CN112813355B - 一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法，主要解决现有含钛包晶钢连铸板坯生产过程中角部裂纹高发的技术问题。本发明提供的一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法，包括：1)通过转炉熔炼得到符合含钛包晶钢化学成分要求的钢水；2)将钢包中的钢水运至精炼炉进行钢水温度调节和合金成分调节；3)将经精炼炉精炼处理后的钢水进行板坯连铸得到连铸板坯。本发明采用镁处理工艺，在连铸过程中，在连铸坯角部生成细小的含镁夹杂物，细化角部晶粒，减少连铸坯角部横裂纹，连铸板坯角部裂纹率为≤0.05％。本发明采用的钢水镁处理操作简单可控，钢水处理成本低。

Description

一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法
技术领域
本发明涉及一种包晶钢连铸板坯的生产方法，特别涉及一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法，属于炼钢连铸技术领域。
背景技术
角部裂纹是生产含钛包晶钢连铸过程中最为突出的质量问题，在连铸过程中经常发生批量的质量缺陷，缺陷板坯不能热送至热轧，需要下线经过角部缺陷清理才能送热轧进行轧制，这既增加能源和质量的损耗，也增加了板坯清理人工成本。
含钛包晶钢在连铸过程中容易出现角部裂纹除设备状态和操作工艺外，主要还有成分设计处于角部裂纹敏感区，凝固过程发生包晶反应，反应有较大的体积变化和收缩率，由于包晶相变收缩，连铸坯强度降低，而含大尺寸Ti(C、N)夹杂物在连铸坯角部的晶界析出，进一步弱化了晶界强度，在连铸坯矫直区叠加外力，而连铸坯的角部温度进入脆性区，连铸坯容易出现角部裂纹。因此，降低含钛包晶钢连铸过程角部裂纹的发生率，主要措施有减少沿晶界析出的第二相粒子、减小第二相粒子的颗粒尺寸和提高板坯的热塑性等。
申请公布号为CN107881289A公布了一种提高钢高温塑性的方法，通过镁处理与二次冷却协同作用提高钢的高温塑性。该申请方案未涉及包晶钢，尤其是含钛包晶钢的连铸坯角部裂纹控制技术，另外，没有涉及钢水中镁含量的设计。
申请公布号为CN102409221A公布了一种控制含铌或硼包晶钢边裂的方法，通过优化板坯尺寸减少成材的角部裂纹扩展，应用于中厚板，控制中厚板因边裂由角部向宽度中心扩展，减少中厚板切边量；该申请方案未涉及板坯的角裂控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法，主要解决现有含钛包晶钢连铸板坯生产过程中角部裂纹高发的技术问题，本发明方法能有效降低含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹质量缺陷，提高含钛包晶钢连铸板坯质量。
本发明的技术思路是，通过在钢水中添加适量的Mg，利用镁对夹杂物的调控，减少第二相粒子Ti(C、N)的尺寸，缩小连铸矫直区的脆性区，降低铸坯裂纹的敏感性，充分发挥镁处理技术优势，降低含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹质量缺陷，提高含钛包晶钢连铸板坯质量。
本发明所述的含钛包晶钢，其化学成分重量百分比为：C：0.14-0.18％，S≤0.01％，Ti：0.010-0.030％，N≤0.006％，Mg：0.0005-0.0015％，Al：0.01-0.045％，余量为Fe和其它合金及不可避免的杂质。
本发明采用的技术方案是，一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法，包括以下步骤：
1)通过转炉熔炼得到符合含钛包晶钢化学成分要求的钢水，控制转炉出钢钢水中C的重量百分含量≤0.10％，S的重量百分含量≤0.01％；
2)将钢包中的钢水运至精炼炉进行钢水温度调节和合金成分调节，将钢水中除Mg以外的化学成分调至含钛包晶钢的设计成分，钢包底吹氩气时间≥8min后结束精炼炉对钢水的温度调节和除Mg以外的合金成分调节，钢包底吹氩气流量为200～1000L/min；对钢水进行镁处理，向钢包中的钢水内喂入铝镁合金线，控制钢水中Mg的重量百分含量为0.0005-0.0015％，钢包底吹氩气时间为2-3min，钢包底吹氩气流量为200～1000L/min；
3)将经精炼炉精炼处理后的钢水进行板坯连铸得到连铸板坯，连铸过程中的板坯拉速为0.8-2.4m/min，连铸板坯化学成分的重量百分比为：C：0.14-0.18％，S≤0.01％，Ti：0.010-0.030％，N≤0.006％，Mg：0.0005-0.0015％，Al：0.01-0.045％，余量为Fe和其它合金及不可避免的杂质。
本发明步骤2)中，精炼炉对钢水的温度调节和除Mg以外的合金成分调节结束后，才可进行喂铝镁合金线处理，将铝镁合金线喂入钢水。
本发明步骤2)中，以1.5-4.0m/s的喂线速度向钢包中的钢水内喂入铝镁合金线，铝镁线喂入钢水后，钢包底吹氩气时间为2-3min，钢包底吹氩气流量为200～1000L/min，对钢水成进行均匀化，之后关闭钢包底吹氩气，这主要是为了避免钢水中形成的细小含镁夹杂物碰撞长大，或者上浮，降低镁处理后作为Ti(C、N)夹杂物形核核心的细小含镁夹杂物的有效数量。
本发明步骤2)中，所述铝镁合金线化学成分的重量百分比为：Mg：8-15％，Al：30-50％，余量为Fe及不可避免的杂质。
喂线速度小于1.5m/s，镁线因为熔点和沸点低，铝镁线不能快速插入钢水，在接近钢水时容易气化，镁收得率低且不稳定；而镁属于活泼金属，喂线速度大于4.0m/s，镁与钢渣和钢水中O、N等元素反应激烈，容易引起钢水翻腾和喷溅，导致钢水二次氧化。本发明限定喂铝镁线速度为1.5-4.0m/s。
铝镁线喂入后，钢包底吹氩时间为2-3min，与现有常规喂钙线后要求钢包底吹氩时间5-8min不同。喂铝镁线吹氩时间设置为2-3min主要是为了镁在钢包中成分均匀；吹氩时间小于3min是因为本发明需要利用生成的含Mg小颗粒夹杂物，短时间吹氩可避免有利含Mg夹杂物的上浮被去除，同时减少夹杂物的团聚长大。
镁处理具有细化夹杂，夹杂物改性和促进针状铁素体生长等效果。含Mg夹杂物的熔点高，与Ti复合作用，发挥夹杂物粒子的氧化物冶金作用，细化铸坯边部晶粒，减少铸坯角部裂纹。钢水中的镁含量在0.0005％开始就可起到细化夹杂物的作用，如果铝脱氧钢种添加的镁含量超过0.0015％，含钛包晶钢通常连浇炉数超过8炉，连铸后期容易出现水口结瘤，引起连铸液位波动。本发明限定Mg含量为0.0005％～0.0015％。
本专利采用夹杂物控制技术，减小含钛包晶钢第二相粒子的尺寸，同时缩小连铸矫直区脆性区，达到减少含钛包晶钢铸坯角部裂纹发生的概率。
目前，含钛包晶钢现有工艺生产因连铸机设备条件和生产操作水平的不同有所差异，角部裂纹发生率为0.10-9.0％。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、转炉控制硫含量和碳含量，减少增N，减少连铸坯角部横裂纹发生，同时控制自由氧含量，减少脱氧夹杂物生成。2、本发明采用的镁处理，形成尺寸细小的高熔点含Mg夹杂物，脆性夹杂物Ti(C、N)以高熔点的含Mg夹杂物为核心析出，外层包裹塑性含S夹杂物，降低夹杂物与连铸坯基体间的强度差；本发明在精炼工序加镁后，缩短搅拌时间，减少含Mg夹杂物的碰撞长大，增加含Mg有效夹杂物。3、本发明采用的钢水镁处理操作简单可控，精炼工位喂丝加入，钢水处理成本低。4、本发明采用镁处理工艺，在连铸过程中，在连铸坯角部生成细小的含镁夹杂物，细化角部晶粒，提高高温塑性，减少连铸坯角部横裂纹，连铸板坯角部裂纹率为≤0.05％。
具体实施方式
下面结合实施例1～3对本发明做进一步说明。
本发明实施例中的用于盛装钢水的钢水包容量为250吨，生产钢种为Q345。采用本发明工艺生产4炉钢水；生产工艺路径为：转炉+精炼炉+板坯连铸，实施例钢的化学成分重量百分比为：C：0.13-0.17％，Si：0.15-0.25％，Mn：0.9-1.0％，S≤0.010％，P≤0.02％，Ti：0.015-0.03％，Mg：0.0005-0.0015％，Al：0.02-0.04％，N≤0.006％。
通过转炉熔炼，控制转炉出钢钢水中C的重量百分含量≤0.10％，S的重量百分含量≤0.01％，转炉出钢钢水的化学成分如表1所示。
表1本发明实施例转炉出钢钢水的化学成分，单位：重量百分比。
元素 C Si Mn P S
实施例1 0.040 0.0071 0.089 0.018 0.0069
实施例2 0.055 0.0049 0.088 0.012 0.0069
实施例3 0.042 0.0056 0.089 0.016 0.0091
实施例4 0.034 0.0043 0.063 0.022 0.0086
将钢水运至精炼炉，加入Al合金块进行脱氧后加入Mn合金和Ti合金，调节后的钢水成分，对钢水进行底吹氩，吹氩时间大于8min，钢包底吹氩气流量为200～1000L/min；对钢水进行镁处理之前钢水的化学成分如表2所示。
表2本发明实施例对钢水进行镁处理之前钢水的化学成分，单位：重量百分比。
元素 C Si Mn P S Al N O
实施例1 0.13 0.19 0.95 0.0127 0.0041 0.032 0.0028 0.0029
实施例2 0.14 0.18 0.94 0.0131 0.005 0.033 0.0026 0.0019
实施例3 0.14 0.19 0.95 0.017 0.0051 0.032 0.0029 0.0038
实施例4 0.15 0.17 0.97 0.0192 0.0043 0.035 0.0025 0.0023
实施例1-4，钢水温度分别为1579℃、1580℃、1565℃和1571℃。
对钢水进行镁处理，以1.6m/s的喂线速度向钢包中的钢水内喂入铝镁合金线，，铝镁线的重量百分比为：Mg：9.72％，Al：46％，余量为Fe和其他夹杂元素。钢包底吹氩气时间为2-3min，钢包底吹氩气流量为200～1000L/min，均匀钢水成分，取样检测钢水成分，对钢水进行镁处理之后钢水的化学成分如表3所示。
表3本发明实施例对钢水进行镁处理之后钢水的化学成分，单位：重量百分比。
元素 C Si Mn P S Al N O Mg
实施例1 0.14 0.19 0.97 0.0132 0.0046 0.0292 0.0033 0.0021 0.0008
实施例2 0.15 0.18 0.97 0.0134 0.0047 0.0307 0.0044 0.0015 0.0006
实施例3 0.15 0.19 0.98 0.018 0.0057 0.0277 0.0032 0.0027 0.0009
实施例4 0.15 0.18 0.97 0.0199 0.0044 0.0305 0.0032 0.0021 0.0013
将经精炼炉精炼处理后的钢水进行板坯连铸得到连铸板坯，连铸坯断面均为1550mm×230mm，长度为8-12.5m，板坯连铸控制参数和板坯角裂如表4所示。
表4本发明实施例板坯连铸控制参数和连铸板坯角部裂纹率
类别 拉坯速度/m/min 中间包钢水过热度/℃ 连铸板坯角部裂纹率/％
实施例1 0.9 22 0
实施例2 1.2 24 0
实施例3 1.2 24 0
实施例4 1.2 29 0
本发明实施例1-4连铸板坯的角部裂纹率为0，现有采用钢水钙处理的常规工艺的连铸板坯的角部裂纹率为2.13％。
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 (3)

1.一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)通过转炉熔炼得到符合含钛包晶钢化学成分要求的钢水，控制转炉出钢钢水中C的重量百分含量≤0.10％，S的重量百分含量≤0.01％；
2)将钢包中的钢水运至精炼炉进行钢水温度调节和合金成分调节，将钢水中除Mg以外的化学成分调至含钛包晶钢的设计成分，钢包底吹氩气时间≥8min后结束精炼炉对钢水的温度调节和除Mg以外的合金成分调节，钢包底吹氩气流量为200～1000L/min；对钢水进行镁处理，向钢包中的钢水内喂入铝镁合金线，控制钢水中Mg的重量百分含量为0.0005-0.0015％，钢包底吹氩气时间为2-3min，钢包底吹氩气流量为200～1000L/min；
3)将经精炼炉精炼处理后的钢水进行板坯连铸得到连铸板坯，连铸过程中的板坯拉速为0.8-2.4m/min，连铸板坯化学成分的重量百分比为：C：0.14-0.18％，S≤0.01％，Ti：0.010-0.030％，N≤0.006％，Mg：0.0005-0.0015％，Al：0.01-0.045％，余量为Fe和其它合金及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法，其特征是，所述铝镁合金线化学成分的重量百分比为：Mg：8-15％，Al：30-50％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的一种减少含钛包晶钢连铸板坯角部裂纹的方法，其特征是，向钢包中的钢水内喂入铝镁合金线速度为1.5-4.0m/s。
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