CN109439840A - 一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法 - Google Patents

一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法 Download PDF

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Abstract

一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法，属于炼钢连铸技术领域。通过废钢+生铁→电炉→LF炉精炼→小方坯连铸机完成，步骤为按生铁30～50％和废钢50～70％的比例入炉；出钢终点碳控制在0.1wt％以上；LF炉精炼时采用电石、Al粉和碳化硅对渣面进行强脱氧，小方坯连铸，中包烘烤、充氩、无碳覆盖、控制钢水温度、结晶器冷却水流量95～120m3/h、电磁搅拌、控制连铸机拉速为1.9±0.2m/min，保证进拉矫机之前铸坯角部温度范围控制在1000～1100℃。优点在于，通过减小结晶器及二次冷却强度等方法，解决了该钢种矫直困难的问题，合理有效，为生产奠定了基础。

Description

一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法
技术领域
本发明属于炼钢连铸技术领域，特别涉及一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法。
背景技术
本专利所述高锰钢总合金含量达到15～16％，其中Mn含量约为13.0～15.5％，具备良好的冷热加工塑性，可热轧成芯材，可冷拔抽芯。该钢种具备良好的力学性能，如足够高的强度和塑性，以克服在抽芯过程中的变形与摩擦阻力。
该钢种由于用作钎具用钢的芯棒，铸坯表面需保证无裂纹、结疤、夹杂折叠及非金属夹杂物等表面缺陷。同时，心部质量良好无明显缩孔、疏松。
鉴于采用模铸工艺钢锭成材率较低，且铸坯质量波动较大，严重影响抽芯率。开发合适的小方坯连铸工艺是提高产品质量的必由之路。针对该钢种开发小方坯连铸工艺需要克服高锰钢专用保护渣技术、铸坯温度控制与矫直技术、内部质量控制技术等难点。
经专利及文献检索，目前涉及高猛钢的专利主要以板材品种为主，如韩国现代﹒高锰钢：CN 107937834 A、河钢股份﹒一种超低温环境用高锰钢板及其生产方法：CN107523748 A、舞阳钢铁一种低屈强比高韧性高锰钢板及其生产方法：CN 107620010 A、实验室研究﹒一种高强韧高锰钢板的制备方法：CN 107779575 A。涉及高猛钢连铸工艺板坯、方坯的专利尚未见报道。
高锰钢连铸需要解决炉机匹配、表面质量控制、矫直工艺设计等难点，制定一套合理的生产工艺，是实现高锰钢方坯生产的关键环节。基于对钢种热物性参数的理解，系统分析铸坯在不同工艺下凝固过程热状态，减小结晶器及二次冷却强度，保证铸坯高温矫直，成功解决了该钢种高温强度高难以矫直的问题。选用专用保护渣以适应该钢种较低的液相线温度，适当采取结晶器弱冷工艺，解决了铸坯表面缺陷的控制问题，合理有效，为该高锰钢的生产奠定了基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法，解决了铸坯内部、表面缺陷的控制以及高锰钢高温强度高、难以矫直的问题。通过控制连铸工艺参数，有效避免生产过程发生漏钢，从而生产出合格的高锰钢连铸坯。
一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法，通过废钢+生铁→电炉→LF炉精炼→150mm×150mm～200mm×200mm小方坯连铸机完成，具体步骤及参数如下：
1、将废钢+生铁加入电炉进行冶炼，入炉配料为：生铁比例30～50％，废钢50～70％，均匀加入；出钢终点碳控制在0.1wt％以上。采用优质废钢，增加生铁比例，提高冶炼钢水中碳含量。
2、LF炉精炼：
采用电石、Al粉和碳化硅对渣面进行强脱氧操作，以尽快形成白渣；LF还原终渣碱度控制在2.8～3.3，保证其良好的流动性。严格控制合金中P、S和Si的成分，还原终点C：0.70～0.95wt％；Si：≤0.70wt％；Mn：13.5～19.5wt％；P：≤0.030wt％；S：≤0.015wt％；Ni：0.04～0.3wt％；Cr:0.05～0.2wt％；Cu：0.05～0.25wt％。
3、小方坯连铸：
1)中包烘烤温度≥1100℃，开浇前中包充氩，氩气压力1.5～2.0MPa，充氩时间5～10min；
2)大包长水口和结晶器浸入式水口均采用铝碳质水口，长水口采用Ar封；
3)中包采用无碳中间包覆盖剂，保持渣面黑面；
4)采用专用保护渣，保护渣熔点1030～1100℃、粘度1.5～2.5Pa·S；
5)中间包钢水温度控制在1443～1453℃、过热度30～40℃；
6)结晶器冷却水流量：95～120m3/h；二冷采用自动配水，比水量0.5～0.6L/kg；结晶器电磁搅拌参数为：频率3～5Hz，电流250～350A；
7)末端电磁搅拌参数为：频率13～18Hz，电流100～250A；
8)连铸机拉速控制在1.9±0.2m/min，保证进拉矫机之前铸坯角部温度范围控制在1000～1100℃；
9)矫直压力60～90bar；
10)铸坯下线后缓冷。
上述方法生产的高锰钢化学成分质量百分比为：C：0.7～1.0；Si：≤0.80；
Mn：13.0～20.0；P：≤0.045；S：≤0.03；Ni：0.04～0.3；Cr:0.05～0.25；Cu：0.05～0.25，余量为Fe和不可避免杂质。
本发明的优点在于，基于对钢种热物性参数的理解，系统分析铸坯在不同工艺下凝固过程热状态，减小结晶器及二次冷却区冷却强度，保证在矫直区内铸坯表面温度处于1000～1100℃范围内，克服了该钢种矫直困难的问题，合理有效，为高锰钢的小方坯连铸生产奠定了基础。
具体实施方式
实施例1
一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法，本实施例以首钢长材产线为例，实现了高锰钢的小方坯工业生产，具体步骤及参数如下：
1、该钢种通过60tCONSTEEL EAF进行冶炼，入炉配料为：废钢+生铁，生铁比例45％，废钢55％，均匀加入。出钢终点碳0.12％。
2、LF炉精炼：
1)采用电石、Al粉和碳化硅对渣面进行强脱氧操作。
2)LF还原终渣碱度控制在3.0。
3)严格控制合金中P、S和Si的成分，还原终点C：0.78％；Si：0.60％；Mn：14.5％；P：0.030％；S：0.015％；Ni：0.08％；Cr:0.13％；Cu：0.12％
3、小方坯连铸：小方坯连铸机为4机4流全弧型150mm×150mm小方坯连铸机，基弧半径R9.0m；
1)中包烘烤温度大于1150℃。开浇前中包充氩，氩气压力1.7MPa，充氩时间8min。
2)大包长水口和结晶器浸入式水口均采用铝碳质水口。长水口采用Ar封。
3)中包采用无碳中间包覆盖剂，保持渣面黑面。
4)采用专用保护渣，保护渣熔点1050℃、粘度2.0Pa·S。
5)中间包钢水温度控制在1450℃，过热度39℃。
6)结晶器冷却水流量：115m3/h。二冷采用自动配水，比水量0.55L/kg；结晶器电磁搅拌参数：频率4.5Hz，电流320A。
7)末端电磁搅拌参数：频率15Hz，电流150A。
8)连铸机拉速控制在1.9m/min，保证进拉矫机之前铸坯角部温度范围控制在1050℃。
9)矫直压力65bar。
10)铸坯下线后缓冷。
采用本发明所述方法，实现了高锰钢的小方坯连铸生产，如表1所示为冶炼成分。表2所示为铸坯低倍质量评级，满足控制要求。
表1高锰钢冶炼成分
样序 C Si Mn P S Ni Cr Cu
中包 0.79 0.61 14.5 0.032 0.015 0.08 0.13 0.12
表2高锰钢铸坯低倍评级

Claims (2)

1.一种小方坯连铸机生产高锰钢的方法，包括废钢+生铁→电炉→LF炉精炼→150mm×150mm～200mm×200mm小方坯连铸机，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)将废钢+生铁加入电炉进行冶炼，入炉配料为：生铁比例30～50％，废钢50～70％，均匀加入；出钢终点碳控制在0.1wt％以上；
2)LF炉精炼：采用电石、Al粉和碳化硅对渣面进行强脱氧操作，缩短白渣形成时间；LF还原终渣碱度控制在2.8～3.3，保证其流动性；严格控制合金中P、S和Si的成分，还原终点C：0.70～0.95wt％；Si：≤0.70wt％；Mn：13.5～19.5wt％；P：≤0.030wt％；S：≤0.015wt％；Ni：0.04～0.3wt％；Cr:0.05～0.2wt％；Cu：0.05～0.25wt％；
3)小方坯连铸：
①中包烘烤温度≥1100℃，开浇前中包充氩，氩气压力1.5～2.0MPa，充氩时间5～10min；
②大包长水口和结晶器浸入式水口均采用铝碳质水口，长水口采用Ar封；
③中包采用无碳中间包覆盖剂，保持渣面黑面；
④采用专用保护渣，保护渣熔点1030～1100℃、粘度1.5～2.5Pa·S；
⑤中间包钢水温度控制在1443～1453℃、过热度30～40℃；
⑥结晶器冷却水流量：95～120m3/h；二冷采用自动配水，比水量0.5～0.6L/kg；结晶器电磁搅拌参数为：频率3～5Hz，电流250～350A；
⑦末端电磁搅拌参数为：频率13～18Hz，电流100～250A；
⑧连铸机拉速控制在1.9±0.2m/min，保证进拉矫机之前铸坯角部温度范围控制在1000～1100℃；
⑨矫直压力60～90bar；
⑩铸坯下线后缓冷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法生产的高锰钢化学成分质量百分比为：C：0.7～1.0；Si：≤0.80；Mn：13.0～20.0；P：≤0.045；S：≤0.03；Ni：0.04～0.3；Cr:0.05～0.25；Cu：0.05～0.25，余量为Fe和不可避免杂质。
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