CN110814308B - 一种高强度螺纹钢连铸及生产工艺 - Google Patents

一种高强度螺纹钢连铸及生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度螺纹钢连铸及生产工艺，其特征在于：将冶炼钢液送至连铸工序浇铸，在所述连铸工序中采用全水冷却型连铸机，其中一次冷却水量为(115‑120)m3/h，二冷比水量为(1.0‑1.05)L/Kg。本发明高强度螺纹钢连铸及生产工艺可大大提高产量，降低成本，提高产品质量，具有较好的应用前景。

Description

一种高强度螺纹钢连铸及生产工艺
技术领域
本发明属于钢铁加工技术领域，更具体地说，涉及一种高强度螺纹钢连铸及生产工艺。
背景技术
高强度螺纹钢筋广泛应用于大型水利工程、工业和民用建筑中的连续梁和大型框架结构。它具有连接锚固简单，粘着力强等优点，而且节约钢筋用量、减少构件面积和重量，实现节能、提质、增效的目标。随着螺纹钢新国标的运行，为保证产品质量强穿水工艺已全面取消，国内大部分钢厂均采用高锰微合金化工艺生产高强度螺纹钢。由于锰、钒元素含量较高且还有铌元素，导致钢种浇铸时铸坯易产生裂纹，造成轧材质量缺陷严重。为此大部分钢厂均采用转炉-精炼-气雾型连铸机工艺生产，该工艺路线虽能保证产品质量，但造成了高强度螺纹钢台时产量低、成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种提高产量，降低成本，提高产品质量的高强度螺纹钢连铸及生产工艺。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种高强度螺纹钢连铸工艺，其特征在于：将冶炼钢液送至连铸工序浇铸，在所述连铸工序中采用全水冷却型连铸机，其中一次冷却水量为(115-120)m3/h，二冷比水量为(1.0-1.05)L/Kg。
为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：
连铸过程中，二冷分配比为36:34:19:11。
在连铸过程中，二次冷却的回温差不超过105℃。
结晶器一次冷却水流速控制在(9.0-9.5)m/s。
全水型连铸机拉速控制在1.8-2.0m/min，对应的铸坯矫直温度为 (1000-1030)℃。
在连铸过程中，保护渣理化指标，碱度为0.92-1.03、粘度为0.65-0.7、固体碳含量控制在15％-16％。
生产的螺纹钢的钢种成分包括C：0.24％-0.26％、Si：0.70％-0.80％、Mn：1.52％-1.58％、V：0.12％-0.13％、Nb：0.020％-0.030％，余量为铁及不可避免的杂质。
连铸过程中，过热度控制在25-35℃。
一种高强度螺纹钢生产工艺，采用高强度螺纹钢连铸工艺，通过转炉、精炼工序冶炼出钢液，将钢液送至全水冷却型连铸机进行连铸工序浇铸。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明高强度螺纹钢连铸及生产工艺可大大提高产量，降低成本，提高产品质量，具有较好的应用前景。
附图说明
下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为裂纹宏观形貌；
图2为体式显微镜下裂纹形貌；
图3为裂纹微观形貌；
图4为裂纹组织形貌；
图5为工艺优化前二次冷却回温图；
图6为工艺优化后二次冷却回温图；
图7为采用本发明工艺生产加工的铸坯实物图；
图8为螺纹钢轧材实物图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明这种高强度螺纹钢连铸工艺，屈服强度≥620MPa、抗拉强度≥ 800MPa，为一种全水型连铸机生产高强度螺纹钢的连铸工艺，将冶炼钢液送至连铸工序浇铸，在连铸工序中采用全水冷却型连铸机，其中一次冷却水量为(115-120)m3/h，二冷比水量为(1.0-1.05)L/Kg。采用该种连铸工艺，不仅提高了高强度螺纹钢的台时产量，大幅度降低了生产成本，解决全水型连铸机生产高强度螺纹钢铸坯裂纹(裂纹主要是沿着振痕(OSM)发生)。
螺纹钢生产工艺，通过转炉、精炼工序冶炼出合格钢液，再送至连铸工序浇铸。铸坯裂纹主要在连铸工序产生，本实施例中，连铸机为9m半径弧形连铸机，冷却方式为全水冷却，过程中，浇铸速度一般控制在(1.8-2.0) m/min、过热度控制在25-35℃。
本发明中，螺纹钢的钢种成分：C：0.24％-0.26％、Si：0.70％-0.80％、 Mn：1.52％-1.58％、V：0.12％-0.13％、Nb：0.020％-0.030％，余量为铁及不可避免的杂质。
连铸工序原工艺方案：一次冷却水量(结晶器冷却水量) 140m3/h-150m3/h，二冷比水量为1.4L/Kg，二冷分配比为22:48:19:11，拉速为(1.6-1.8)m/min，保护渣种类采用常规HRB400(E)保护渣。表1中所示为常规HRB400(E)保护渣理化指标。
表1常规HRB400(E)保护渣理化指标
Figure RE-GDA0002309312990000031
Figure RE-GDA0002309312990000041
铸坯裂纹宏观形态如图1、图2所示，对铸坯裂纹进行金相分析，如图 3、图4所示。从裂纹显微组织分析来看，该裂纹组织附近有脱碳现象，推断其形成于结晶器内，在二次冷却区域进一步扩展延深。
为此对一次冷却水量、保护渣理化指标及二次冷却水量工艺进行重新设计，具体如下：
一次冷却水量优化设计：控制OSM裂纹需降低一次冷却水量。
保护渣理化指标优化设计：控制OSM裂纹一般不仅要控制结晶器内传热，而且要保证铸坯在结晶器内润滑程度。控制结晶器内传热要调整保护渣的碱度，控制结晶器内润滑要调整保护渣的粘度。
二次冷却水量优化：依据冶金准则，铸坯冷却回温≤110℃时，可有效降低铸坯表面裂纹产生机率。经模拟，原工艺条件下铸坯二次冷却回温达 180℃，如图5所示。
本发明这种高强度螺纹钢连铸工艺，其将冶炼钢液送至连铸工序浇铸，在连铸工序中采用全水冷却型连铸机，调整铸坯冷却水量，总体思路采取弱冷工艺生产，其中一次冷却水量为(115-120)m3/h，结晶器一次冷却水流速控制在(9.0-9.5)m/s；二冷比水量为(1.0-1.05)L/Kg，连铸过程中，二冷分配比为36:34:19:11，控制二次冷却的回温差不超过105℃，可有效改善裂纹产生情况。全水型连铸机拉速控制在1.8-2.0m/min，对应的铸坯矫直温度为(1000-1030)℃，按照冶金准则，铸坯矫直温度≥900℃时可有效控制铸坯表面裂纹。
在连铸过程中，保护渣理化指标，重点对保护渣的碱度、粘度、C含量进行调整，碱度为0.92-1.03、粘度为0.65-0.7、固体碳含量控制在15％-16％。以保证铸坯在结晶器内润滑程度，可有效的降低裂纹。如表2中所示，为优化后保护渣理化指标。
表2优化后保护渣理化指标
Figure RE-GDA0002309312990000051
解决全水型连铸机生产高强度螺纹钢铸坯裂纹产生，具体的一种实施方案：1)；表3为一种保护渣理化指标。
表3保护渣理化指标
Figure RE-GDA0002309312990000052
2)针对本专利涉及的全水连铸机一冷水量降低至120m3/h，对应的结晶器冷却水流速控制在9.5m/s。二冷比水量由降至1.0L/Kg，二冷分配比调整为36:34:19:11，通过以上，得到的对应的二冷回温差降低为105℃，如图 6中所示。调整浇铸速度，通过拉速的调整控制矫直温度，该台全水型铸机浇注速度调整至1.9m/min，铸坯矫直温度提高到1010℃。
二冷分配比调整为36:34:19:11，此处二冷分配比是指二次冷却区域各分区域工艺总水量比值。本专利涉及的连铸机二次冷却区域分为4个区域，当连铸机工艺总水量给定后，连铸机信息控制系统自动将工艺总水量按二冷分配比分配至各区域。
同时经计算，水量降低后出结晶器后连铸坯坯壳厚度能满足冶金准则要求(安全坯壳厚度≥10mm)，具体计算公式如公式1、2所示，计算结果如表4所示，工艺优化后现场无漏钢等安全事故发生。
结晶器热流与坯壳厚度的经验公式：E＝0.155H0.5 公式(1)
H＝(Q/V)*(a/p) 公式(2)
其中E表示坯壳厚度、H表示结晶器热流、Q表示结晶器冷却水量 (L/min)、a表示结晶器进回水温差(℃)、V表示拉速(m/min)、P表示结晶器周边厂(m)
表4工艺优化后出结晶器连铸坯坯壳厚度
一次冷却水量(m<sup>3</sup>/h) 出结晶器连铸坯坯壳厚度/mm
115 13.6
120 13.93
本发明一种高强度螺纹钢生产工艺，采用高强度螺纹钢连铸工艺，通过转炉、精炼工序冶炼出钢液，将钢液送至全水冷却型连铸机进行连铸工序浇铸。
如图7、8所示，图7为采用本发明工艺生产加工的铸坯实物图，图8 为螺纹钢轧材实物图，可以看出采用本发明连铸工艺生产出的高强度螺纹钢铸坯和轧材质量均得到很好提升，表面裂纹明显减少。
本发明高强度螺纹钢连铸及生产工艺，可大大提高产量，降低成本，提高产品质量，具有较好的应用前景。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但是本发明并不受限于上述方式，只要采用本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或直接应用于其它场合的，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高强度螺纹钢连铸工艺，其特征在于：将冶炼钢液送至连铸工序浇铸，在所述连铸工序中采用全水冷却型连铸机，其中一次冷却水量为115m3/h，结晶器一次冷却水流速控制在(9.0-9.5)m/s；二冷比水量为(1.0-1.05)L/Kg，连铸过程中，二冷分配比为36:34:19:11；二次冷却的回温差不超过105℃；全水型连铸机拉速控制在1.8-2.0m/min，对应的铸坯矫直温度为(1000-1030)℃；在连铸过程中，保护渣理化指标，碱度为0.92-1.03、粘度为0.65-0.7、固体碳含量控制在15％-16％。
2.按照权利要求1所述的高强度螺纹钢连铸工艺，其特征在于：生产的螺纹钢的钢种成分包括C：0.24％-0.26％、Si：0.70％-0.80％、Mn：1.52％-1.58％、V：0.12％-0.13％、Nb：0.020％-0.030％，余量为铁及不可避免的杂质。
3.按照权利要求1所述的高强度螺纹钢连铸工艺，其特征在于：连铸过程中，过热度控制在25-35℃。
4.一种高强度螺纹钢生产工艺，采用权利要求1至3任一项所述的高强度螺纹钢连铸工艺，其特征在于：通过转炉、精炼工序冶炼出钢液，将钢液送至全水冷却型连铸机进行连铸工序浇铸。
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