CN111761038A - 一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺 - Google Patents

一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，涉及冶金技术领域，氩气的填充更加有利于去除夹杂物；保护套管氩封保护和浸入式保护进一步提高了钢水的纯净度；保护渣的高碱度，使保护渣的传热更加均匀，减少了坯壳凝固初期的不均匀性；钴60辐射法和液面前馈控制技术在实现液面自动检测和控制的基础上，大幅降低了液面波动；二冷区的气雾冷却以及拉速的设置处于适宜的程度，可以降低结晶器液面的波动，且不易产生由于拉速控制不当而引起的粘结现象，通过以上步骤以及参数的设置可以使得初生坯壳更加均匀，各处晶粒大小可以保持一致，且在钢水的凝固过程中也可以均匀的凝固坯壳，从而极大的降低了铸坯表面裂纹的发生概率。

Description

一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺。
背景技术
把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢，而完成这一过程所需的设备叫连铸成套设备。浇钢设备、连铸机本体设备、切割区域设备、引锭杆收集及输送设备的机电液一体化构成了连续铸钢核心部位设备，习惯上称为连铸机。
近年来我国的钢铁技术发展迅速，其中C成分处于包晶区的钢板因为在性能上较好的平衡了强度和韧性，不仅有非常优良的使用性能，而且可以大幅降低各类合金元素的使用，降低制造成本，从而越来越受到重视。但是包晶钢在连铸过程中因为包晶反应等原因，会导致初生坯壳难以均匀，各处晶粒大小不一，非常容易诱发表面纵裂纹的产生，不仅降低了板坯合格率，而且冷却修磨会降低生产效率。
另外一方面，随着船舶、建筑物、桥梁等的大型化，钢板也随之大型化，这就要求生产出越来越厚、越来越宽的高性能钢板。为了生产出越来越宽的钢板，需要有超宽的板坯连铸与配套，以取得较好的经济性。超宽板坯因为宽度的增加，钢水在凝固过程中宽度方向上愈加难以均匀。不均匀的凝固坯壳，造成宽度方向上的不均匀收缩，加剧了铸坯表面裂纹的发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是包晶钢在连铸过程中因为包晶反应等原因，会导致初生坯壳难以均匀，各处晶粒大小不一，非常容易诱发表面纵裂纹的产生；并且超宽板坯因为宽度的增加，钢水在凝固过程中宽度方向上愈加难以均匀，不均匀的凝固坯壳，造成宽度方向上的不均匀收缩，也加剧了铸坯表面裂纹的发生。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，包括以下步骤：
S1、向钢包中装入浇注钢水，浇注钢水设置为包晶钢，且包晶钢中的碳含量设置为0.09％～0.15％；
S2、向中间包内填充惰性气体氩气，充气时间设置为5-10mins；
S3、采用保护套管氩封保护的方式从钢包向中间包中浇注钢水，且在浇筑完毕后向中间包中加入覆盖剂；
S4、采用塞棒和浸入式保护的方式从中间包向结晶器中注入钢水，且在注入完毕后向结晶器中加入保护渣，所述保护渣的主要成分重量百分比设置为：二氧化硅：25-35％、氧化铝：1-5％、氧化钙：35-45％、氧化铁：1-2％、水：0.1-0.5％、固定碳：1-6％、氧化钠：5-10％、高碱度烧结矿：1.2-1.4％；
S5、采用钴60辐射法以及液面前馈控制技术对结晶器液面波动的周期进行检测；
S6、将结晶器的窄面锥度设置为1.1-1.2％，并对结晶器中的钢水进行补偿凝固收缩；
S7、向结晶器内加入冷却水，且结晶器宽面的冷却水流量设置为5200-6000L/min，结晶器窄面的冷却水流量设置为300-330L/min；
S8、采用气雾冷却的方式对二冷区进行冷却，且在二冷区中布设20个冷却回路，其中8个设置为边部回路，二冷区的总比水量控制在0.6-1.0L/kg；
S9、从结晶器向铸坯中浇注钢水进行连铸，连铸拉速按中间包过热度控制在10-30℃，浇注拉速控制在0.9-1.3m/min，此时结晶器的振动频率设置为130-160次/分钟，振幅±2.5-3.5mm。
技术效果：氩气的填充可以在中间包内吹入微小气泡，上浮的气泡可以捕获夹杂物，并携带着它一同上浮，从而加快了夹杂物上浮的速度，更加有利于去除夹杂物，而保护套管氩封保护和浸入式保护可以进一步保证钢水在浇注时的纯净度；保护渣具有很高的碱度，从而使得保护渣的传热更加均匀，有效减少了坯壳凝固初期的不均匀性；同时钴60辐射法以及液面前馈控制技术可以在实现结晶器液面自动检测和控制的基础上，大幅度的降低液面波动；二冷区的气雾冷却以及拉速的设置处于适宜的程度，可以降低结晶器液面的波动，且不易产生由于拉速控制不当而引起的粘结现象，通过以上步骤以及参数的设置可以使得初生坯壳更加均匀，各处晶粒大小可以保持一致，且在钢水的凝固过程中也可以均匀的凝固坯壳，从而极大的降低了铸坯表面裂纹的发生概率。
本发明进一步限定的技术方案是：步骤S2和S3中，所述氩气的纯度设置为99.5-99.8％，密封氩气压力设置为0.3-0.4MPa，流量设置为50-150l/min。
进一步的，步骤S4中，所述结晶器的接触面采用纳米石墨泥进行密封。
前所述的A，步骤S4中，所述保护渣的厚度设置为40-60mm，液渣层设置为8-16mm。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中，由于氩气的纯度较高，可以大幅的提高钢水的质量，减少钢水的二次氧化，而压力和流量的设置使得钢水中的夹杂物可以进行最大程度上的上浮，从而可以进一步提高钢水的质量，使得铸坯的成型效果更好，且表面裂纹的发生概率更低；
(2)本发明中，保护渣以及液渣层在此数值区间时，可以有效降低对钢水表面缺陷的敏感程度，并且该保护渣具有更高的凝固温度和结晶温度，可以利用结晶质膜中的气隙减缓保护渣的传热速度，从而使得自身具有较大的热阻，限制了结晶器的热通量，可以有效控制从铸坯传往结晶器的热流，从而有效降低铸坯的裂纹发生率。
具体实施方式
实施例1：本实施例提供的一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，包括以下步骤：
S1、向钢包中装入浇注钢水，浇注钢水设置为包晶钢，且包晶钢中的碳含量设置为0.12％；
S2、向中间包内填充惰性气体氩气，充气时间设置为10mins以上，氩气的纯度设置为99.8％，密封氩气压力设置为0.4MPa，流量设置为150l/min；
S3、采用保护套管氩封保护的方式从钢包向中间包中浇注钢水，且在浇筑完毕后向中间包中加入覆盖剂；
S4、采用塞棒和浸入式保护的方式从中间包向结晶器中注入钢水，结晶器的接触面采用纳米石墨泥进行密封，且在注入完毕后向结晶器中加入保护渣，保护渣的厚度设置为60mm，液渣层设置为16mm，所述保护渣的主要成分重量百分比设置为：二氧化硅：35％、氧化铝：5％、氧化钙：45％、氧化铁：2％、水：0.5％、固定碳：1.2％、氧化钠：10％、高碱度烧结矿：1.4％；
S5、采用钴60辐射法以及液面前馈控制技术对结晶器液面波动的周期进行检测；
S6、将结晶器的窄面锥度设置为1.2％，并对结晶器中的钢水进行补偿凝固收缩；
S7、向结晶器内加入冷却水，且结晶器宽面的冷却水流量设置为6000L/min，结晶器窄面的冷却水流量设置为330L/min；
S8、采用气雾冷却的方式对二冷区进行冷却，且在二冷区中布设20个冷却回路，其中8个设置为边部回路，二冷区的总比水量控制在1.0L/kg；
S9、从结晶器向铸坯中浇注钢水进行连铸，连铸拉速按中间包过热度控制在30℃，浇注拉速控制在1.3m/min，此时结晶器的振动频率设置为160次/分钟，振幅±3.5mm。
实施例2：本实施例提供的一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，包括以下步骤：S1、向钢包中装入浇注钢水，浇注钢水设置为包晶钢，且包晶钢中的碳含量设置为0.12％；S2、向中间包内填充惰性气体氩气，充气时间设置为8mins以上，氩气的纯度设置为99.7％，密封氩气压力设置为0.4MPa，流量设置为100l/min；
S3、采用保护套管氩封保护的方式从钢包向中间包中浇注钢水，且在浇筑完毕后向中间包中加入覆盖剂；
S4、采用塞棒和浸入式保护的方式从中间包向结晶器中注入钢水，结晶器的接触面采用纳米石墨泥进行密封，且在注入完毕后向结晶器中加入保护渣，保护渣的厚度设置为50mm，液渣层设置为12mm，所述保护渣的主要成分重量百分比设置为：二氧化硅：35％、氧化铝：5％、氧化钙：45％、氧化铁：2％、水：0.5％、固定碳：1.3％、氧化钠：10％、高碱度烧结矿：1.3％；
S5、采用钴60辐射法以及液面前馈控制技术对结晶器液面波动的周期进行检测；
S6、将结晶器的窄面锥度设置为1.2％，并对结晶器中的钢水进行补偿凝固收缩；
S7、向结晶器内加入冷却水，且结晶器宽面的冷却水流量设置为5600L/min，结晶器窄面的冷却水流量设置为315L/min；
S8、采用气雾冷却的方式对二冷区进行冷却，且在二冷区中布设20个冷却回路，其中8个设置为边部回路，二冷区的总比水量控制在0.8L/kg；
S9、从结晶器向铸坯中浇注钢水进行连铸，连铸拉速按中间包过热度控制在20℃，浇注拉速控制在1.1m/min，此时结晶器的振动频率设置为145次/分钟，振幅±3.0mm。
实施例3：本实施例提供的一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，包括以下步骤：
S1、向钢包中装入浇注钢水，浇注钢水设置为包晶钢，且包晶钢中的碳含量设置为0.12％；
S2、向中间包内填充惰性气体氩气，充气时间设置为5mins以上，氩气的纯度设置为99.5％，密封氩气压力设置为0.3MPa，流量设置为50l/min；
S3、采用保护套管氩封保护的方式从钢包向中间包中浇注钢水，且在浇筑完毕后向中间包中加入覆盖剂；
S4、采用塞棒和浸入式保护的方式从中间包向结晶器中注入钢水，结晶器的接触面采用纳米石墨泥进行密封，且在注入完毕后向结晶器中加入保护渣，保护渣的厚度设置为40mm，液渣层设置为8mm，所述保护渣的主要成分重量百分比设置为：二氧化硅：35％、氧化铝：5％、氧化钙：45％、氧化铁：2％、水：0.5％、固定碳：1.4％、氧化钠：10％、高碱度烧结矿：1.2％；
S5、采用钴60辐射法以及液面前馈控制技术对结晶器液面波动的周期进行检测；
S6、将结晶器的窄面锥度设置为1.1％，并对结晶器中的钢水进行补偿凝固收缩；
S7、向结晶器内加入冷却水，且结晶器宽面的冷却水流量设置为5200L/min，结晶器窄面的冷却水流量设置为300L/min；
S8、采用气雾冷却的方式对二冷区进行冷却，且在二冷区中布设20个冷却回路，其中8个设置为边部回路，二冷区的总比水量控制在0.6L/kg；
S9、从结晶器向铸坯中浇注钢水进行连铸，连铸拉速按中间包过热度控制在10℃，浇注拉速控制在0.9m/min，此时结晶器的振动频率设置为130次/分钟，振幅±2.5mm。
对比例：南京钢铁股份有限公司第一炼钢厂2014年浇注的铸坯。
将实施例1～实施例3与对比例进行性能对比实验，各项性能按国标进行测定，实验条件及其他实验材料均相同，测试结果如表1所示：
试验项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
结晶器液面波动/mm ±2.1 ±2.7 ±3.9 ±5.2
铸坯裂纹发生率 1.2％ 1.4％ 1.5％ 2.4％
表1
由表1可以看出，与对比例相比，本发明浇注而成的铸坯，结晶器液面波动幅度更小，具有更低的铸坯裂纹发生率。
氩气的填充可以在中间包内吹入微小气泡，上浮的气泡可以捕获夹杂物，并携带着它一同上浮，从而加快了夹杂物上浮的速度，更加有利于去除夹杂物，而保护套管氩封保护和浸入式保护可以进一步保证钢水在浇注时的纯净度；保护渣具有很高的碱度，从而使得保护渣的传热更加均匀，有效减少了坯壳凝固初期的不均匀性；同时钴60辐射法以及液面前馈控制技术可以在实现结晶器液面自动检测和控制的基础上，大幅度的降低液面波动；二冷区的气雾冷却以及拉速的设置处于适宜的程度，可以降低结晶器液面的波动，且不易产生由于拉速控制不当而引起的粘结现象，通过以上步骤以及参数的设置可以使得初生坯壳更加均匀，各处晶粒大小可以保持一致，且在钢水的凝固过程中也可以均匀的凝固坯壳，从而极大的降低了铸坯表面裂纹的发生概率。
由于氩气的纯度较高，可以大幅的提高钢水的质量，减少钢水的二次氧化，而压力和流量的设置使得钢水中的夹杂物可以进行最大程度上的上浮，从而可以进一步提高钢水的质量，使得铸坯的成型效果更好，且表面裂纹的发生概率更低；
保护渣以及液渣层在此数值区间时，可以有效降低对钢水表面缺陷的敏感程度，并且该保护渣具有更高的凝固温度和结晶温度，可以利用结晶质膜中的气隙减缓保护渣的传热速度，从而使得自身具有较大的热阻，限制了结晶器的热通量，可以有效控制从铸坯传往结晶器的热流，从而有效降低铸坯的裂纹发生率。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、向钢包中装入浇注钢水，浇注钢水设置为包晶钢，且包晶钢中的碳含量设置为0.09%~0.15%；
S2、向中间包内填充惰性气体氩气，充气时间设置为5-10mins；
S3、采用保护套管氩封保护的方式从钢包向中间包中浇注钢水，且在浇筑完毕后向中间包中加入覆盖剂；
S4、采用塞棒和浸入式保护的方式从中间包向结晶器中注入钢水，且在注入完毕后向结晶器中加入保护渣，所述保护渣的主要成分重量百分比设置为：二氧化硅：25-35%、氧化铝：1-5%、氧化钙：35-45%、氧化铁：1-2%、水：0.1-0.5%、固定碳：1-6%、氧化钠：5-10%、高碱度烧结矿：1.2-1.4%；
S5、采用钴60辐射法以及液面前馈控制技术对结晶器液面波动的周期进行检测；
S6、将结晶器的窄面锥度设置为1.1-1.2%，并对结晶器中的钢水进行补偿凝固收缩；
S7、向结晶器内加入冷却水，且结晶器宽面的冷却水流量设置为5200-6000L/min，结晶器窄面的冷却水流量设置为300-330L/min；
S8、采用气雾冷却的方式对二冷区进行冷却，且在二冷区中布设20个冷却回路，其中8个设置为边部回路，二冷区的总比水量控制在0.6-1.0L/kg；
S9、从结晶器向铸坯中浇注钢水进行连铸，连铸拉速按中间包过热度控制在10-30℃，浇注拉速控制在0.9-1.3m/min，此时结晶器的振动频率设置为130-160次/分钟，振幅±2.5-3.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，其特征在于：步骤S2和S3中，所述氩气的纯度设置为99.5-99.8%，密封氩气压力设置为0.3-0.4MPa，流量设置为50-150l/min。
3.根据权利要求1所述的一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，其特征在于： 步骤S4中，所述结晶器的接触面采用纳米石墨泥进行密封。
4.根据权利要求3所述的一种超宽板坯连铸机生产包晶钢的工艺，其特征在于：步骤S4中，所述保护渣的厚度设置为40-60mm，液渣层设置为8-16mm。
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