CN111187992B

CN111187992B - 一种切割金刚线用盘条的连铸坯生产方法

Info

Publication number: CN111187992B
Application number: CN202010120232.6A
Authority: CN
Inventors: 李强; 邹长东; 胡显军
Original assignee: Jiangsu Shagang Group Co Ltd; Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Zhangjiagang Rongsheng Special Steel Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Shagang Group Co Ltd; Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Zhangjiagang Rongsheng Special Steel Co Ltd
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2040-02-26
Also published as: CN111187992A

Abstract

本发明公开了一种切割金刚线用盘条的连铸坯生产方法，连铸坯的化学成分以质量百分比计为：0.90％≤C≤1.15％、0.15％≤Si≤0.4％、0.3％≤Mn≤0.6％、0.1％≤Cr≤0.3％、P≤0.01％、S≤0.01％、Al≤0.002％、Ti≤0.001％、N≤0.003％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。通过采用纳米隔热材料对中间包进行保温，使用电磁感应加热装置对中间包钢水进行加热，控制浇钢过程中钢水过热度稳定。通过调整拉速、结晶器水量及电磁搅拌，二冷比水量等参数，控制末端电磁搅拌位置处液芯厚度占比。末端电磁搅拌及热坯压下共同作用，铸坯内部均匀性最佳，中心偏析值控制在0.96‑1.04，实现切割金刚线用盘条组织均匀性一致。

Description

一种切割金刚线用盘条的连铸坯生产方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，尤其涉及一种切割金刚线用盘条的连铸坯生产方法。

背景技术

切割金刚线简称切割线，是一种直径小于0.20mm的高级镀锌铜高碳特种钢丝。它作为一种消耗材料被广泛应用于能源、航空、设备及公共设施领域，如太阳能硅片、石英材料、单晶硅、多晶硅的切割成形。为了减少硅材料在切割过程中的损耗，切割线向着直径更细和强度更高的方向发展。断丝是切割金刚线加工与使用过程中最主要的问题。当切割线用盘条心部存在网状渗碳体组织时，在深拉拔过程中，就会发生断丝，影响产品性能，因此对切割线用盘条的组织均匀性要求更为严格，也进一步对连铸坯中心偏析提出更高要求。

目前各钢铁企业主要通过控制钢水过热度，采用电磁搅拌及轻压下等措施降低连铸坯中心偏析。虽然能够减轻连铸坯中心偏析，但由于在浇铸过程中钢水过热度存在波动，电磁搅拌及轻压下无法达到最佳工作效果，铸坯中心偏析存在差异，导致目前切割线用盘条组织均匀性差，拉拔断丝率高，成材率低，无法大规模生产。

发明内容

为了解决目前生产切割金刚线存在的以上问题，本发明提供一种切割金刚线用盘条的连铸坯生产方法，以质量百分数计，连铸坯的化学成分为0.90％≤C≤1.15％、0.15％≤Si≤0.4％、0.3％≤Mn≤0.6％、0.1％≤Cr≤0.3％、P≤0.01％、S≤0.01％、Al≤0.002％、Ti≤0.001％、N≤0.003％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。连铸过程包含如下步骤：

1)采用纳米隔热材料对中间包进行保温及电磁感应加热装置对中间包钢水进行加热，控制钢液过热度为18±2℃。

2)采用末端电磁搅拌装置对凝固坯壳内液芯进行搅拌，感应线圈正转、停顿、反转时间分别为6-15s、3-6s、6-15s。

3)采用拉矫机装置对铸坯进行热坯压下，压力为0.4-3.5MPa。

优选的，所述纳米隔热材料的主要化学成分为75％≤SiO₂≤85％、8≤Al₂O₃≤15％、7％≤CaO≤10％。

优选的，所述中间包感应加热装置中电磁感应线圈电流参数为200-1000A，频率为400-600Hz。

优选的，所述连铸过程拉速为V＝0.6-0.7m/min，结晶器电磁搅拌电流为700-800A、频率1-2Hz，结晶器冷却水流量为2700-3200L/min，结晶器振动频率为100-132Hz，振幅为3.5mm，二冷区比水量为0.15-0.25L/kg。

优选的，所述末端电磁搅拌，搅拌位置处液芯厚度占比为30％-40％，感应线圈电流为300-500A，频率为5-10Hz。

优选的，所述拉矫机装置共7台，沿拉坯方向依次分布，压力分别为0.4-1.4MPa、0.1-0.9MPa、0.5-1.5MPa、0.5-1.5MPa、1.5-2.5MPa、1.5-2.5MPa、2.5-3.5MPa。

优选的，所述方法生产的切割金刚线连铸坯中心偏析值为0.96-1.04。

本发明冶炼工艺的原理如下：

切割金刚线用盘条在后续使用过程中需进行深拉拔，对组织均匀性要求严格。当切割金刚线用盘条的连铸坯中心偏析值较大时，依据组织遗传特性，对应的盘条心部易形成网状渗碳体组织，进行深度拉拔时，由于网状渗碳体组织变形性与基体组织存在差异，易导致断丝，从而影响产品质量。

为了解决上述问题，本发明采用中间包电磁感应加热装置对钢水进行温度补偿，使用纳米隔热材料对中间包进行保温，将浇钢过程中钢水温度波动控制在±2℃范围内，结合末端电磁搅拌及热坯压下，铸坯中心偏析值能够稳定控制，实现切割金刚线用盘条组织均匀性一致。中间包纳米隔热材料厚度占中间包耐材厚度的7％，300-800℃时其导热系数≤0.06M/(W·K)，是传统绝热材料的30-40％，保温性能良好。电磁感应加热装置能够对中间包钢水进行温度补偿，升温速率为3℃/min。二者共同作用，能够保证浇铸全程中间包钢水过热度为18±2℃。从而保证在采用相同的连铸参数浇钢过程中，铸坯到达末端电磁搅拌及拉矫机位置时，内部凝固状态一致。通过建立铸坯凝固模型研究发现，当末端电磁搅拌位置液芯厚度占比为30％-40％，感应线圈电流为300-500A，频率为5-10Hz，正转、停顿、反转时间分别为6-15s、3-6s、6-15s时，结合拉矫机热坯压下，铸坯内部均匀性最佳，中心偏析值控制为0.96-1.04，实现切割金刚线用盘条组织均匀性一致。

有益效果

本发明通过采用纳米隔热材料对中间包进行保温，使用中间包电磁感应加热装置对钢水进行温度补偿，能够将浇钢过程中钢水温度波动控制在±2℃范围内。结合末端电磁搅拌及热坯压下，铸坯中心偏析值能够稳定控制，实现切割金刚线用盘条组织均匀性一致，最终提升切割金刚线产品质量。本发明提供的切割金刚线用盘条的连铸生产方法，提高了生产效率及产品合格率，适用于工业化大规模生产。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

使用300mm×400mm大方坯连铸机进行生产，生产步骤如下：

(1)在砌筑中间包耐材时，绝热层采用纳米隔热材料，共4层，厚度为16mm，然后为永久层、工作层，纳米隔热材料厚度占中包内衬厚度为7％。在线烘烤时间≤320min。隔热材料化学成分如表1。电磁感应加热中间包对钢水进行加热，升温速率为3℃/min，二者共同作用稳定控制钢水过热度为16-20℃。中间包电磁感应加热装置参数如表2，钢水过热度如表3。

表1隔热材料化学成分

炉号	SiO<sub>2</sub>，％	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，％	CaO，％
				(a)	75％	15％	10％
(b)	81％	11％	8％
				(c)	85％	8％	7％

表2中间包电磁感应加热装置参数

炉号	电流，A	频率，Hz
			(a)	200	600
(b)	600	500
			(c)	1000	400

表3钢水过热度

炉号	过热度，℃
		(a)	16
(b)	18
		(c)	20

(2)通过凝固模型计算，选取连铸机运行参数，确保浇钢过程中，末端电磁搅拌位置液芯厚度占比为25％-40％。结合末端电磁搅拌，控制铸坯内部等轴晶率。连铸机运行参数如表4，末端电磁搅拌参数如表5。

表4钢水过热度

表5末端电磁搅拌参数

(3)经过末端电磁搅拌位置后，铸坯到达拉矫机位置，控制热态铸坯通过各拉矫机的压力，保证铸坯中心质量。拉矫机压力如表6。

表6拉矫机压力

炉号	1#，MPa	2#，MPa	3#，MPa	4#，MPa	5#，MPa	6#，MPa	7#，MPa
								(a)	0.4	0.1	0.5	0.5	1.5	1.5	2.5
(b)	0.9	0.5	1.0	1.0	2.0	2.0	3.0
								(c)	1.4	0.9	1.5	1.5	2.5	2.5	3.5

(4)对上述炉次进行低倍取样，横截面钻孔分析铸坯中心偏析值。中心偏析值如表7。

炉次	中心偏析值
		(a)	0.96
(b)	1.00
		(c)	1.04

本实施例生产的切割金刚线用连铸坯中心偏析值能够稳定控制，切割金刚线用盘条组织均匀性一致，最终提升切割金刚线产品质量。该方法提高了生产效率及产品合格率，实现了工业化大规模生产。

Claims

1.一种切割金刚线用盘条的连铸坯生产方法，以质量百分数计，连铸坯的化学成分为0.90%≤C≤1.15%、0.15%≤Si≤0.4%、0.3%≤Mn≤0.6%、0.1%≤Cr≤0.3%、P≤0.01%、S≤0.01%、Al≤0.002%、Ti≤0.001%、N≤0.003%，余量为Fe和其它不可避免的杂质，其特征在于，

1）采用纳米隔热材料对中间包进行保温及电磁感应加热装置对中间包钢水进行加热，控制钢液过热度稳定为 18±2℃；所述纳米隔热材料的主要化学成分为75%≤SiO₂≤85%、8≤Al₂O₃≤15%、7%≤CaO≤10%；中间包电磁感应加热装置中电磁感应线圈电流参数为 200-1000A，频率为 400-600Hz；

2）连铸机断面为300mm×400mm，拉速为 V=0.6-0.7m/min，结晶器电磁搅拌电流为700-800A、频率 1-2Hz，结晶器冷却水流量为 2700-3200L/min，结晶器振动频率为 100-132Hz，振幅为 3.5mm，二冷区比水量为 0.15-0.25L/kg；采用末端电磁搅拌装置对凝固坯壳内液芯进行搅拌，感应线圈正转、停顿、反转时间分别为 6-15s、3-6s、6-15s；所述末端电磁搅拌搅拌位置处液芯厚度占比为 30%-40%，感应线圈电流为 300-500A，频率为 5-10Hz；

3）采用拉矫机装置对铸坯进行热坯压下，压力为 0.4-3.5MPa；拉矫机装置共 7台，沿拉坯方向依次分布，压力分别为 0.4-1.4MPa、0.1-0.9MPa、0.5-1.5MPa、0.5-1.5MPa、1.5-2.5MPa、1.5-2.5MPa、2.5-3.5MPa。

2.根据权利要求 1 所述的一种切割金刚线用盘条的连铸坯生产方法，其特征在于，所述方法生产的切割金刚线连铸坯中心偏析值为 0.96-1.04。