CN109722502B

CN109722502B - 一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法

Info

Publication number: CN109722502B
Application number: CN201811510191.0A
Authority: CN
Inventors: 邹春锋; 王中学; 韩蕾蕾; 李四军
Original assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: CN109722502A

Abstract

本发明公开了一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法，具体包括以下步骤：1)LF炉进站后，加入碳化钙60～100kg/炉、硅钙钡20～40kg/炉、氟化钙100～150kg/炉进行脱氧造渣，同时通入强氩气搅拌1～2min，然后提温化渣作业；钢包顶渣达到黄白渣要求后，通入强氩气搅拌1～2min，然后取成分样1；在成分样1结果之后进行合金化，合金化过程通入强氩气搅拌2～3min，同时喂入硼线，硼含量控制在0.0012～0.0017％。2)浇注拉速为0.90～0.96m/min；保护渣为含硼钢保护渣。本发明提高了含硼钢异形坯铸坯质量的稳定性，解决了含硼钢腹板裂纹等表面质量问题，铸坯质量合格率提升到99.99％以上，为轧钢侧提供较好的坯料。

Description

一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金炼钢领域，具体涉及一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法。

背景技术

异形坯连铸机因其独有特殊形状特性，在浇注微合金钢种时铸坯表面质量的稳定成为钢企研究工作者攻克的重大难题。异形坯连铸机断面复杂，钢水冷却不均匀，铸坯在浇注凝固过程中所受的热应力、拉坯力、娇直力、摩擦力等因素影响较大，在浇注微合金化钢水时铸坯的表面质量控制难度较大，同样钢水的纯净度及氮含量情况直接影响到合金化钢种在异形坯连铸机的组织均匀性及表面质量的稳定性。

大H型钢作为国内建筑、桥梁等行业主要钢铁材料。因其使用性能指标及产品成本都优于板材焊接材，近几年其多品种的开发如雨后春笋呈现爆发式的出现，但同样在研发过程中存在较多铸坯表面腹板裂纹等质量问题，直接影响到铸坯及轧材的合格率及生产效率。给钢铁企业在异形铸坯钢种的开发及质量提升带来了较大阻力。攻克此类国内难点问题，对异形坯产能提升、品种提档升级及产线的效率都具有较大的实际意义。

因此，亟需一种能够克服上述缺陷的含硼钢在异形坯的冶炼方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法。本发明从含硼钢钢水的纯净度、连铸机浇注方式两方面提出技术解决方案。利用快速成渣、硼元素精准控制、氮含量控制技术、全保护浇注方式来稳定钢水的质量；大H型钢连铸机采用低拉速、高碱度保护渣方式来稳定钢水的均匀凝固。本发明提高了含硼钢异形坯铸坯质量的稳定性，解决了含硼钢腹板裂纹等表面质量问题，铸坯质量合格率提升到99.99％以上，为轧钢侧提供较好的坯料。

本发明提供一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法，所述方法包括以下步骤：

1)LF精炼炉钢水冶炼

①LF炉进站后，加入碳化钙60～100kg/炉、硅钙钡20～40kg/炉、氟化钙100～150kg/炉进行脱氧造渣，同时通入强氩气搅拌，搅拌时间控制在1～2min，然后通电提温化渣作业；

②钢包顶渣达到黄白渣要求后，通入强氩气搅拌，搅拌时间控制在1～2min，然后取成分样1分析；

③在成分样1结果分析之后进行合金化，合金化过程通入强氩气搅拌，搅拌时间控制在2～3min，同时喂入硼线；

2)异形坯连铸机钢水浇注

①钢水精炼完后，在异形坯连铸机大包回转台进行浇注；

②连铸机保护渣采用含硼钢专用高碱度保护渣，保护渣碱度CaO/SiO₂为1.3～1.50。

作为优选地，步骤1)中通电提温化渣作业时间为5～8min。

作为优选地，步骤1)中还包括出站钢包顶渣碱度控制在2.3～3.5，软吹前氧含量控制在15ppm以内。

作为优选地，步骤1)中还包括强氩气搅拌压力为1.3～1.5Mpa，总氩气搅拌时间控制在7min以内。

作为优选地，步骤1)中合金化是指对钢水成分进行调整，以满足钢种成分设计要求，通常加入硅铁、中锰等合金进行合金化，另外部分易氧化微量元素采用合金包芯线方式进行成分调整，例如本发明中的硼线。

作为优选地，步骤1)中对钢水硼元素进行精准控制，硼元素采用硼线方式喂入，喂线速率为3.0～3.5m/s，硼含量控制在0.0012～0.0017％。

作为优选地，步骤1)中成分样1是指LF精炼炉第一次取成分样。

作为优选地，步骤2)中连铸机浇注拉速按照偏低拉速浇注模式，拉速控制在0.90～0.96m/min。

作为优选地，所述含硼钢专用高碱度保护渣化学成分质量百分比为：SiO₂ 26.7～28.5％；CaO 35.45～38.85％；CaO/SiO₂ 1.3～1.50；Al₂O₃ 5.48～6.56％；C 14.26～15.37％；MgO 1.58～2.87％。

作为优选地，异形坯连铸机浇注方式采用大包长水口、中间包滑块与套管的全保护模式。

进一步优选地，一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法，所述方法包括以下步骤：

1)LF炉进站后，加入碳化钙60～100kg/炉、硅钙钡20～40kg/炉、氟化钙100～150kg/炉进行脱氧造渣，同时通入强氩气搅拌1～2min，然后通电提温化渣作业，时间控制在5～8min；在钢包顶渣达到黄白渣要求后，通入强氩气进行搅拌，搅拌时间控制在1～2min，然后取成分样1；在成分样1结果分析之后，进行合金化作业，同时喂入硼线，合金化过程通入强氩气搅拌，搅拌时间控制在2～3min；然后通电进行温度微调，钢水温度合适后，对钢水进行钙化、软吹作业；

2)严格控制精炼过程的搅拌时间，总搅拌时间控制在7min以内，同时确保冶炼过程钢包内处于微正压状态，进一步减少精炼过程的增氮量；

3)对钢水硼元素进行精准控制，硼元素采用硼线方式喂入，喂线速率为3.0～3.5m/s，硼含量控制在0.0012～0.0017％；

4)钢水精炼完后，在连铸机大包回转台进行浇注，异形坯连铸机浇注方式采用大包长水口、中间包滑块与保护套管的全保护模式，减少了钢水的二次氧化，提高钢水的纯净度；

5)连铸机浇注拉速按照偏低拉速浇注模式，拉速控制在0.90～0.96m/min，确保了浇注铸坯的均匀凝固；

6)连铸机保护渣采用含硼钢专用高碱度保护渣，保护渣碱度CaO/SiO₂为1.3～1.50，利用高碱度提高保护渣的析晶率，进而减少钢水在结晶器内的传热系数，稳定初生坯壳的均匀性；

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明从含硼钢腹板裂纹出现的机理出发，通过腹板裂纹处的电镜、能谱分析，追根朔源，找出了钢水质量、浇注方式对腹板裂纹的影响参数，并对工艺存在的复杂问题进行关键参数优化，规避造成腹板裂纹的所有影响参数，并优化保护渣等重点参数的性能指标，提升钢水的质量、异形坯凝固的均匀性，减少不同条件下冶炼的质量波动，稳定操作的标准化，进而为轧钢侧提供优质的铸坯。

本发明依据大H型钢特有形状，受多种影响因素在腹板R角位置易产生裂纹缺陷，同时在含硼钢凝固过程中氮化硼在晶界处析出弱化了连铸坯组织的连续性及强度，以及钢水夹杂物的数量加剧了异形坯连铸机的表面裂纹的产生机率，系统思考，全面优化炼钢侧存在的工艺不稳定性参数。

本发明摸索验证了炼钢侧关键环节的工艺，从钢水在LF精炼的脱氧造渣、控制增氮、硼元素的控制、浇注保护多方面技术方式来提高钢水的纯净度，为钢水的均匀凝固及组织均匀提供较好的条件；同时连铸机强化初生坯壳的均匀性，研究保护渣传热性能指标的匹配性以及拉速的适度控制，达到了控制铸坯表面质量的良好效果。

具体实施方式

本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

下面从具体实施实例对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明局限在实施实例描述的范围之内。

实施例1

一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法。本发明从含硼钢钢水的纯净度、连铸机浇注方式两方面提出技术解决方案。LF精炼炉利用快速成渣、硼元素精准控制、氮含量控制技术方式来稳定钢水的质量；大H型钢连铸机采用全保护浇注、低拉速、高碱度保护渣方式来稳定钢水的均匀凝固。本发明提高了含硼钢异形坯铸坯质量的稳定性，解决了含硼钢腹板裂纹等表面质量问题，铸坯质量合格率提升到99.99％以上，为轧钢侧提供较好的铸坯原料。

一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法，所述方法包括以下步骤：

1)LF炉进站后，加入碳化钙60～100kg/炉、硅钙钡20～40kg/炉、氟化钙100～150kg/炉进行脱氧造渣，同时通入强氩气搅拌1～2min，然后通电提温化渣作业，时间控制在5～8min；在钢包顶渣达到黄白渣要求后，通入强氩气进行搅拌，搅拌时间控制在1～2min，然后取成分样1；在成分样1结果分析回来后，进行合金化作业，同时喂入硼线，合金化过程通入强氩气搅拌，搅拌时间控制在2～3min；然后通电进行温度微调，钢水温度合适后，对钢水进行钙化、软吹作业；

2)严格控制精炼过程的搅拌时间，强氩气搅拌压力为1.3～1.5Mpa，总氩气搅拌时间控制在7min以内，同时确保冶炼过程钢包内处于微正压状态，进一步减少精炼过程的增氮量；

3)对钢水成分进行精准控制，硼元素采用硼线方式喂入，喂线速率为3.0～3.5m/s，硼含量控制在0.0012～0.0017％；

4)钢水精炼完后，在大包回转台进行浇注，异形坯连铸机浇注方式采用大包长水口、中间包滑块与保护套管的全保护模式，减少了钢水的二次氧化；

5)连铸机浇注拉速按照偏低拉速浇注模式，拉速控制在0.90～0.96m/min，确保了浇注铸坯的均匀凝固。

6)连铸机保护渣采用高碱度保护渣，保护渣碱度CaO/SiO₂为1.3～1.50，利用高碱度提高保护渣的析晶率，减少钢水在结晶器内的传热系数，稳定初生坯壳的均匀性；

优选地，所述保护渣化学成分质量百分比为：SiO₂ 26.7～28.5％；CaO 35.45～38.85％；CaO/SiO2 1.3～1.50；Al₂O₃ 5.48～6.56％；C 14.26～15.37％；MgO 1.58～2.87％。

实施例2

冶炼钢种为SS400-B1，炉号H182-08533，连铸机断面BB1(555*440*90)，进站温度1552℃，氧14ppm；进站加入碳化钙70kg、硅钙钡20kg、氟化钙100kg进行脱氧造渣，同时通入强氩气搅拌1.5min，搅拌压力为1.5Mpa，然后通电提温化渣作业，时间为7min；在取成分样1前搅拌1.5min，搅拌压力为1.3Mpa，精炼样1成分前钢包顶渣为白渣；在成分样1结果分析回来后，配加中锰、硅铁合金化，同时喂入硼线30m，喂入速度设定3.0m/s，合金化时搅拌2min，搅拌压力为1.3Mpa；然后进行提温微调作业，软吹前定氧为10ppm。终点硼成分为：B：0.0016％。

钢水精炼完后，在大包回转台进行浇注，异形坯连铸机浇注方式采用大包长水口、中间包滑块与保护套管的全保护模式；连铸机浇注拉速为0.93～0.95m/min；连铸机保护渣采用高碱度保护渣，保护渣碱度CaO/SiO₂为1.50，加入方式采用自动加渣器均匀加入。

该炉次铸坯全部落地，逐支进行腹板R角、腹板中间位置火焰清理作业，铸坯表面光滑，未发现腹板裂纹出现；所有铸坯发送至型钢厂进行轧制，轧材表面质量正常。

实施例3

冶炼钢种为SS400-B1，炉号H183-08424，连铸机断面BB1(555*440*90)，进站温度1561℃，氧22ppm；进站加入碳化钙80kg、硅钙钡30kg、氟化钙120kg进行脱氧造渣，同时通入强氩气搅拌2.0min，搅拌压力为1.5Mpa，然后通电提温化渣作业，时间为6min；成分样1前搅拌1.5min，搅拌压力为1.3Mpa，精炼第一次取成分分析样前钢包顶渣为白渣；在成分样1结果分析回来后，配加中锰、硅铁合金化，同时喂入硼线32m，喂入速度设定3.0m/s，合金化时搅拌2min，搅拌压力为1.3Mpa；然后进行提温微调作业，软吹前定氧为7ppm。终点硼成分为：B 0.0017％。

从发明实施结果来看，异形坯冶炼含硼钢时，连铸机铸坯质量较好，异形坯腹板清理均未见裂纹的出现，所有铸坯轧制后质量正常，未见裂纹等表面质量缺陷，完全符合客户技术标准需求。

采用本发明在大H型钢进行含硼钢冶炼，实际应用效果明显。解决了异形坯冶炼硼元素微合金化品种出现的国内突出难点问题，在精炼、浇注工序实施验证了新技术的应用效果，剖析困扰异形坯品种提档升级、产线效率等技术瓶颈问题；同时含硼钢专用保护渣的开发应用对新品种质量管控提供了较好的思路、新方向；还有在控制异形坯腹板裂纹的研究领域增添了炼钢侧重要研究成果。本发明即提高了钢企的信誉度又为客户提供了稳定的产品。

本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种防止含硼钢在异形坯腹板出现裂纹的冶炼方法，包括以下步骤：

1)LF精炼炉钢水冶炼

③在成分样1结果分析之后进行合金化，合金化过程通入强氩气搅拌，搅拌时间控制在2～3min，同时喂入硼线；硼含量控制在0.0012～0.0017％；其中，总强氩气搅拌时间控制在7min以内；

2)异形坯连铸机钢水浇注

①钢水精炼完后，在异形坯连铸机大包回转台进行浇注；其中，异形坯连铸机浇注方式采用大包长水口、中间包滑块与套管的全保护模式；

②连铸机保护渣采用含硼钢专用高碱度保护渣，保护渣碱度CaO/SiO₂为1.3～1.50，连铸机浇注拉速控制在0.90～0.96m/min；

所述含硼钢专用高碱度保护渣化学成分质量百分比为：SiO₂ 26.7～28.5％；CaO35.45～38.85％；Al₂O₃ 5.48～6.56％；C 14.26～15.37％；MgO 1.58～2.87％。

2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，步骤1)中通电提温化渣作业时间为5～8min。

3.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，步骤1)中还包括，出站钢包顶渣碱度控制在2.3～3.5，软吹前氧含量控制在15ppm以内。

4.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，步骤1)中强氩气搅拌压力为1.3～1.5Mpa。

5.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，步骤1)中成分样1是指LF精炼炉第一次取成分样。

6.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，步骤1)硼元素采用硼线方式喂入，喂线速率为3.0～3.5m/s。