组的性能参数

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢锭，其特征在于，所述钢坯的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.42～0.50%，Si为0.18～0.35%，Mn为0.60～0.80%，Cr≤0.25%，P≤0.025%，S≤0.025%，Ni≤0.25%，Cu≤0.25%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种钢锭，其特征在于，所述钢锭的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C为0.45%，Si为0.25%，Mn为0.70%，Cr为0.25%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni为0.20%，Cu为0.15%，余量为Fe。

3.一种如权利要求2所述钢锭的加工工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：

步骤S1、在电炉内熔化铁化物原料，打开电炉内钢包底部的滑动水口；

步骤S2、钢液从钢包流入中间包；

步骤S3、当中间包里的钢液面达到一定高度时打开中间包底部的滑动水口，并且使得钢液流入到含有合成渣料以及脱氧剂的LF炉内精炼，在还原性气氛下，通过电极埋弧造渣，完成钢液的脱硫、脱氧的处理；

步骤S4、打开LF炉的滑动水口，将钢液再次转移到中间钢包进行去渣处理；

步骤S5、钢液流入到强制水冷的结晶器；

步骤S6、当结晶器内钢液面达到一定高度时并且钢液四周已凝固成具有一定厚度的坯壳；

步骤S7、启动拉矫机咬住引锭杆向下移动，因钢液与引锭杆黏结一起故钢液被拉出结晶器；

步骤S8、钢坯进入二冷区，因坯壳很薄内部是钢液故喷水冷却；

步骤S9、沿着辊道进入拉矫机，拉矫机的作用是将连铸坯拉直，以便于下一步工序的进行；

步骤S10、完全凝固的钢坯经矫直切成所需长度。

4.根据权利要求3所述的加工工艺，其特征在于，在所述步骤S1之前，还进行如下操作：中间包烘烤前将中间包内残余杂物清扫干净，钢包采用氩封长水口。

5.根据权利要求4所述的加工工艺，其特征在于，LF炉内的电极设置有升降装置，所述升降装置包括竖直设置在LF炉内部的螺杆、驱动螺杆转动的驱动机构、螺纹连接于螺杆的升降块、穿设升降块且两者呈滑动配合的限位杆；LF炉内的电极固定安装于升降块。

6.根据权利要求5所述的加工工艺，其特征在于，中间包底部中间设置为向上凸起的弧形结构，所述弧形结构的两侧向下凹陷形成有废料槽；在中间包的底部设置有两组吹氩气装置，两组所述吹氩气装置位于中间包底部靠近中间位置的两侧，且两组所述吹氩气装置吹氩气方向朝向两侧；中间钢包和中间包的结构、形状均相同。

7.根据权利要求6所述的加工工艺，其特征在于，将中间包上方气体收集，并通过保温管引入到拉矫机前对将要拉直的钢坯进行加热。