CN112846115A - 一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺 - Google Patents

一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特点是按照如下步骤进行：(1)Ti含量控制；(2)控制结晶器保护渣碱度，钢水中素钢Ti的质量百分比＞0.3％时，在钢水铸造过程中，降低结晶器保护渣碱度，整个铸造过程结晶器内保护渣碱度＜1.0；(3)控制结晶器冷却强度，调节结晶器冷却水量，使宽面及窄面水量减少，结晶器冷却强度减弱，坯壳在模具内冷却强度减小；(4)使用低熔点开浇渣。本发明的有益效果是通过对冶炼环节的工艺控制，减少铸坯表面纵裂纹发生，提高铸坯品质，工艺步骤简单，可操作性强。

Description

一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺
技术领域
本发明属于不锈钢制造技术领域，尤其涉及一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺。
背景技术
含Ti、Cr、Ni半奥氏体沉淀硬化不锈钢的Cr、Ni含量介于奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢之间，且素钢Ti含量0.3％-0.4％(高Ti含量不锈钢)，具有独特的优越性，固溶处理后有奥氏体不锈钢的优点，易于冷加工成型，也可以通过适当的热处理转变为马氏体，达到极高的强度水平，具有马氏体不锈钢的优点，但其耐蚀性高于一般马氏体不锈钢，与奥氏体不锈钢相近，可在近400℃高温下长期工作。由于该钢种同时含有Ti及奥氏体钢相近的Cr、Ni元素，冶炼后的钢水进入结晶器结晶后进行连铸常出现连铸铸坯较深的纵裂纹，使板坯出现纵向凹陷。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中含Ti(钛)、Cr(铬)、Ni(镍)半奥氏体沉淀硬化不锈钢由于同时含有Ti及奥氏体钢相近的Cr、Ni元素，冶炼后的钢水进入结晶器结晶后进行连铸常出现连铸铸坯较深的纵裂纹，使板坯出现纵向凹陷的问题，本发明的目的在于提供一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，通过对冶炼环节的工艺控制，减少铸坯表面纵裂纹发生，提高铸坯品质，工艺步骤简单，可操作性强。
2.技术方案
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：
一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特点是按照如下步骤进行：
(1)Ti含量控制，生产时熔钢中素钢Ti含量严格控制，减少钢中Ti元素成份波动；
(2)控制结晶器保护渣碱度，钢水中素钢Ti的质量百分比＞0.3％时，在钢水铸造过程中，降低结晶器保护渣碱度，整个铸造过程结晶器内保护渣碱度＜1.0；
(3)控制结晶器冷却强度，调节结晶器冷却水量，使宽面及窄面水量减少，结晶器冷却强度减弱，坯壳在模具内冷却强度减小，减少坯壳热应力的作业下产生的晶间断裂；
(4)使用低熔点开浇渣，在相同的钢水温度条件下，低熔点开浇渣能快速熔化形成稳定渣系，在结晶器中润滑、传热及防止氧化作用。
在本发明一个具体的实施例中，所述步骤(2)控制结晶器保护渣碱度中，结晶器碱度为0.7-0.8，铸造过程中Ti元素与保护渣中SiO2反应，保护渣碱度略上涨，选取0.7-0.8的结晶器碱度范围可确保整个铸造过程结晶器内保护渣碱度＜1.0。
在本发明一个具体的实施例中，所述步骤(2)控制结晶器保护渣碱度中，结晶器碱度为0.75±0.03，铸造过程中Ti元素与保护渣中SiO2反应，保护渣碱度略上涨，选取0.75±0.03的结晶器碱度范围可确保整个铸造过程结晶器内保护渣碱度＜1.0。
在本发明一个具体的实施例中，所述步骤(3)控制结晶器冷却强度中，宽面水量为3000L/Min；窄面水量为500L/Min。
在本发明一个具体的实施例中，所述步骤(4)使用低熔点开浇渣步骤中，所述低熔点开浇渣的熔点为1090±20℃，粘度1.00±0.5，1300℃条件下，Poise，低熔点开浇渣的形态为粉渣。
在本发明一个具体的实施例中，所述步骤(4)使用低熔点开浇渣步骤中，所述低熔点开浇渣按质量份数包括SiO2，39-41份；CaO+Mg0合计33-35份；Al2O3,2.5-4.0份；Na2O+K2O合计7.5-9.0份；F，10-12份；H2O,≤0.5份；总C，≤3.0份；S，≤1.0份。
在本发明一个具体的实施例中，所述含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的素钢中的成分，按质量百分比计，包括：C，0.04％；Si，1.7；Mn％，0.6；P％，0.02％；S，0.001％；Cr，14.0％；Ni，7.0％；Mo，0.5％；Cu，0.71％；Ti，0.32％；N，0.00300％，余量为铁及其他不可避免的杂质。
在本发明一个具体的实施例中，所述含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的素钢中Ti的含量为0.32±0.02％。
3.有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：为了改善铸坯表面纵裂纹产生，通过控制素钢Ti含量，减少结晶器保护渣碱度，使整个铸造过程结晶器中液渣碱度＜1.0；调整结晶器冷却水强度，减少热应力集中；并且使用低熔点保护渣，改善结晶器内保护渣状态快速形成稳定渣系后，铸坯的缺陷指数显著降低。
附图说明
为了更清楚地说明发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明结晶器碱度与热阻的现行关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的素钢中的成分，按质量百分比计，包括：C，0.04％；Si，1.7％；Mn，0.6％；P，0.02％；S，0.001％；Cr，14.0％；Ni，7.0％；Mo，0.5％；Cu，0.71％；Ti，0.32％；N，0.00300％，余量为铁及其他不可避免的杂质，其冶炼及铸造工艺，按照如下步骤进行：
(1)Ti含量控制，生产时熔钢中素钢Ti含量严格控制，熔钢中素钢Ti目标：0.32±0.02％，减少钢中Ti元素成份波动；
(2)控制结晶器保护渣碱度，钢水中素钢Ti的质量百分比＞0.3％时，在钢水铸造过程中，降低结晶器保护渣碱度，将结晶器碱度控制在0.7-0.8之间，优选地结晶器碱度为0.75±0.03，铸造过程中Ti元素与保护渣中SiO2反应，保护渣碱度略上涨，确保整个铸造过程结晶器内保护渣碱度＜1.0；钢水中的Ti成份在铸造过程中，随着铸造时间增加Ti元素与保护渣中的SiO2反应，降低保护渣中SiO2含量，结晶器保护渣碱度增加，保护渣碱度直接影响渣膜的结晶率，高碱度一般易形成高结晶率的渣膜。高结晶率的保护渣可以有效降低和控制铸坯经渣膜向结晶器的传热，低结晶率(高玻璃性)表征渣膜的润滑性能强。随着碱度增大，热阻都先升高后再降低，碱度在1.0附近时出大极大值(如图1所示)，结晶器内保护渣传热的热阻与传热系数是呈反比关系。保护渣碱度＞1.0后，保护渣传热的热阻下降，初生坯壳与结晶器之间的传热量增加，在凝固过程中，铸坯宽面边部和结晶器之间产生间隙，因传热热阻的增加在宽面凹陷部位生成的初生凝固壳厚度就会不均匀，而且随着凝固的进行在凹陷部位要承受挤压扭力以及在窄面结晶器作用下的挤压力,导致凹陷部位应力集中，当应力超过坯壳的抗拉强度时就产生微小的裂纹。坯壳表面微细小裂纹在出结晶器后，铸坯表面微细裂纹在二冷却冷却水作用下，生长、扩大形成纵向大裂纹。
(3)控制结晶器冷却强度，调节结晶器冷却水量，使宽面及窄面水量减少，宽面水量为3000L/Min；窄面水量为500L/Min，结晶器冷却强度减弱，坯壳在模具内冷却强度减小，减少坯壳热应力的作业下产生的晶间断裂；
(4)使用低熔点开浇渣，在相同的钢水温度条件下，低熔点开浇渣能快速熔化形成稳定渣系，在结晶器中润滑、传热及防止氧化作用。低熔点开浇渣的熔点为1090±20℃，粘度1.00±0.5，1300℃条件下，Poise，低熔点开浇渣的形态为粉渣；低熔点开浇渣按质量份数包括SiO2，39-41份；CaO+Mg0合计33-35份；Al2O3,2.5-4.0份；Na2O+K2O合计7.5-9.0份；F，10-12份；H2O,≤0.5份；总C，≤3.0份；S，≤1.0份。
保护渣液渣层对钢坯与结晶器间隙的填充性能,由保护渣的粘度值决定,是保证均匀传热和坯壳厚度均匀的条件。造成液渣层的薄厚不均,和渣膜厚度不均,热传导能力不均匀，造成铸坯冷却不均匀，会产生多处凹陷，应力一旦集中在某一较薄弱部位,铸坯就要产生表面纵向热裂纹等缺陷。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特征在于：按照如下步骤进行：
(1)Ti含量控制，生产时熔钢中素钢Ti含量严格控制，减少钢中Ti元素成份波动；
(2)控制结晶器保护渣碱度，钢水中素钢Ti的质量百分比＞0.3％时，在钢水铸造过程中，降低结晶器保护渣碱度，整个铸造过程结晶器内保护渣碱度＜1.0；
(3)控制结晶器冷却强度，调节结晶器冷却水量，使宽面及窄面水量减少，结晶器冷却强度减弱，坯壳在模具内冷却强度减小，减少坯壳热应力的作业下产生的晶间断裂；
(4)使用低熔点开浇渣，在相同的钢水温度条件下，低熔点开浇渣能快速熔化形成稳定渣系，在结晶器中润滑、传热及防止氧化作用。
2.根据权利要求1所述一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特征在于：所述步骤(2)控制结晶器保护渣碱度中，结晶器碱度为0.7-0.8，铸造过程中Ti元素与保护渣中SiO2反应，保护渣碱度略上涨，选取0.7-0.8的结晶器碱度范围可确保整个铸造过程结晶器内保护渣碱度＜1.0。
3.根据权利要求1所述一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特征在于：所述步骤(2)控制结晶器保护渣碱度中，结晶器碱度为0.75±0.03，铸造过程中Ti元素与保护渣中SiO2反应，保护渣碱度略上涨，选取0.75±0.03的结晶器碱度范围可确保整个铸造过程结晶器内保护渣碱度＜1.0。
4.根据权利要求1所述一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特征在于：所述步骤(3)控制结晶器冷却强度中，宽面水量为3000L/Min；窄面水量为500L/Min。
5.根据权利要求1所述一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特征在于：所述步骤(4)使用低熔点开浇渣步骤中，所述低熔点开浇渣的熔点为1090±20℃，粘度1.00±0.5，1300℃条件下，Poise，低熔点开浇渣的形态为粉渣。
6.根据权利要求5所述一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特征在于：所述步骤(4)使用低熔点开浇渣步骤中，所述低熔点开浇渣按质量份数包括SiO2，39-41份；CaO+Mg0合计33-35份；Al2O3,2.5-4.0份；Na2O+K2O合计7.5-9.0份；F，10-12份；H2O,≤0.5份；总C，≤3.0份；S，≤1.0份。
7.根据权利要求1所述一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特征在于：所述含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的素钢中的成分，按质量百分比计，包括：C，0.04％；Si，1.7；Mn％，0.6；P％，0.02％；S，0.001％；Cr，14.0％；Ni，7.0％；Mo，0.5％；Cu，0.71％；Ti，0.32％；N，0.00300％，余量为铁及其他不可避免的杂质。
8.根据权利要求7所述一种含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的冶炼及铸造工艺，其特征在于：所述含钛铬镍半奥氏体沉淀硬化不锈钢的素钢中Ti的含量为0.32±0.02％。
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