CN110576163B - 一种大断面连铸圆坯生产高碳锰铬钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法，所述方法包括:计算连铸圆坯内钢液的液芯长度；获得连铸机的铸流电搅和末端电搅的位置信息；根据所述连铸圆坯内钢液的液芯长度与铸流电搅和末端电搅的位置信息，设置电磁搅拌工艺参数；计算实际钢水过热度；根据所述连铸圆坯断面尺寸和所述实际钢水过热度，控制连铸圆坯拉速，使得所述连铸圆坯内部液态金属比例达到预定值；按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌；将所述连铸圆坯热送加热炉或入缓冷坑进行缓冷。达到了降低连铸坯中心C偏析，杜绝铸坯低倍白亮带，改善了内部疏松、缩孔、内裂等缺陷，提高了铸坯低倍质量的技术效果。

Description

一种大断面连铸圆坯生产高碳锰铬钢的方法
技术领域
本发明涉及高碳锰铬钢连铸圆坯的轧制技术领域，尤其涉及一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法。
背景技术
高碳锰铬钢主要是指碳含量在0.8％以上、锰铬含量也高的钢种，具体有轴承钢、工具钢、弹簧钢、帘线钢、桥梁缆索钢、特殊(军工)钢等品种。然而由于高碳锰铬钢种的易偏析元素C、Mn、Cr等含量高，在连铸结晶时固有的钢坯中心C偏析、夹杂物MnS偏析、疏松、内裂等冶金缺陷无法消除。同时，大断面圆坯连铸设备没有末端轻压下，也不利于圆钢坯内部疏松、缩孔、内裂、偏析等缺陷的改善。
发明内容
本发明实施例通过提供一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法，解决了现有技术中由于高碳锰铬钢的易偏析元素C、Mn、Cr等含量高，从而造成在连铸结晶时固有的钢坯中心C偏析、夹杂物MnS偏析、疏松、缩孔、内裂等冶金缺陷无法消除的技术问题。达到了降低连铸坯中心C偏析，杜绝铸坯低倍白亮带，改善了内部疏松、缩孔、内裂等缺陷，提高了铸坯低倍质量的技术效果。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法，所述方法包括:计算连铸圆坯内钢液的液芯长度；获得连铸机的铸流电搅和末端电搅的位置信息；根据所述连铸圆坯内钢液的液芯长度与铸流电搅和末端电搅的位置信息，设置电磁搅拌工艺参数；计算实际钢水过热度；根据所述连铸圆坯断面尺寸和所述实际钢水过热度，控制连铸圆坯拉速，使得所述连铸圆坯内部液态金属比例达到预定值；按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌；将所述连铸圆坯热送加热炉或入缓冷坑进行缓冷。
优选的，所述计算连铸圆坯内钢液的液芯长度，包括：获得钢种成分和连铸圆坯断面尺寸；获得预设冷却强度、预设钢水过热度和预设拉速；根据所述钢种成分、所述连铸圆坯断面尺寸、所述预设冷却强度、预设钢水过热度和预设拉速，计算连铸圆坯内钢液的液芯长度。
优选的，所述连铸圆坯断面尺寸范围为Φ500～900mm。
优选的，所述计算实际钢水过热度，包括：在钢包上连铸旋转台架前，对所述钢包内的钢液进行测温，获得钢液实测温度；根据所述钢液实测温度，计算实际钢水过热度。
优选的，所述在钢包上连铸旋转台架前，对所述钢包内的钢液进行测温，获得钢液实测温度，包括：将所述钢包套长水口并开启氩气保护，开浇；当中包钢水液面上升至第一高度时，中包各流逐步开浇；当大包开浇至1/5时，开始对所述中包进行测温，获得钢液实测温度。
优选的，所述第一高度为350mm。
优选的，所述当大包开浇至1/5时，开始对所述中包进行测温，获得钢液实测温度，包括：在对所述中包测温时，连浇炉号的测温间隔为1/5钢水量。
优选的，所述当大包开浇至1/5时，开始对所述中包进行测温，获得钢液实测温度，包括：在对所述中包测温时，每个连浇炉号的测温次数为5次。
优选的，所述实际钢水过热度的取值范围为15～35℃。
优选的，所述连铸圆坯拉速的取值范围为0.07～0.60m/min。
优选的，所述按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌，包括：按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅和末端电搅。
优选的，所述按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅和末端电搅，包括：铸流电搅的取值范围为500～800A/3～6Hz。
优选的，所述按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅和末端电搅，包括：末端电搅的取值范围为900～1200A/4～8Hz。
优选的，所述按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌，还包括：按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅。
优选的，所述按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅，包括：铸流电搅的取值范围为500～800A/3～6Hz。
优选的，所述连铸圆坯内部液态金属比例的预定值为25％～40％。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例通过提供一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法，所述方法包括:计算连铸圆坯内钢液的液芯长度；获得连铸机的铸流电搅和末端电搅的位置信息；根据所述连铸圆坯内钢液的液芯长度与铸流电搅和末端电搅的位置信息，设置电磁搅拌工艺参数；计算实际钢水过热度；根据所述连铸圆坯断面尺寸和所述实际钢水过热度，控制连铸圆坯拉速，使得所述连铸圆坯内部液态金属比例达到预定值；按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌；将所述连铸圆坯热送加热炉或入缓冷坑进行缓冷。通过预先计算不同钢种成分、断面尺寸和过热度的高碳锰铬钢铸坯内部液芯长度，设置最佳连铸工艺参数，再通过控制拉速，利用电磁搅拌加强铸坯内部液态金属的流动及循环，解决了现有技术中由于高碳锰铬钢的易偏析元素C、Mn、Cr等含量高，从而造成在连铸结晶时固有的钢坯中心C偏析、夹杂物MnS偏析、疏松、缩孔、内裂等冶金缺陷无法消除的技术问题。达到了降低连铸坯中心 C偏析，杜绝铸坯低倍白亮带，改善了内部疏松、缩孔、内裂等缺陷，提高了铸坯低倍质量的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法，解决了现有技术中由于高碳锰铬钢的易偏析元素C、Mn、Cr等含量高，从而造成在连铸结晶时固有的钢坯中心C偏析、夹杂物MnS偏析、疏松、缩孔、内裂等冶金缺陷无法消除的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案总体思路如下：通过计算连铸圆坯内钢液的液芯长度；获得连铸机的铸流电搅和末端电搅的位置信息；根据所述连铸圆坯内钢液的液芯长度与铸流电搅和末端电搅的位置信息，设置电磁搅拌工艺参数；计算实际钢水过热度；根据所述连铸圆坯断面尺寸和所述实际钢水过热度，控制连铸圆坯拉速，使得所述连铸圆坯内部液态金属比例达到预定值；按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌；将所述连铸圆坯热送加热炉或入缓冷坑进行缓冷。通过预先计算不同钢种成分、断面尺寸和过热度的高碳锰铬钢铸坯内部液芯长度，设置最佳连铸工艺参数，再通过控制拉速，利用电磁搅拌加强铸坯内部液态金属的流动及循环，达到了降低连铸坯中心C偏析，杜绝铸坯低倍白亮带，改善了内部疏松、缩孔、内裂等缺陷，提高了铸坯低倍质量的技术效果。
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
图1为本发明实施例中一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括：
步骤110：计算连铸圆坯内钢液的液芯长度；
进一步的，所述计算连铸圆坯内钢液的液芯长度，包括：获得钢种成分和连铸圆坯断面尺寸；获得预设冷却强度、预设钢水过热度和预设拉速；根据所述钢种成分、所述连铸圆坯断面尺寸、所述预设冷却强度、预设钢水过热度和预设拉速，计算连铸圆坯内钢液的液芯长度。
进一步的，所述连铸圆坯断面尺寸范围为Φ500～900mm。
具体而言，本发明实施例首先通过获取不同钢种成分、不同连铸圆坯断面尺寸，再预设冷却强度、钢水过热度和相应的拉速，预先计算出连铸圆坯内部钢液的液芯长度，其中，当所述连铸圆坯断面尺寸范围为Φ500～900mm 时，通过所述方法生产的大断面高碳锰铬钢连铸圆坯中心C偏析指数处于合格范围内，改善了内部疏松、缩孔、内裂等缺陷，提高了铸坯低倍质量。
步骤120：获得连铸机的铸流电搅和末端电搅的位置信息；
步骤130：根据所述连铸圆坯内钢液的液芯长度与铸流电搅和末端电搅的位置信息，设置电磁搅拌工艺参数；
具体而言，在计算出所述连铸圆坯内钢液的液芯长度之后，结合现有连铸机的铸流电搅和末端电搅的位置信息，在浇注连铸圆坯之前就要设置出最佳电磁搅拌工艺参数，在电磁搅拌的作用下，使得连铸圆坯内钢液成分、夹杂物以及能量均匀分布。
步骤140：计算实际钢水过热度；
进一步的，所述计算实际钢水过热度，包括：在钢包上连铸旋转台架前，对所述钢包内的钢液进行测温，获得钢液实测温度；根据所述钢液实测温度，计算实际钢水过热度。
进一步的，所述在钢包上连铸旋转台架前，对所述钢包内的钢液进行测温，获得钢液实测温度，包括：将所述钢包套长水口并开启氩气保护，开浇；当中包钢水液面上升至350mm时，中包各流逐步开浇；当大包开浇至1/5时，开始对所述中包进行测温，其中，连浇炉号的测温间隔为1/5钢水量，且每个连浇炉号的测温5次。
进一步的，所述实际钢水过热度的取值范围为15～35℃。
具体而言，在浇钢时，通过对钢液测温来计算实际钢水过热度，具体操作过程为：在钢包上连铸旋转台架前，就要对所述钢包内的钢液进行测温，首先将所述钢包套长水口并开启氩气保护，进行开浇；当中包钢水液面上升至350mm时，中包各流逐步开浇，并按规程进行开浇起步、起步提速；当大包开浇至1/5时，开始对所述中包进行测温，其中，连浇炉号的测温间隔为 1/5钢水量，且每个连浇炉号的测温5次，即每浇注1/5钢水量就测量一次钢液温度，记录钢液实测温度，并计算出所述实际钢水过热度，其中，所述实际钢水过热度的取值范围为15～35℃。
步骤150：根据所述连铸圆坯断面尺寸和所述实际钢水过热度，控制连铸圆坯拉速，使得所述连铸圆坯内部液态金属比例达到预定值；
步骤160：按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌；
步骤170：将所述连铸圆坯热送加热炉或入缓冷坑进行缓冷。
进一步的，所述连铸圆坯拉速的取值范围为0.07～0.60m/min。
进一步的，所述连铸圆坯内部液态金属比例的预定值为25％～40％。
进一步的，所述按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌，包括：按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅和末端电搅或铸流电搅；铸流电搅的取值范围为500～800A/3～6Hz；末端电搅的取值范围为900～1200A/4～8Hz。
具体而言，按照标准工艺流程启动结晶器震动、冷却、电搅、二冷段、拉矫机、火焰切割及出坯操作，其中，在相同连铸圆坯断面尺寸下，按照所述实际钢水过热度与所述连铸圆坯拉速相匹配的原则，根据计算出的所述实际钢水过热度，控制所述连铸圆坯拉速，其中，所述连铸圆坯拉速的取值范围为0.07～0.60m/min，然后按照所述电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌，使得经过铸流电搅或末端电搅时的连铸圆坯内部液态金属比例占25％～40％，最后将所述连铸圆坯热送加热炉或入缓冷坑进行缓冷即可，从而有效避免了钢液凝固时结晶加速、偏析加剧，进而有效改善铸坯内部疏松、缩孔、内裂等缺陷，提高了铸坯低倍质量。
实施例二
A钢(GCr15SiMn)成分：[C]：1.01％，[Si]：0.60％，[Mn]：1.15％， [Cr]：1.52％，[Ni]：0.04％，[Mo]：0.02％，其余为Cu、Ca、Al、Ti、Fe 和杂质P、S、As、Pb、Sn等。
表1 GCr15SiMn钢铸坯内部液芯长度(过热度：25℃)
Figure BDA0002219501100000081
按照项目进展，分别进行轴承钢GCr15SiMn冶炼Ф500mm、Ф600mm、Ф 800mm各一浇次，各浇次拉速暂定为0.40m/min、0.30m/min、0.15m/min。
钢包上连铸旋转台架前，测温；钢包套长水口并开氩气保护，开浇；中包钢水液面上升至350mm时，中包各流逐步开浇，并按规程进行开浇起步、起步提速；大包开浇1/5时，中包开始测温，连浇炉号测温间隔1/5钢水量，每炉测温5个，并计算钢水过热度如表2(100t钢水)。
表2 钢液实测温度及过热度
Figure BDA0002219501100000091
按照标准工艺流程启动结晶器震动、冷却、电搅、二冷段，逐渐到达铸流电磁搅拌位置。
Ф500mm圆坯的钢水过热度33～37℃，控制铸坯拉速0.39m/min，拉至11m 处开启铸流电搅：150A/6Hz；拉至17m处开启末端电搅：1200A/8Hz。因为过热度稍偏高，此时流经末端电搅处铸坯内部长度19.1m，铸坯内部液态金属比例占20.8％。
Ф600mm圆坯的钢水过热度18～20℃，控制铸坯拉速0.32m/min，拉至11m 处开启铸流电搅：150A/6Hz；拉至17m处开启末端电搅：1100A/8Hz。因为过热度稍偏低，此时流经末端电搅处铸坯内部长度22.9m，铸坯内部液态金属比例占44.9％。
Ф800mm圆坯的钢水过热度23～27℃，控制铸坯拉速0.15m/min，拉至11m 处开启铸流电搅：650A/5Hz。此时流经末端电搅处铸坯内部长度13m，铸坯内部液态金属比例占28.4％。
对通过铸流、末端电搅的钢坯按正常拉矫、火焰切割及出坯操作，并收集试样进行检测分析，结果见表3。
表3 GCr15SiMn钢检验结果
Figure BDA0002219501100000101
实施例三
B钢(特种钢HF-1)成分：[C]：1.04％，[Si]：0.80％，[Mn]：1.75％， [Cr]：0.52％，[Ni]：0.45％，[Mo]：0.22％，其余为Cu、Ca、Al、Ti、Fe 和杂质P、S、H、O、N气体等。
表4 特种钢HF-1铸坯内部液芯长度(过热度：25℃)
Figure BDA0002219501100000102
按照项目进展，分别进行特种钢HF-1冶炼Ф600mm、Ф900mm各一浇次，各浇次拉速暂定为0.30m/min、0.10m/min。
钢包上连铸旋转台架前，测温；钢包套长水口并开氩气保护，开浇；中包钢水液面上升至350mm时，中包各流逐步开浇，并按规程进行开浇起步、起步提速；大包开浇1/5时，中包开始测温，连浇炉号测温间隔1/5钢水量，每炉测温5个，并计算钢水过热度如表5(100t钢水)。
表5 钢液实测温度及过热度
Figure BDA0002219501100000111
按照标准工艺流程启动结晶器震动、冷却、电搅、二冷段，逐渐到达铸流电磁搅拌位置。
HF-1钢Ф600mm圆坯为开浇第一炉，其钢液温度较连浇炉高10℃，本试验的钢水过热度43～46℃，偏高，故控制铸坯拉速0.28m/min，拉至11m处开启铸流电搅：150A/6Hz；拉至17m处开启末端电搅：1100A/8Hz。因为过热度稍偏高，此时流经末端电搅处铸坯内部长度21.7m，铸坯内部液态金属比例占 38.7％。
Ф900mm圆坯的钢水过热度25～30℃，控制铸坯拉速0.10m/min，拉至11m 处开启铸流电搅：650A/5Hz。此时流经末端电搅处铸坯内部长度13m，铸坯内部液态金属比例占28.4％。
对通过铸流、末端电搅的钢坯按正常拉矫、火焰切割及出坯操作，并收集试样进行检测分析，结果见表6。
表6 HF-1钢检验结果
Figure BDA0002219501100000121
将实施例二和实施例三中的连铸圆坯检测参数进行汇总可知：不同断面连铸圆坯中心C偏析指数(指数范围：0.95～1.18)合格率为：Ф500mm、Ф 600mm合格率：100％；Ф800mm合格率：90％；Ф900mm合格率：50％。低倍中心疏松、缩孔、中心偏析全部合格。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例通过提供一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法，所述方法包括:计算连铸圆坯内钢液的液芯长度；获得连铸机的铸流电搅和末端电搅的位置信息；根据所述连铸圆坯内钢液的液芯长度与铸流电搅和末端电搅的位置信息，设置电磁搅拌工艺参数；计算实际钢水过热度；根据所述连铸圆坯断面尺寸和所述实际钢水过热度，控制连铸圆坯拉速，使得所述连铸圆坯内部液态金属比例达到预定值；按照电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌；将所述连铸圆坯热送加热炉或入缓冷坑进行缓冷。通过预先计算不同钢种成分、断面尺寸和过热度的高碳锰铬钢铸坯内部液芯长度，设置最佳连铸工艺参数，再通过控制拉速，利用电磁搅拌加强铸坯内部液态金属的流动及循环，解决了现有技术中由于高碳锰铬钢的易偏析元素C、Mn、Cr等含量高，从而造成在连铸结晶时固有的钢坯中心C偏析、夹杂物MnS偏析、疏松、缩孔、内裂等冶金缺陷无法消除的技术问题。达到了降低连铸坯中心 C偏析，杜绝铸坯低倍白亮带，改善了内部疏松、缩孔、内裂等缺陷，提高了铸坯低倍质量的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种大断面高碳锰铬钢连铸圆坯的生产方法，其特征在于，所述方法包括：
计算连铸圆坯内钢液的液芯长度；
获得连铸机的铸流电搅和末端电搅的位置信息；
根据所述连铸圆坯内钢液的液芯长度与铸流电搅和末端电搅的位置信息，设置电磁搅拌工艺参数；
计算实际钢水过热度；
根据所述连铸圆坯断面尺寸和所述实际钢水过热度，控制连铸圆坯拉速，使得所述连铸圆坯内部液态金属比例达到预定值；
按照所述电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌；
将所述连铸圆坯热送加热炉或入缓冷坑进行缓冷；
所述计算连铸圆坯内钢液的液芯长度，包括：
获得钢种成分和连铸圆坯断面尺寸；
获得预设冷却强度、预设钢水过热度和预设拉速；
根据所述钢种成分、所述连铸圆坯断面尺寸，所述预设冷却强度、预设钢水过热度和预设拉速，计算连铸圆坯内钢液的液芯长度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连铸圆坯断面尺寸范围为Φ500～900mm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算实际钢水过热度，包括：
在钢包上连铸旋转台架前，对所述钢包内的钢液进行测温，获得钢液实测温度；
根据所述钢液实测温度，计算实际钢水过热度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在钢包上连铸旋转台架前，对所述钢包内的钢液进行测温，获得钢液实测温度，包括：
将所述钢包套长水口并开启氩气保护，开浇；
当中包钢水液面上升至第一高度时，中包各流逐步开浇；
当大包开浇至1/5时，开始对所述中包进行测温，获得钢液实测温度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一高度为350mm。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当大包开浇至1/5时，开始对所述中包进行测温，获得钢液实测温度，包括：
在对所述中包测温时，连浇炉号的测温间隔为1/5钢水量。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当大包开浇至1/5时，开始对所述中包进行测温，获得钢液实测温度，包括：
在对所述中包测温时，每个连浇炉号的测温次数为5次。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述实际钢水过热度的取值范围为15～35℃。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连铸圆坯拉速的取值范围为0.07～0.6Om/min。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述 电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌，包括：
按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅和末端电搅。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅和末端电搅，包括：
铸流电搅的取值范围为500～800A/3一6Hz。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅和末端电搅，包括：
末端电搅的取值范围为900～1200A/4一8Hz。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述 电磁搅拌工艺参数，启动电磁搅拌，还包括：
按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，按照所述电磁搅拌工艺参数，开启铸流电搅，包括：
铸流电搅的取值范围为500～800A/3～6Hz。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连铸圆坯内部液态金属比例的预定值为25％～40％。
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