CN109093083B - 一种表面质量优化的连铸钢坯及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种表面质量优化的连铸钢坯的制造方法。该制造方法为将含有上述元素的钢液转移至中包后，通过浸入式水口流入结晶器内，所述浸入式水口与所述结晶器的外弧侧之间的距离＞所述浸入式水口与所述结晶器的内弧侧之间的距离。该制造方法通过改变现有技术中的水口位置，使钢液在结晶器中的凝固厚度更均匀，减少热收缩对坯壳产生的应力梯度，从而避免坯壳表面形成纵向凹陷或裂纹。

Description

一种表面质量优化的连铸钢坯及其制造方法
技术领域
本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种表面质量优化的连铸钢坯及其制造方法。
背景技术
连铸，即连续铸钢，与传统模铸法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率、节约能源等显著优势。连铸的工艺流程为：将装有钢液注入中间包，中间包再由水口将钢液分配到各个结晶器中，结晶器通过冷却降温使铸件成形并迅速凝固结晶，之后在拉矫机与结晶振动装置的共同作用下，将结晶器内的铸件拉出，在结晶器出口到拉矫机的长度区间内对铸坯进行的强制均匀冷却，即连铸二次冷却(简称为连铸二冷)，使铸坯在较短时间内凝固，最后切割成一定长度的板坯。
连铸在现代钢铁生产中已经得到广泛应用，生产所得连铸钢坯的质量对后续再加工的生产工艺和产品质量均有极大影响。连铸钢坯表面凹陷是质量问题之一，可进一步导致钢坯表面组织粗化、形成纵向裂纹，而严重的裂纹则会造成漏钢事故或生产出钢坯废品。
发明内容
针对现有连铸钢坯表面可出现凹陷或纵向裂纹的问题，本发明提供一种上述表面质量优化的连铸钢坯的制造方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下技术方案：
一种表面质量优化的连铸钢坯的制造方法，所述制造方法包括以下操作：将含有上述重量百分比的元素的钢液转移至中包后，通过浸入式水口注入结晶器内，所述浸入式水口与所述结晶器的外弧侧之间的距离＞所述浸入式水口与所述结晶器的内弧侧之间的距离。
该制造方法改变了水口位置，使钢液在结晶器中的凝固厚度更均匀，减少热收缩对坯壳产生的应力梯度，从而避免坯壳表面形成纵向凹陷或裂纹。常规理论认为，浸入式水口与结晶器不对中极易产生偏流冲刷坯壳，还能引起结晶器液面翻腾，导致传热不良、初生坯壳厚薄不均而产生凹陷或裂纹，因此需要浸入式水口对中安装，距离内、外弧侧之间的偏差应小于2mm。本申请的制造方法采用浸入式水口偏向内弧侧的方法则能够达到改善钢坯表面质量的技术效果。
优选地，所述浸入式水口与所述结晶器的外弧侧之间的距离－所述浸入式水口与所述结晶器的内弧侧之间的距离＝2～6mm。该距离差能够使钢坯具有更佳的表面质量，距离差过小则对钢坯表面改善效果不明显，距离过大则会产生偏流冲刷，引起结晶器面翻腾、传热不良、初生坯壳厚薄不均而产生凹陷或裂纹。
优选地，连铸二冷比水量为0.27～0.35L/kg。水量过大则会使降温速度过快，增加坯壳受到的热应力和组织应力，而水量过小则降温效果差，可能会引起漏钢事故。
优选地，所述连铸钢坯的拉速＜0.75m/min。该速度可以确保钢坯不被拉断，且不会因拉拽而产生凹陷和裂痕。
优选地，所述连铸钢坯的拉速为0.6～0.73m/min。该速度在确保不拉断钢坯、不产生凹陷或裂痕的前提下，可保证较高的生产效率，节约时间成本。
优选地，所述连铸钢坯由以下重量百分比的元素组成：
Figure BDA0001815792290000021
Figure BDA0001815792290000031
余量为Fe和不可避免的杂质。
钢液经过优选元素种类及比例后，配合上述浸入式水口偏向内弧侧的方法，则能够使改善钢坯表面质量的效果更佳。通过对组份的选择及比例的控制，能使钢液具有良好的加工性能，适用于连铸工艺的生产需要：通过提高C、Mn的含量，降低钢坯对纵裂的敏感性；通过优化Si、Mn的含量范围，改善钢坯的机械性能以及钢液的可浇性；通过将Mn/Si之比的优化，可得到完全液态的脱氧产物(MnO·SiO2)，从而改善钢液的流动性；通过提高Mn/S之比，防止生成其它S类夹杂物，降低连铸拉坯过程中产生裂纹等危险；通过控制S的含量，减少S在结晶过程中在晶界的析出，降低钢坯在热轧时的热脆敏感性；通过优化P、S和C的含量，改善钢液凝固时发生δ向γ转变使钢坯厚度不均匀而产生凹陷或裂纹的情况；通过优化Cu的含量，提高钢坯的强度、韧性和大气腐蚀性；通过优化Ni的含量，提高钢坯的强度、耐酸碱腐蚀性、高温防锈和耐热性，并使之保持良好的可塑性和韧性；通过优化Cr的含量，提高钢坯的强度、硬度、耐磨性、抗氧化性和耐腐蚀性。由于Cu可产生热脆性并降低可塑性，Cr可降低可塑性和韧性，Ni的成本较高，因此本发明所提供的钢坯组成对各成分的含量均进行了严格控制，使所得钢坯既能够改善表面凹陷、纵裂的情况，又能具有良好的强度、韧性、硬度、可塑性、耐腐蚀性、耐磨性、抗氧化性、防锈性等性能，使之能够充分满足连铸生产的要求，从而生产出表面质量与内在性能均得到优化的连铸钢坯。
优选地，所述连铸钢坯的横截面尺寸为270～290mm×315～335mm。
优选地，所述连铸钢坯的横截面尺寸为280mm×325mm。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种表面质量优化的连铸钢坯。该连铸钢坯由以下重量百分比的元素组成：
Figure BDA0001815792290000041
余量为Fe和不可避免的杂质。
该连铸钢坯的横截面尺寸为270mm×315mm，其制造方法为：
将含有上述重量百分比的元素的钢液通过大包长水口注入中包，再将中包中的钢液通过浸入式水口流入结晶器，浸入式水口与所述结晶器的外弧侧之间的距离－所述浸入式水口与所述结晶器的内弧侧之间的距离＝2mm，连铸二冷比水量为0.27L/kg，连铸钢坯的拉速为0.6m/min。
所得钢坯表面质量良好，未出现凹陷、裂痕。
实施例2
本实施例提供了一种表面质量优化的连铸钢坯。该连铸钢坯由以下重量百分比的元素组成：
Figure BDA0001815792290000042
Figure BDA0001815792290000051
余量为Fe和不可避免的杂质。
该连铸钢坯的横截面尺寸为280mm×325mm，其制造方法为：
将含有上述重量百分比的元素的钢液通过大包长水口注入中包，再将中包中的钢液通过浸入式水口流入结晶器，浸入式水口与所述结晶器的外弧侧之间的距离－所述浸入式水口与所述结晶器的内弧侧之间的距离＝4mm，连铸二冷比水量为0.30L/kg，连铸钢坯的拉速为0.65m/min。
所得钢坯表面质量良好，未出现凹陷、裂痕。
实施例3
本实施例提供了一种表面质量优化的连铸钢坯。该连铸钢坯由以下重量百分比的元素组成：
Figure BDA0001815792290000052
余量为Fe和不可避免的杂质。
该连铸钢坯的横截面尺寸为290mm×335mm，其制造方法为：
将含有上述重量百分比的元素的钢液通过大包长水口注入中包，再将中包中的钢液通过浸入式水口流入结晶器，浸入式水口与所述结晶器的外弧侧之间的距离－所述浸入式水口与所述结晶器的内弧侧之间的距离＝6mm，连铸二冷比水量为0.35L/kg，连铸钢坯的拉速为0.73m/min。
所得钢坯表面质量良好，未出现凹陷、裂痕。
以上实施例中连铸钢坯采用水口对中的方式进行铸造时，由于热收缩对坯壳的应力梯度，坯壳表面有凹陷和裂纹出现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种表面质量优化的连铸钢坯的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下操作：将钢液转移至中包后，通过浸入式水口注入结晶器内，所述浸入式水口与所述结晶器的外弧侧之间的距离＞所述浸入式水口与所述结晶器的内弧侧之间的距离；所述浸入式水口与所述结晶器的外弧侧之间的距离－所述浸入式水口与所述结晶器的内弧侧之间的距离＝2～6mm；连铸二冷比水量为0.27～0.35L/kg；所述连铸钢坯的拉速＜0.75m/min；
所述连铸钢坯由以下重量百分比的元素组成：
Figure FDA0002483710120000011
余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的表面质量优化的连铸钢坯的制造方法，其特征在于，所述连铸钢坯的拉速为0.6～0.73m/min。
3.根据权利要求1所述的表面质量优化的连铸钢坯的制造方法，其特征在于，所述连铸钢坯的横截面尺寸为270～290mm×315～335mm。
4.根据权利要求3所述的表面质量优化的连铸钢坯的制造方法，其特征在于，所述连铸钢坯的横截面尺寸为280mm×325mm。
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