CN109794589A - 一种预防csp连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法 - Google Patents

Abstract

一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，包括连铸中间包钢水窄成分控制、连铸开浇时中间包浸入水口与结晶器的对中控制、浇钢时热流比的控制和连铸保护渣优化控制；所述连铸中间包钢水窄成分控制是对浇注钢水的化学成分进行精准控制，其中，低碳钢系列C≤0.065wt%，中碳钢系列C≥0.17wt%；所述浇钢时热流比控制要求浇钢过程中，低碳钢结晶器热流比在80%‑90%，中碳钢结晶器热流比在85%‑95%；所述连铸保护渣优化控制是保证浇钢过程中结晶器弯月面处保护渣液渣层厚度4‑8mm；本发明可有效杜绝CSP连铸坯纵裂缺陷。

Description

一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法。

背景技术

CSP（contract strip production）即为紧凑式板带生产工艺，是由德国施罗曼•西马克（SMS）公司研究开发。CSP连铸技术的主要特点就是采用立弯式铸机、漏斗形结晶器，宽厚比大，坯壳在凝固过程中具有变形大、拉速高、冷却强、凝固速度快等特点，这些特点使薄板坯可以获得较好的内部质量，但容易造成CSP连铸坯在凝固过程中对纵裂缺陷更为敏感，经常发生铸坯表面纵裂缺陷问题。

纵裂缺陷是铸坯表面缺陷中最为常见的缺陷之一，主要发生在铸坯表面中心部位和宽面1/4处，其原因为初生坯壳下行时产生几何变形而承受挤压应力，同时又受钢水静压力、铜板摩擦力和拉应力的综合作用，当这些综合作用力的合力值大于铸坯高温临界强度时即出现初生细小的枝晶间裂纹，在二冷区强冷作用下延展扩大为宏观裂纹。特别是薄板坯连铸生产工艺，铸坯不能离线清理，而是直接进入加热炉后步入轧制工序，如果铸坯产生纵裂缺陷将直接影响卷板表面质量，严重时导致卷板报废，更为严重则引发连铸纵裂漏钢事故，导致正常生产秩序终止，对生产和设备带来严重的危害。

因此，如何预防CSP连铸坯纵裂缺陷成为业内急需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法。

解决上述技术问题的技术方案为：

一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，包括：连铸中间包钢水窄成分控制、连铸开浇时中间包浸入水口与结晶器的对中控制、浇钢时热流比的控制和连铸保护渣优化控制；所述连铸中间包钢水窄成分控制是对浇注钢水的化学成分进行精准控制，其中，低碳钢系列C≤0.065wt%，中碳钢系列C≥0.17wt%；所述浇钢时热流比控制要求浇钢过程中，低碳钢结晶器热流比在80%-90%，中碳钢结晶器热流比在85%-95%；所述连铸保护渣优化控制是保证浇钢过程中结晶器弯月面处保护渣液渣层厚度4-8mm。

上述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，所述连铸中间包钢水窄成分控制要求保证S≤0.005wt%，Mn/S≥30，N≤50ppm；钢水过热度控制在15-40℃。

上述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，所述连铸开浇时中间包浸入水口与结晶器的对中控制是指中间包浸入水口与结晶器漏斗区纵向偏差≤2mm，横向偏差≤5mm；并保证浸入水口升降速度控制在6-7mm/65min，通过减缓浇钢过程中浸入水口升降速度梯度缩短非稳态时间。

上述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，所述浇钢时热流比控制要求浇钢过程中，低碳钢结晶器热流比在80%-90%，中碳钢结晶器热流比在85%-95%，同时保证结晶器铜板各区域温度差≤10℃，提高结晶器各面铜板的冷却均匀性。

上述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，所述连铸保护渣优化控制，保证浇钢过程中结晶器弯月面处保护渣液渣层厚度4-8mm，渣耗量0.3-0.5kg/t，碱度控制在1.05-1.25。

上述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，连铸过程中稳定拉速与中间包温度相匹配，浇钢过程中拉速控制在3.8-4.2m/min，恒拉速率≥96%。

上述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，包括连铸中间包浸入水口对中装置的开发，该装置用于连铸开浇时调整整个中间包浸入水口与结晶器整体的左右前后对中，保证浸入水口流出钢水在结晶器内流场的稳定性和均匀性；该简易装置包括T型调节架Ⅰ和T型调节架Ⅱ，T型调节架Ⅰ的横杆两端垂直固定2根横向对中杆，2根横向对中杆之间的垂直距离与浸入水口的宽度相匹配；T型调节架Ⅱ的横杆两端垂直固定2根纵向对中杆，2根纵向对中杆之间的垂直距离与结晶器漏斗区两个前后宽面铜板之间的垂直距离相匹配；T型调节架Ⅱ的纵杆手柄Ⅱ与一根横向对中杆垂直固定。

上述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，所述连铸中间包浸入水口对中装置的对中调节方法为：调整T型调节架Ⅰ的纵杆手柄Ⅰ，使2根横向对中杆与浸入水口的左右边相切，然后移动微调中间包车使纵杆手柄Ⅰ的轴线与结晶器漏斗区中线重合，保证浸入水口与结晶器左右横向对中；移动微调中间包车使T型调节架Ⅱ的2根纵向对中杆与结晶器漏斗区两个前后宽面铜板相切，保证中间包浸入水口纵向前后对中，从而保证了整个中间包浸入水口与结晶器整体的左右前后对中，保证了浸入水口流出钢水在结晶器内的流场稳定和均匀性。

本发明设计思路为：

本发明中间包钢水成分窄成分控制，主要在于通过控制钢水化学成分C，使其成分避开包晶区、亚包晶区；因为包晶区附近伴随较大的线收缩，易使结晶器内形成的初始坯壳厚度不均，在热应力作用下容易在坯壳薄弱处产生裂纹，坯壳出结晶器后受二冷喷水激冷，使裂纹扩展，甚至纵裂漏钢；Mn/S控制主要是由于S在钢液中的溶解度小，且易与Fe形成FeS，FeS与FeO在晶界产生985℃低熔点的热脆性共晶化合物FeO-FeS，即所谓的热脆，所以S的质量分数越高，初生坯壳的承受能力越小，在钢水静压力、摩擦力以及热应力的共同作用下，越容易形成细小的微小裂纹源；而当含有足够的Mn时，Mn与S结合成MnS，以棒状形式分散在奥氏体基体里，能够提高基体强度；

合适的钢水过热度可以得到合适的铸坯初生坯壳厚度，如果温度过高坯壳较薄，过低则钢水流动性差，且影响保护渣熔化性能变差，引起纵裂缺陷；本发明经过大量实验，将钢水过热度控制在15-40℃较为合适；

热流比控制可保证热流稳定，提升传热均匀性从而保证连铸坯坯壳厚度均匀；

浸入水口的对中可以防止出水口钢水的偏流，影响结晶器流场导致的坯壳不均；

保护渣碱度的提高，可以提高结晶器保护渣的结晶率，得到降低热传导缓冷的作用，减少裂纹发生。

本发明的有益效果为：

1.本发明通过CSP连铸中间包钢水成分窄成分控制，保证合格优质的钢水，有效预防连铸坯纵裂缺陷的同时，提高了产品质量，实现了高品质无缺陷连铸坯生产；

2.本发明结合薄板坯连铸机的设备特点，开发出连铸中间包浸入水口对中装置，在设备和操作工艺方面通过优化，降低了铸坯纵裂缺陷，使连铸整体工艺控制水平提升，对整个生产起到了促进作用。

附图说明

图1为实施例1带钢产品图；

图2为实施例2带钢产品图；

图3为实施例3带钢产品图；

图4为连铸中间包浸入水口对中装置主视图；

图5为连铸中间包浸入水口对中装置侧视图；

图中标记为：漏斗形结晶器1、浸入水口2、结晶器漏斗区中线3、T型调节架Ⅰ4、T型调节架Ⅱ5、横向对中杆6、纵向对中杆7、纵杆手柄Ⅰ8、中间包车9、结晶器宽面铜板10、纵杆手柄Ⅱ11。

具体实施方式

本发明首先保证连铸中间包钢水化学成分窄成分控制，其次主要做好连铸中间包浸入水口对中，保证热流比，连铸恒拉速率控制及保护渣碱度优化控制，实现铸坯纵裂缺陷的有效控制。

以下通过具体实施例对本发明做进一步阐述。

实施例1

一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其步骤包括：

1）连铸浇注中间包钢水化学成分重量百分比：低碳钢系列C：0.065%、 S：0.005%、Mn/S：30、N：50ppm；钢水过热度△T：40℃；

2）其次保证连铸中间包浸入水口对中，纵向偏差2mm，横向5mm，同时保证升降速控制在7mm/65min，减缓浸入水口升降的速度梯度，缩短非稳态时间；

3）浇注过程中，通过调整结晶器窄侧铜板倾斜度，使锥度控制在4.5%，锥度为结晶器上口宽度减去下口的宽度除以结晶器长度，保证结晶器热流比80%，同时提高结晶器四面铜板的冷却均匀性，温度差10℃；

4）连铸机浇注拉速控制在4.2m/min，恒拉速率：96%；

5）连铸机浇注过程中保护渣优化控制，保证结晶器弯月面处保护渣液渣层厚度8mm，渣耗量0.5kg/t,碱度控制在1.05；

经检测跟踪，未产生卷板纵裂缺陷问题。

实施例2

一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其步骤：

1）连铸浇注中间包钢水化学成分重量百分比：中碳钢系列C：0.17%、 S：0.004%、Mn/S：35、N：45ppm；钢水过热度△T：35℃；

2）其次保证连铸中间包浸入水口对中，纵向偏差0mm，横向0mm，同时保证升降速控制在6mm/65min，减缓浸入水口升降的速度梯度，缩短非稳态时间；

3）浇注过程中，通过调整结晶器窄侧铜板倾斜度，使锥度控制在5.5%，锥度为结晶器上口宽度减去下口的宽度除以结晶器长度，保证结晶器热流比95%，同时提高结晶器四面铜板的冷却均匀性，温度差6℃；

4）连铸机浇注拉速控制在3.8m/min，恒拉速率：98%；

5）连铸机浇注过程中保护渣优化控制，保证结晶器弯月面处保护渣液渣层厚度4mm，渣耗量0.3kg/t,碱度控制在1.25。

经检测跟踪，未产生卷板纵裂缺陷问题。

实施例3

一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其步骤：

1）连铸浇注中间包钢水化学成分重量百分比：低碳钢系列C：0.04%、 S：0.003%、Mn/S：40、N：40ppm；钢水过热度△T：30℃；

2）其次保证连铸中间包浸入水口对中，纵向偏差1mm，横向2.5mm，同时保证升降速控制在6.5mm/65min,减缓浸入水口升降的速度梯度，缩短非稳态时间；

3）浇注过程中，通过调整结晶器窄侧铜板倾斜度，使锥度控制在5%，锥度为结晶器上口宽度减去下口的宽度除以结晶器长度，保证结晶器热流比90%，同时提高结晶器四面铜板的冷却均匀性，温度差2℃；

4）连铸机浇注拉速控制在3.8m/min，恒拉速率：100%；

5）连铸机浇注过程中保护渣优化控制，保证结晶器弯月面处保护渣液渣层厚度6mm，渣耗量0.4kg/t,碱度控制在1.15。

经检测跟踪，未产生卷板纵裂缺陷问题。

Claims (8)

1.一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其特征在于：包括连铸中间包钢水窄成分控制、连铸开浇时中间包浸入水口与结晶器的对中控制、浇钢时热流比的控制和连铸保护渣优化控制；所述连铸中间包钢水窄成分控制是对浇注钢水的化学成分进行精准控制，其中，低碳钢系列C≤0.065wt%，中碳钢系列C≥0.17wt%；所述浇钢时热流比控制要求浇钢过程中，低碳钢结晶器热流比在80%-90%，中碳钢结晶器热流比在85%-95%；所述连铸保护渣优化控制是保证浇钢过程中结晶器弯月面处保护渣液渣层厚度4-8mm。

2.如权利要求1所述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其特征在于：所述连铸中间包钢水窄成分控制要求保证S≤0.005wt%，Mn/S≥30，N≤50ppm；钢水过热度控制在15-40℃。

3.如权利要求1所述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其特征在于：所述连铸开浇时中间包浸入水口与结晶器的对中控制是指中间包浸入水口与结晶器漏斗区纵向偏差≤2mm，横向偏差≤5mm；并保证浸入水口升降速度控制在6-7mm/65min，通过减缓浇钢过程中浸入水口升降速度梯度缩短非稳态时间。

4.如权利要求1所述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其特征在于：所述浇钢时热流比控制要求浇钢过程中，低碳钢结晶器热流比在80%-90%，中碳钢结晶器热流比在85%-95%，同时保证结晶器铜板各区域温度差≤10℃，提高结晶器各面铜板的冷却均匀性。

5.如权利要求1所述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其特征在于：所述连铸保护渣优化控制，保证浇钢过程中结晶器弯月面处保护渣液渣层厚度4-8mm，渣耗量0.3-0.5kg/t，碱度控制在1.05-1.25。

6.如权利要求1所述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其特征在于：连铸过程中稳定拉速与中间包温度相匹配，浇钢过程中拉速控制在3.8-4.2m/min，恒拉速率≥96%。

7.如权利要求1所述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其特征在于：它还包括连铸中间包浸入水口对中装置的开发，该装置用于连铸开浇时调整整个中间包浸入水口与结晶器整体的左右前后对中，保证浸入水口流出钢水在结晶器内流场的稳定性和均匀性；该简易装置包括T型调节架Ⅰ和T型调节架Ⅱ，T型调节架Ⅰ的横杆两端垂直固定2根横向对中杆，2根横向对中杆之间的垂直距离与浸入水口的宽度相匹配；T型调节架Ⅱ的横杆两端垂直固定2根纵向对中杆，2根纵向对中杆之间的垂直距离与结晶器漏斗区两个前后宽面铜板之间的垂直距离相匹配； T型调节架Ⅱ的纵杆手柄Ⅱ与一根横向对中杆垂直固定。

8.如权利要求7所述的一种预防CSP连铸坯纵裂缺陷的工艺控制方法，其特征在于：所述连铸中间包浸入水口对中装置的对中调节方法为：调整T型调节架Ⅰ的纵杆手柄Ⅰ，使2根横向对中杆与浸入水口的左右边相切，然后移动微调中间包车使纵杆手柄Ⅰ的轴线与结晶器漏斗区中线重合，保证浸入水口与结晶器左右横向对中；移动微调中间包车使T型调节架Ⅱ的2根纵向对中杆与结晶器漏斗区两个前后宽面铜板相切，保证中间包浸入水口纵向前后对中，从而保证了整个中间包浸入水口与结晶器整体的左右前后对中，保证了浸入水口流出钢水在结晶器内的流场稳定和均匀性。