CN109079114B - 一种采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，该方法包括以下步骤：首先将铁水进行预处理、再经转炉冶炼得到真空脱气的钢水，钢水经过精炼后进行连铸，即可。本发明在电磁搅拌过程中减小了电流的大小，依据耐磨钢断面的尺寸要求和电磁搅拌的作用位置调整了拉速，采用1对电磁搅拌辊。本发明方法制备得到的耐磨钢框型偏析或白亮带负偏析的现象消失，耐磨钢在使用过程中未出现质量问题，大大提高了耐磨钢的质量和品质。

Description

一种采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法
技术领域
本发明涉及耐磨钢的生产方法，特别涉及一种采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法。
背景技术
耐磨钢板因使用工况恶劣，对耐磨钢本身质量要求较高，耐磨钢主要是按照高碳当量、高合金思路进行设计。目前，在进行耐磨钢的生产时，连铸坯在凝固过程中易形成中心偏析、中心疏松、缩孔和V形偏析等内部缺陷，从而降低钢材的延展性能、抗氢致裂纹能力和焊接性能等。在常规连铸条件下，中心偏析缺陷的产生难于避免，而二冷区电磁搅拌技术能够增加铸坯等轴晶比例，减轻中心偏析和中心疏松，消除板坯中间裂纹。
在连铸方法中使用电磁搅拌后，铸坯内部质量可得到较大改善，但是耐磨钢在使用过程中出现较严重电搅使用负面效应，在铸坯内部1/4位置会出现非常严重的框型偏析或白亮带负偏析，影响耐磨钢钢板整体质量，因此，需要对电磁搅拌方法参数进行优化。
公开号为CN102794423A的中国专利，名称为“一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法”，该方法虽然相对于模铸生产，收得率大大提高，降低了生产成本。但生产得到的耐磨钢板坯存在较严重的框型偏析或白亮带负偏析的质量问题。
公开号为CN106552910A的中国专利，名称为“一种降低风电中碳钢连铸圆坯碳偏析的连铸方法”，该方法有效降低了碳偏析程度，满足了风电中碳钢对碳偏析的严格要求，但由于在末端电磁搅拌参数为200A/3.0Hz的条件下进行的生产，生产条件严苛不易控制，使得生产得到的风电中碳钢连铸圆坯还存在较大程度的框型偏析、白亮带负偏析、碳偏析等质量问题。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，该方法制备得到的耐磨钢框型偏析或白亮带负偏析的现象消失，大大提高耐磨钢的质量和品质。
技术方案：本发明提供一种采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将S含量≤0.07％、Si含量≤1.25％、P含量≤0.17％的铁水进行预处理，控制预处理后铁水中的S含量≤0.002％；
(2)转炉冶炼：将铁水送入转炉进行冶炼，入炉前保持铁水中的P含量≤0.15％，温度T≥1150℃，出钢时控制钢水温度＞1600℃，出钢时间控制在5min以上，出钢过程中根据钢水中氧含量及控制目标要求加入脱氧剂、精炼渣及石灰进行一次脱氧；
(3)精炼：钢水通过钢包转运至精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铝线进行二次脱氧，吊包温度控制在钢种液相线温度以上40-60℃，之后进行真空炉脱气，真空度控制在3mbar以内并保持20min以上，控制钢水的氢含量在2.5ppm以下；
(4)连铸：真空炉脱气后的钢水通过大包运至连铸工序，在连铸工序中，电磁搅拌的电流大小设置为200-400A，拉矫机的拉速依据耐磨钢断面的尺寸要求进行设置并与电磁搅拌的作用位置相对应，当拉矫机的拉速为0.5-0.7m/min时，使用前段电磁搅拌，当拉速为0.7-1.2m/min时，使用后段电磁搅拌。
电磁搅拌参数与不同耐磨钢等级对应，不同等级耐磨钢成分设计及物性参数不同，高级别耐磨钢使用较高电流改善内部质量时极易出现框型偏析等缺陷，当耐磨钢的级别在400以内时，电磁搅拌的电流大小设置为280-400A，耐磨钢的级别在400以上时，电磁搅拌的电流大小设置为200A-380A。
电磁搅拌参数与耐磨钢碳当量等级对应，高碳当量耐磨钢使用较高电流改善内部质量时极易出现框型偏析等缺陷，当耐磨钢的碳当量范围在0.55-0.75时，电磁搅拌的电流大小设置为200-380A，耐磨钢的碳当量范围在0.4-0.55时，电磁搅拌的电流大小设置为280-400A。
采用中碳钢辊缝参数进行连铸工艺控制，中碳钢辊缝参数设置为：轻压下范围控制在30-95％，轻压下量控制在6.5mm以内。
连铸工序具体是将装有真空炉脱气后的钢水的大包运至回转台，回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，钢水通过浸入式水口进入结晶器，结晶器振动采用非正弦振动，结晶器内钢水表面覆盖中碳钢保护渣，避免铸坯与结晶器壁之间发生粘结而导致漏钢。钢水从钢包转移到结晶器的过程中采用套管密封保护浇铸，钢水在结晶器中迅速凝固结晶形成铸件，接着在二冷区进行电磁搅拌并逐渐凝固成耐磨钢坯料，最后铸件通过拉矫机拉出。
有益效果：本发明在电磁搅拌过程中减小了电流的大小，依据耐磨钢断面的尺寸要求和电磁搅拌的作用位置对拉速进行了优化和调整，此外也在普通钢连铸生产使用电磁搅拌基础上减少电磁搅拌辊的使用数量，通过上述各参数的优化调整，使得制备得到的耐磨钢框型偏析或白亮带负偏析的现象消失，耐磨钢在使用过程中未出现质量问题，大大提高了耐磨钢的质量和品质。
附图说明
图1为采用现有技术生产得到的第一种普通钢坯料低倍下的内部情况；
图2为生产得到的第二种耐磨钢坯料低倍下的内部情况；
图3为生产得到的第三种耐磨钢坯料低倍下的内部情况；
图4为生产得到的第四种耐磨钢坯料低倍下的内部情况。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例是普通耐磨钢的生产方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将S含量为0.09％、Si含量为1.35％、P含量为0.27％的铁水进行预处理，控制预处理后铁水中的S含量为0.005％；
(2)转炉冶炼：将铁水送入转炉进行冶炼，入炉前保持铁水中的P含量为0.19％，温度T为1000℃，出钢时控制钢水温度为1400℃，出钢时间控制在2min，出钢过程中根据钢水中氧含量及控制目标要求加入脱氧剂、精炼渣及石灰进行一次脱氧，出钢采用挡渣塞和挡渣锥挡渣出钢；
(3)精炼：钢水通过钢包转运至LF精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铝线进行二次脱氧，吊包温度控制在钢种液相线温度以上30℃，之后进行RH真空炉脱气，真空度控制在5mbar并保持15min，控制钢水的氢含量在4.5ppm；
(4)连铸：RH真空炉脱气后的钢水通过大包运至回转台，回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，钢水通过浸入式水口进入结晶器，钢水从钢包转移到结晶器的过程中采用套管密封保护浇铸，防止钢水氧化，钢水在结晶器中迅速凝固结晶形成铸件，铸件通过拉矫机拉出，接着在二冷区进行电磁搅拌并逐渐凝固成耐磨钢坯料。其中，电磁搅拌过程中采用2对电磁搅拌辊；电磁搅拌的电流大小设置为180A；拉矫机的拉速为0.6m/min时，使用后段电磁搅拌。连铸工序采用中碳钢辊缝参数进行连铸方法控制，轻压下范围控制在25％，轻压下量控制在7.5mm。
上述方法制备得到的耐磨钢坯料在低倍下可以看到比较明显的两道电磁搅拌负偏析框存在，严重影响了耐磨钢的质量。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例是450级别，碳含量为0.16％，Ceq为0.65的耐磨钢，2000*260断面坯料的生产方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将S含量为0.05％、Si含量为1.20％、P含量为0.16％的铁水进行预处理，控制预处理后铁水中的S含量为0.002％；
(2)转炉冶炼：将铁水送入转炉进行冶炼，入炉前保持铁水中的P含量为0.15％，温度T为1150℃，出钢时控制钢水温度为1650℃，出钢时间控制在6min，出钢过程中根据钢水中氧含量及控制目标要求加入脱氧剂、精炼渣及石灰进行一次脱氧；出钢采用挡渣塞和挡渣锥挡渣出钢；
(3)精炼：钢水通过钢包转运至LF精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铝线进行二次脱氧，吊包温度控制在钢种液相线温度以上45℃，之后进行RH真空炉脱气，真空度控制在2mbar并保持25min，控制钢水的氢含量在2.0ppm；
(4)连铸：将装有真空炉脱气后的钢水的大包运至回转台，回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，钢水通过浸入式水口进入结晶器，结晶器振动采用非正弦振动，结晶器内钢水表面表面覆盖中碳钢保护渣。钢水从钢包转移到结晶器的过程中采用套管密封保护浇铸，接着在二冷区进行电磁搅拌并逐渐凝固成耐磨钢坯料，最后铸件通过拉矫机拉出。连铸时，电磁搅拌的电流大小设置为210A，拉速设置为0.95m/min，使用后段电磁搅拌。电磁搅拌采用1对电磁搅拌辊。连铸工序中碳钢辊缝参数设定为轻压下范围控制在47％，轻压下量控制在 6.5mm。
由本实施例生产得到的耐磨钢低倍下电磁搅拌偏析框及白亮带负偏析已经基本消失，且同时低倍下质量没有受到影响，后期钢板在使用过程中未出现质量问题。
实施例3
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例是450级别，碳含量为0.18％，Ceq为0.69的耐磨钢，2500*260断面坯料的生产方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将S含量为0.07％、Si含量为1.25％、P含量为0.17％的铁水进行预处理，控制预处理后铁水中的S含量为0.002％；
(2)转炉冶炼：将铁水送入转炉进行冶炼，入炉前保持铁水中的P含量为0.15％，温度T为1150℃，出钢时控制钢水温度为1700℃，出钢时间控制在10min，出钢过程中根据钢水中氧含量及控制目标要求加入脱氧剂、精炼渣及石灰进行一次脱氧；出钢采用挡渣塞和挡渣锥挡渣出钢；
(3)精炼：钢水通过钢包转运至LF精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铝线进行二次脱氧，吊包温度控制在钢种液相线温度以上45℃，之后进行RH真空炉脱气，真空度控制在2mbar并保持25min，控制钢水的氢含量在2.3ppm；
(4)连铸：将装有真空炉脱气后的钢水的大包运至回转台，回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，钢水通过浸入式水口进入结晶器，结晶器振动采用非正弦振动，结晶器内钢水表面表面覆盖中碳钢保护渣。钢水从钢包转移到结晶器的过程中采用套管密封保护浇铸，接着在二冷区进行电磁搅拌并逐渐凝固成耐磨钢坯料，最后铸件通过拉矫机拉出。连铸时，电磁搅拌的电流大小设置为250A，拉速设置为0.75m/min，使用后段电磁搅拌。电磁搅拌采用1对电磁搅拌辊。连铸工序中碳钢辊缝参数设定为轻压下范围控制在35％，轻压下量控制在 6.0mm。
由本实施例生产得到的耐磨钢低倍下电磁搅拌偏析框及白亮带负偏析已经基本消失，且同时低倍下质量没有受到影响，后期钢板在使用过程中未出现质量问题。
实施例4
如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例是360级别，碳含量为0.15％，Ceq为0.4的耐磨钢，2000*260断面坯料的生产方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将S含量为0.06％、Si含量为1.21％、P含量为0.16％的铁水进行预处理，控制预处理后铁水中的S含量为0.001％；
(2)转炉冶炼：将铁水送入转炉进行冶炼，入炉前保持铁水中的P含量为0.13％，温度T为1180℃，出钢时控制钢水温度为1800℃，出钢时间控制在10min，出钢过程中根据钢水中氧含量及控制目标要求加入脱氧剂、精炼渣及石灰进行一次脱氧；出钢采用挡渣塞和挡渣锥挡渣出钢；
(3)精炼：钢水通过钢包转运至LF精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铝线进行二次脱氧，吊包温度控制在钢种液相线温度以上60℃，之后进行RH真空炉脱气，真空度控制在3mbar并保持20min，控制钢水的氢含量在2.5ppm；
(4)连铸：将装有真空炉脱气后的钢水的大包运至回转台，回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，钢水通过浸入式水口进入结晶器，结晶器振动采用非正弦振动，结晶器内钢水表面表面覆盖中碳钢保护渣。钢水从钢包转移到结晶器的过程中采用套管密封保护浇铸，接着在二冷区进行电磁搅拌并逐渐凝固成耐磨钢坯料，最后铸件通过拉矫机拉出。连铸时，电磁搅拌的电流大小设置为300A，拉速设置为0.95m/min，使用后段电磁搅拌。电磁搅拌采用1对电磁搅拌辊。连铸工序中碳钢辊缝参数设定为轻压下范围控制在65％，轻压下量控制在 6.0mm。
由本实施例生产得到的耐磨钢低倍下电磁搅拌偏析框及白亮带负偏析已经基本消失，且同时低倍下质量没有受到影响，后期钢板在使用过程中未出现质量问题。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例是400级别，碳含量为0.17％，Ceq为0.68的耐磨钢、2000*260断面坯料的生产方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将S含量为0.04％、Si含量为1.15％、P含量为0.14％的铁水进行预处理，控制预处理后铁水中的S含量为0.002％；
(2)转炉冶炼：将铁水送入转炉进行冶炼，入炉前保持铁水中的P含量为0.10％，温度T为1350℃，出钢时控制钢水温度为1700℃，出钢时间控制在5min，出钢过程中根据钢水中氧含量及控制目标要求加入脱氧剂、精炼渣及石灰进行一次脱氧；出钢采用挡渣塞和挡渣锥挡渣出钢；
(3)精炼：钢水通过钢包转运至LF精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铝线进行二次脱氧，吊包温度控制在钢种液相线温度以上45℃，之后进行RH真空炉脱气，真空度控制在2mbar并保持20min，控制钢水的氢含量在2.0ppm；
(4)连铸：将装有真空炉脱气后的钢水的大包运至回转台，回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，钢水通过浸入式水口进入结晶器，结晶器振动采用非正弦振动，结晶器内钢水表面表面覆盖中碳钢保护渣。钢水从钢包转移到结晶器的过程中采用套管密封保护浇铸，接着在二冷区进行电磁搅拌并逐渐凝固成耐磨钢坯料，最后铸件通过拉矫机拉出。连铸时，电磁搅拌的电流大小设置为260A，拉速设置为0.75m/min，使用后段电磁搅拌。电磁搅拌采用1对电磁搅拌辊。连铸工序中碳钢辊缝参数设定为轻压下范围控制在35％，轻压下量控制在 6.0mm。
由本实施例生产得到的耐磨钢低倍下电磁搅拌偏析框及白亮带负偏析已经基本消失，且同时低倍下质量没有受到影响，后期钢板在使用过程中未出现质量问题。

Claims (9)

1.一种采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)预处理：将S含量≤0.07％、Si含量≤1.25％、P含量≤0.17％的铁水进行预处理，控制预处理后铁水中的S含量≤0.002％；
(2)转炉冶炼：将铁水送入转炉进行冶炼，入炉前保持铁水中的P含量≤0.15％，温度T≥1150℃，出钢时控制钢水温度＞1600℃，出钢时间控制在5min以上，出钢过程中根据钢水中氧含量及控制目标要求加入脱氧剂、精炼渣及石灰进行一次脱氧；
(3)精炼：钢水通过钢包转运至精炼炉进行精炼，精炼过程中加入铝线进行二次脱氧，吊包温度控制在钢种液相线温度以上40-60℃，之后进行真空炉脱气，真空度控制在3mbar以内并保持20min以上，控制钢水的氢含量在2.5ppm以下；
(4)连铸：真空炉脱气后的钢水通过大包运至连铸工序，在连铸过程中，电磁搅拌的电流大小设置为200-400A，拉矫机的拉速依据耐磨钢断面的尺寸要求进行设置并与电磁搅拌的作用位置相对应，当拉速为0.7-1.2m/min时，使用后段电磁搅拌，
所述步骤(4)中，耐磨钢的碳当量范围在0.55-0.75时，电磁搅拌的电流大小设置为200-380A，耐磨钢的碳当量范围在0.4-0.55时，电磁搅拌的电流大小设置为280-400A。
2.根据权利要求1所述的采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，耐磨钢的级别在400以内时，电磁搅拌的电流大小设置为280-400A，耐磨钢的级别在400以上时，电磁搅拌的电流大小设置为200-380A。
3.根据权利要求1所述的采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：所述步骤(4)中电磁搅拌采用1对电磁搅拌辊。
4.根据权利要求1所述的采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：所述步骤(4)中连铸时钢水通过浸入式水口进入结晶器，结晶器振动采用非正弦振动，结晶器内钢水表面表面覆盖中碳钢保护渣。
5.根据权利要求1所述的采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：所述步骤(4)中采用中碳钢辊缝参数进行连铸工艺控制。
6.根据权利要求5所述的采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：所述中碳钢辊缝参数设置为：轻压下范围控制在30-95％，轻压下量控制在6.5mm以内。
7.根据权利要求1所述的采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：所述步骤(2)中出钢采用挡渣塞和挡渣锥挡渣出钢。
8.根据权利要求1所述的采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的连铸工序具体是：将装有真空炉脱气后的钢水的大包运至回转台，回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，钢水从钢包转移到结晶器的过程中采用套管密封保护浇铸，钢水在结晶器中迅速凝固结晶形成铸件，接着在二冷区进行电磁搅拌并逐渐凝固成耐磨钢坯料，最后铸件通过拉矫机拉出。
9.根据权利要求1所述的采用板坯二冷区电磁搅拌生产耐磨钢的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的精炼炉为LF精炼炉，真空炉为RH真空炉。
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