CN111482570B - 高钛钢板坯连铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高钛钢板坯连铸方法。针对现有高钛钢连铸方法无法避免水口堵塞的问题，本发明提供了一种高钛钢板坯连铸方法，包括以下步骤：a、中间包内采用气幕挡墙，液面采用氩气保护，钢包到中间包、中间包到结晶器采用全程加保护套管保护浇注；第一炉开浇和换包前，采用钢管连接到长水口；b、待钢中N含量≤30ppm时，采用高过热度浇注工艺，拉速≤1.1m/min；c、采用凝固末端动态轻压下技术，二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度。本发明能够减少二次夹杂30～50％，还能避免TiN在中间包内大量生成，从而避免了水口堵塞的问题，提高了连浇炉数大于2炉；本发明在保证铸坯质量的前提下，实现高钛钢的连铸，具有重要的意义。

Description

高钛钢板坯连铸方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高钛钢板坯连铸方法。
背景技术
高钛钢(Ti大于0.1％)由于析出TiC，具有高强度、高韧性、高耐磨性等特点，具有广泛的应用前景，但是高钛钢的连铸生产是目前国内外一个难题。一方面，高钛钢容易液析高熔点化合物TiN，连铸时粘附在水口内壁，通常生产1炉就会导致水口堵塞而无法继续连铸。另外，连铸时钢中的钛容易与保护渣发生反应，生成TiO2，进而恶化保护渣的物理性能，包括熔点、粘度等，导致保护渣在结晶器液面凝固，不能起到润滑连铸坯的作用而漏钢。因此，高钛钢的连铸生产非常困难。
专利CN110315039A“一种无氟保护渣在含钛钢连铸中的应用”提出了一种避免含钛钢连铸时钢液表面出现渣圈、结鱼现象和/或水口出现结瘤现象的保护渣，其中CaO 30％～45％， SiO2 25％～40％，Al2O3 2％～6％，(MgO+Na2O)8％～15％，Li2O 0～2％，B2O3 4％～8％， (Fe2O3+MnO)6％～10％。通过引入适量的B2O3控制氧化形成的TiO2，能抑制高熔点钙钛矿晶相的析出。但钢中Ti含量较高时，将形成过量的TiO2，使得B2O3不足。
专利CN108127094A“一种高钛钢用非反应性保护渣”中，保护渣主要由不与钢水中Ti反应组分组成，包括CaO 9％～16％，Al2O3 15％～30％，BaO 20％～32％，Li2O 5％～12％， MgO≤2％，F～8％～15％，TiO2 4％～10％，C 2％～12％，(Na2O+K2O+SiO2)≤3％。由于该保护渣基本不含SiO2，为了降低碱度，控制熔化温度，CaO含量也比较低，使得该保护渣体系发生改变；同时TiO2含量小于10％，也仅适用于钛含量低的钢种。
上述专利的改进主要是针对连铸中的保护渣进行改进，并未涉及整个连铸工序，也无法解决高钛钢的水口堵塞问题。
专利CN209830256U公开了一种新型的浸入式开浇的钢包长水口，包括呈钟型状的水口本体，所述水口本体上方设有碗口，下方设置有套筒，本发明通过在长水口浸入中间包的一端设置套筒，使得长水口的底部能够贴合在中间包的底部，随着中间包内液位的升高，套筒外层的铁壳逐渐融化，而耐火棉上浮，后续的钢包即可按照常规方式注入，从而避免了第一炉钢水在开浇过程中被空气污染的问题，减少了原材料的浪费，节约了成本。
该专利主要针对连铸第一炉钢水开浇被空气污染的问题，未考虑连铸的第二炉及后续炉次开浇氧化和卷渣污染的问题。
专利CN103320572A公开了一种无铝含钛钢防絮流的操作方法，公开了一种无铝含钛钢防絮流的操作方法，包括以下步骤：1)转炉出钢后钢水扒渣并加入石灰盖罐；2)加入萤石、铝钒土和石灰搅拌；3)加入硅钙钡粉；4)成渣后再补加剩余的石灰，LF炉末期再加入稠渣石灰；5)将钛成分在前期一次调整合格，6)精炼其它成分要求最多两次完全调配成功；7)LF炉处理末期弱搅拌底吹氩；8)连铸机前长水口采用软质密封圈；9)中包上水口吹氩；10)稳定中包钢水浇铸液位；11)确保中包液面覆盖效果；12)大罐在机前弱吹氩。
该专利主要通过精炼过程降低氧含量，减少TiO2夹杂物；同时做好中间包保护浇注，避免空气与钢液反应，产生二次夹杂。而实际上高钛钢连铸时，氧含量很低，主要需控制氮的含量。计算表明，氮含量控制在极低水平30ppm时，钛含量0.3％，过热度30℃下，也会产生14g/吨钢的TiN夹杂物，一个120t钢包的钢水就将产生1.68kg夹杂物，将导致水口堵塞。
目前，现有技术中还没有一种适用于高钛钢连铸、避免水口堵塞的连铸方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有高钛钢板坯连铸方法无法避免水口堵塞的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种新的高钛钢板坯连铸方法，该方法适用于钛含量0.1％～0.8％的钢种连铸，能有效避免TiN析出造成的水口堵塞。
本发明提供了一种高钛钢板坯连铸方法，包括以下步骤：
a、中间包内采用气幕挡墙，氩气流量为10～30L/min；中间包液面采用氩气保护，氩气流量为20～50L/min，保持正压；钢包到中间包、中间包到结晶器采用全程加保护套管保护浇注；第一炉开浇和换包前，采用钢管连接到长水口；
b、待钢中N含量≤30ppm时，采用高过热度浇注工艺，拉速≤1.1m/min；
c、采用凝固末端动态轻压下技术，压下总量为6.5mm～8.5mm，压下扇形段为3个；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时提高冷却强度，比水量为0.6kg/t钢～0.7kg/t钢；其中凝固终点7段～8段区域冷却强度42～48L/min·m2。
其中，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤a所述的保护套管为锆质套管。
进一步的，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤a所述的保护套管提前烘烤4～8小时。
其中，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤a所述钢管内径≥200mm，高度150～300mm，壁厚3～10mm。
其中，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤b所述高过热度是指过热度为40～60℃。
其中，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤b中当过热度为50～60℃时，拉速＜1.0m/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种避免TiN析出造成的水口堵塞的高钛钢板坯连铸方法，通过采用气幕挡墙与中包液面吹氩、全程保护套管浇注，通过微气泡上浮去除钢液中部分夹杂物，也避免了空气对钛的氧化，减少二次夹杂30～50％；
通过控制钢中氮含量上限和采用高过热度浇注，可以通过热力学原理，避免TiN在中间包内大量生成，从而避免了水口堵塞的问题，提高了连浇炉数大于2炉；同时采用高过热度浇注，提高结晶器冷却强度，适当降低拉速，避免坯壳薄造成的漏钢。
由于采用了高过热度浇注，铸坯中心偏析较大，因此需要进行凝固末端压下，同时采用凝固末端强冷，改善中心偏析指数，碳偏析指数从1.3降低至1.15。
具体实施方式
本发明提供了一种高钛钢板坯连铸方法，包括以下步骤：
a、中间包内采用气幕挡墙，氩气流量为10～30L/min；中间包液面采用氩气保护，氩气流量为20～50L/min，保持正压；钢包到中间包、中间包到结晶器采用全程加保护套管保护浇注；第一炉开浇和换包前，采用钢管连接到长水口；
b、待钢中N含量≤30ppm时，采用高过热度浇注工艺，拉速≤1.1m/min；
c、采用凝固末端动态轻压下技术，压下总量为6.5mm～8.5mm，压下扇形段为3个；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时提高冷却强度，比水量为0.6kg/t钢～0.7kg/t钢；其中凝固终点7段～8段区域冷却强度42～48L/min·m2。
其中，上述高钛钢板坯连铸方法中，为了耐高温、更稳定，不与渣反应，步骤a所述的保护套管采用锆质套管。
进一步的，为了去除水分，同时避免瞬时热冲击大而折断，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤a所述的保护套管提前烘烤4～8小时。
其中，为了避免浇注前期由于中包液位低导致的开浇卷渣和空气氧化，同时为了使钢管缓慢熔化到钢水中，避免因长度问题影响后续换包操作，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤 a所述钢管内径≥200mm，高度150～300mm，壁厚3～10mm。
其中，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤b所述高过热度是指过热度为40～60℃。
其中，上述高钛钢板坯连铸方法中，步骤b中当过热度为50～60℃时，拉速＜1.0m/min。
现有钢铁连铸过程中，为了提高铸坯内部质量和避免漏钢，一般均采用中低过热度(过热度为15～35℃)浇注工艺；而本发明要解决的技术问题是高钛钢出水口堵塞，难以多炉连续浇注的问题，为此，发明人经过大量试验，最终发现采用结合水口堵塞物TiN在高温下生成少的特征，采用高过热度浇注工艺，更有利于减少出水口堵塞。
同时，为了避免高过热度浇注带来的铸坯内部质量差的问题，发明人又通过提高压下量和比水量共同作用，使得连铸钢坯内部质量符合要求。
上述技术方案中，通过采用气幕挡墙与中包液面吹氩、全程保护套管浇注，通过微气泡上浮去除钢液中部分夹杂物，也避免了空气对钛的氧化，能够有效的减少二次夹杂30～50％。通过控制钢中氮含量上限和采用高过热度浇注，避免TiN在中间包内大量生成，从而避免了水口堵塞的问题，提高了连浇炉数大于2炉；同时采用高过热度浇注，提高结晶器冷却强度，适当降低拉速，避免坯壳薄造成的漏钢。由于采用了高过热度浇注，铸坯中心偏析较大，因此需要进行凝固末端压下，同时采用凝固末端强冷，改善中心偏析指数，碳偏析指数从1.3 降低至1.15。综合控制作用下，本发明能够避免高钛钢连铸过程中水口堵塞，能够在保证铸坯质量的前提下，实现高钛钢的连铸，具有重要的意义。
下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例1用本发明方法对高钛钢板坯进行连铸
生产含钛0.1％的钢，铸坯尺寸1200mm×200mm。
(1)中间包内采用气幕挡墙，气幕挡墙氩气流量10L/min；中间包液面采用氩气保护，长水口和每个塞棒位置氩气流量20L/min，保持正压。钢包到中间包、中间包到结晶器采用全程加保护套管保护浇注，保护套管提前烘烤4小时；从开浇至拉速稳定期间，结晶器液面需采用氩气保护，流量10L/min。
(2)钢中N含量25ppm，高过热度(40℃)浇注，浇注温度1580℃，拉速1.1m/min。
(3)采用凝固末端动态轻压下技术，压下总量为7mm，压下扇形段为3个；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时适当提高冷却强度，比水量为0.65kg/t钢。其中凝固终点7段～8段区域冷却强度49L/(min·m2)。
结果表明，生产出的铸坯表面及皮下质量良好，铸坯原始合格率达95％以上，连浇炉数大于5炉。
实施例2用本发明方法对高钛钢板坯进行连铸
生产含钛0.8％的钢，铸坯尺寸1400mm×230mm。
(1)中间包内采用气幕挡墙，气幕挡墙氩气流量20L/min；中间包液面采用氩气保护，长水口和每个塞棒位置氩气流量30L/min，保持正压。钢包到中间包、中间包到结晶器采用全程加保护套管保护浇注，保护套管提前烘烤5小时；从开浇至拉速稳定期间，结晶器液面需采用氩气保护，流量20L/min。
(2)钢中N含量28ppm，高过热度(50℃)浇注，浇注温度1590℃，拉速0.9m/min。
(3)采用凝固末端动态轻压下技术，压下总量为8mm，压下扇形段为3个；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时适当提高冷却强度，比水量为0.67kg/t钢。其中凝固终点7段～8段区域冷却强度51L/(min·m2)。
结果表明，在浇铸过程中结晶器液面状况良好，生产出的铸坯表面及皮下质量良好，铸坯原始合格率达93％以上，连浇炉数大于3炉。
对比例1未采用本发明方法对高钛钢板坯进行连铸
生产含钛0.2％的钢，铸坯尺寸1400mm×230mm。
(1)中间包内无气幕挡墙，中间包液面无氩气保护；仅钢包到中间包、中间包到结晶器采用全程加保护套管保护浇注，保护套管提前烘烤5小时；从开浇至拉速稳定期间，结晶器液面需采用氩气保护，流量20L/min。
(2)钢中N含量30ppm，过热度(30℃)浇注，浇注温度1570℃，拉速1.1m/min。
(3)采用凝固末端动态轻压下技术，压下总量为6mm，压下扇形段为3个；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时适当提高冷却强度，比水量为0.63kg/t钢。其中凝固终点7段～8段区域冷却强度41L/(min·m2)。
结果表明，水口堵塞严重，在浇铸过程中结晶器液面波动大，生产出的铸坯表面及皮下质量差，铸坯原始合格率达50％，连浇炉数仅1炉。

Claims (5)

1.高钛钢板坯连铸方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、中间包内采用气幕挡墙，氩气流量为10～30L/min；中间包液面采用氩气保护，氩气流量为20～50L/min，保持正压；钢包到中间包、中间包到结晶器采用全程加保护套管保护浇注；第一炉开浇和换包前，采用钢管连接到长水口；
b、待钢中N含量≤30ppm时，采用高过热度浇注工艺，拉速≤1.1m/min；
c、采用凝固末端动态轻压下技术，压下总量为7mm～8.5mm，压下扇形段为3个；二冷采用凝固终点区域强冷的二冷制度，同时提高冷却强度，比水量为0.65kg/t钢～0.7kg/t钢；其中凝固终点7段～8段区域冷却强度42～48L/min·m2；
步骤b所述高过热度是指过热度为40～60℃。
2.根据权利要求1所述的高钛钢板坯连铸方法，其特征在于：步骤a所述的保护套管为锆质套管。
3.根据权利要求1所述的高钛钢板坯连铸方法，其特征在于：步骤a所述的保护套管提前烘烤4～8小时。
4.根据权利要求1所述的高钛钢板坯连铸方法，其特征在于：步骤a所述钢管内径≥200mm，高度150～300mm，壁厚3～10mm。
5.根据权利要求1所述的高钛钢板坯连铸方法，其特征在于：步骤b中当过热度为50～60℃时，拉速＜1.0m/min。
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