CN108393455A - 控制合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法，所述连铸过程中，钢水过热度控制在20～30℃；拉速控制在0.5～0.6m/min；结晶器水量控制在170～180L/s，进出口温差控制在4.2～4.8℃；结晶器电磁搅拌电流200A～240A，搅拌频率控制在2.2～3.0Hz；末端电磁搅拌搅拌电流控制在150A～170A，搅拌频率控制在8～10Hz；二冷比水量控制在0.22～0.25L/kg，各区二冷水比例分别为0.35、0.4和0.25。本方法针对中低碳合金结构钢，基于连铸过程元素偏析控制原理，通过控制连铸工艺，有效的改善了合金结构钢大方坯MnS分布状况，具有工艺简单、效果好等特点。

Description

控制合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法
技术领域
本发明涉及一种连铸方法，尤其是一种控制合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法。
背景技术
MnS夹杂物对钢材的的生产和应用具有重要的影响。适当的锰硫比可以促使MnS的形成，抑制低熔点的FeS在奥氏体晶界析出，达到固定硫的效果，提高钢的高温塑性；此外，弥散的MnS颗粒还具有抑制晶粒长大、促进晶内铁素体析出的作用。对于有切削加工要求的合金结构钢来说，为了使钢材具备易切削性，一般适当提高钢中锰和硫元素的含量，生成的MnS可以有效提高钢材的切削性能。然而，MnS本身具有良好的延展性，在轧制等变形加工过程中，MnS颗粒容易沿轧制方向延展并形成大量的大尺寸长条状MnS，导致钢材在塑性和强度方面表现出明显的各向异性，降低钢材的横向性能，MnS颗粒的尺寸越大影响越恶劣。
一般来说，为了使钢材中的MnS呈弥散分布，需要从冶炼-连铸-轧制-热处理等整个产品的生产过程入手，包括恰当的钢液成分、改善连铸过程的冷却工艺、优化轧制制度以及合理的热处理工艺等。公开号CN103667647 A的专利申请提供了一种重轨钢中MnS夹杂物的优化控制方法，其通过控制步进式加热炉加热制度优化重轨钢MnS夹杂物分布状况。公开号CN 102211160 A的专利申请提供了一种含硫易切削齿轮钢的连铸方法，该方法的目的在于解决生产含硫易切削钢时因拉速低而影响产量的问题。具有良好的MnS夹杂物尺寸分布状况的连铸坯，是有效控制MnS夹杂物最终形态的重要保证，因此需要一种从连铸工艺出发的MnS夹杂物尺寸控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种控制合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述连铸过程中，钢水过热度控制在20～30℃；拉速控制在0.5～0.6m/min；结晶器水量控制在170～180L/s，进出口温差控制在4.2～4.8℃；结晶器电磁搅拌电流200A～240A，搅拌频率控制在2.2～3.0Hz；末端电磁搅拌搅拌电流控制在150A～170A，搅拌频率控制在8～10Hz；二冷比水量控制在0.22～0.25L/kg，各区二冷水比例分别为0.35、0.4和0.25。
本发明所述大方坯的断面尺寸为300mm*360mm。
本发明所述合金钢为中低碳合金结构钢。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过调整拉速、结晶器冷却和二冷比水量，保证铸坯从表面到中心约一半的厚度内较大的冷却速度，抑制Mn/S元素的扩散，避免Mn/S元素聚集，使柱状晶区域析出的硫化锰颗粒细小、弥散。本发明通过合适的结晶器电磁搅电流和频率的配合，增加铸坯的等轴晶率，同时，配合末端电磁搅拌和轻压下工艺，达到减轻中心偏析的效果，避免Mn/S元素大量偏聚，从而实现中心区域硫化锰颗粒的尺寸控制。
本发明针对中低碳合金结构钢，基于连铸过程元素偏析控制原理，通过控制连铸工艺，有效的改善了合金结构钢大方坯MnS分布状况，具有工艺简单、效果好等特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1所得20CrNiMo连铸坯热酸腐蚀半小时得到的铸坯低倍组织腐蚀照片；
图2是本发明实施例1所得20CrNiMo连铸坯距离表面不同位置夹杂物尺寸分布示意图；
图3是本发明实施例2所得20CrMnTi连铸坯距离表面不同位置夹杂物尺寸分布示意图；
图4是本发明实施例3所得20Cr连铸坯距离表面不同位置夹杂物尺寸分布示意图。
具体实施方式
实施例1：本控制中低碳合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法采用下述具体工艺。
生产20CrNiMo合金结构钢，铸坯尺寸为300mm*360mm，连铸工艺条件如下：钢水过热度控制在25～30℃，拉速稳定在0.55m/min，结晶器水量172L/s，进出口温差在4.5℃；结晶器电磁搅拌电流220A，搅拌频率控制在2.2Hz；末端电磁搅拌搅拌电流控制在150A，搅拌频率控制在8Hz；二冷比水量控制在0.23L/kg，各区二冷水比例分别为0.35、0.4和0.25。所得连铸坯经检测，图2所示，MnS夹杂物分布状况良好，尺寸大于10μm的MnS颗粒很少；同时铸坯表面质量良好；所得连铸坯热酸腐蚀半小时后的低倍组织腐蚀照片见图1，由图1可见，铸坯不存在内部裂纹，中心疏松较轻，铸坯内部质量良好。
实施例2：本控制中低碳合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法采用下述具体工艺。
生产连铸尺寸为300mm*360mm的20CrMnTi合金结构钢，连铸工艺条件如下：将钢水过热度控制在20～25℃，拉速为0.6m/min，结晶器水量170L/s，进出口温差在4.8℃；结晶器电磁搅拌电流240A，搅拌频率控制在2.5Hz；末端电磁搅拌搅拌电流控制在160A，搅拌频率控制在10Hz；二冷比水量控制在0.25L/kg，各区二冷水比例分别为0.35、0.4和0.25。经检测，图3所示，所得连铸坯中MnS夹杂物尺寸总体较小，铸坯质量达到要求。
实施例3：本控制中低碳合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法采用下述具体工艺。
生产连铸尺寸为300mm*360mm的20Cr合金结构钢，连铸工艺条件如下：将钢水过热度控制在20～25℃，拉速为0.5m/min，结晶器水量180L/s，进出口温差在4.2℃；结晶器电磁搅拌电流200A，搅拌频率控制在3.0Hz；末端电磁搅拌搅拌电流控制在170A，搅拌频率控制在9Hz；二冷比水量控制在0.22L/kg，各区二冷水比例分别为0.35、0.4和0.25。经检测，图4所示，所得连铸坯中MnS夹杂物尺寸总体较小，铸坯质量达到要求。

Claims (3)

1.一种控制合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法，其特征在于：所述连铸过程中，钢水过热度控制在20～30℃；拉速控制在0.5～0.6m/min；结晶器水量控制在170～180L/s，进出口温差控制在4.2～4.8℃；结晶器电磁搅拌电流200A～240A，搅拌频率控制在2.2～3.0Hz；末端电磁搅拌搅拌电流控制在150A～170A，搅拌频率控制在8～10Hz；二冷比水量控制在0.22～0.25L/kg，各区二冷水比例分别为0.35、0.4和0.25。
2.根据权利要求1所述的控制合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法，其特征在于：所述大方坯的断面尺寸为300mm*360mm。
3.根据权利要求1或2所述的控制合金钢大方坯中MnS夹杂物尺寸的连铸方法，其特征在于：所述合金钢为中低碳合金结构钢。
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