CN113337781B

CN113337781B - 一种解决sphc+b热轧钢带翘皮的方法

Info

Publication number: CN113337781B
Application number: CN202110613416.0A
Authority: CN
Inventors: 顾凤义; 孟宪成; 乔治明; 刘莹; 花艳侠; 闫文凯; 韩萍
Original assignee: Tianjin Xintiangang Iron And Steel Group Co ltd
Current assignee: Tianjin Xintiangang Iron And Steel Group Co ltd
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2041-06-02
Also published as: CN113337781A

Abstract

本发明属于热轧钢带制备领域，具体涉及一种解决SPHC+B热轧钢带翘皮的方法。SPHC+B热轧钢带的成品成分为C:≤0.05％、Si：≤0.03％、Mn：0.15‑0.30％、P:≤0.015％、S:≤0.015％、AlS：0.015‑0.040％、B:0.0008‑0.0025％、Ti：0.005‑0.01％、N:≤0.004％。在钢水冶炼过程中延长Ar气底吹时间3‑4分钟，炉后出钢降低脱氧深度，LF炉精炼循环利用率40‑50％。另外通过对过程温度，冷却速度等工艺的精准控制可以在后续的生产过程中继续降低残余的AlN、BN和第二相粒子晶界析出量，从而解决SPHC+B热轧钢带翘皮的缺陷。

Description

一种解决SPHC+B热轧钢带翘皮的方法

技术领域

本发明属于热轧钢带制备领域，具体涉及一种解决SPHC+B热轧钢带翘皮的方法。

背景技术

SPHC+B钢是目前比较热门的钢种，对改善钢材的内部组织，冷轧性能都有积极作用，并且能够促进钢材的出口贸易。

但钢中B元素有极强的晶界偏聚特性，晶界处硼的原子百分含量为2％左右，硼元素浓度过高会与氮元素结合，热力学计算表明，此浓度在较高温度下就可析出BN，且易与钢中的MnS、Fe₃C等复合析出，在晶界形成第二相粒子，大大提高钢的热脆性，晶界的脆化增加了连铸坯对裂纹的敏感性。在此情况下，连铸机的弯曲和矫直段极易在铸坯角部形成裂纹，在轧制时容易在钢带的边部产生翘皮现象，同时由于N的存在AlN，也容易晶界析出，与BN的作用相同，都是增加晶界的热脆性。另外大量晶界偏聚的AlN、BN在大变形的轧制过程中也容易产生晶间断裂，从而形成翘皮缺陷。

为了避免AlN、BN和第二项粒子在晶界的析出，现有技术都在研究如何降低钢种的N含量，而降低钢中的N含量工艺复杂：氧气纯度、废钢、铁水、造渣辅料、终点补吹、底吹气氮氩切换、出钢口规则程度、脱氧合金化、全程钢包吹氩、LF炉精炼吹氩、精炼埋弧加热、精炼造渣脱硫、精炼喂线钙处理、连铸钢包到中间包的保护浇注等工艺环都需要严格控制，稍有疏漏就会造成钢中N含量的增加，增大翘皮的危险。

另外钢中N含量降低到一定程度很难再降低，即便通过真空脱气处理也很难达到30ppm以下，因此想完全阻止AlN、BN和第二相粒子晶界析出，降低钢水中的N含量是一种必要手段，但仅靠降钢种气体N含量很难达到这一目的，必须结合微合金固N和过程参数精准控制，避免形成AlN、BN和第二相粒子晶界析出条件等手段，综合进行控制。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种解决SPHC+B热轧钢带翘皮的方法。降低钢水中的N含量工艺操作是一种基础手段，该发明结合微合金固N和过程参数精准控制，避免形成AlN、BN和第二相粒子晶界析出条件等手段，综合进行控制。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种解决SPHC+B热轧钢带翘皮的方法，SPHC+B热轧钢带的成品成分为C:≤0.05％、Si：≤0.03％、Mn：0.15-0.30％、P:≤0.015％、S:≤0.015％、AlS：0.015-0.040％、B:0.0008-0.0025％、Ti：0.005-0.01％、N:≤0.004％。由于SPHC+B是Al镇静钢，而且Al的易氧化性要强于Ti，钢中的氧先与Al反应，避免Ti元素还没来得及进行固N反应，就被氧消耗掉的现象；另外钢水中的Ti含量过高会形成TiCN或TiSC这两种物质的粗大颗粒严重影响晶界的脆性，对钢材的性能和冶炼成本造成影响，因此SPHC+B钢中Ti含量不宜过高。

作为优化的技术方案，转炉吹炼过程中将后期底吹氩气时间延长到8-9分钟，较平常吹炼炉次延长3-4分钟，利用氩气泡形成的低的N气分压带走排除钢水中部分N气。

作为优化的技术方案，脱氧Al线炉后喂入量减少至0.8±0.1kg/吨钢，避免过早深度脱氧造成钢水吸N条件加剧。

作为优化的技术方案，利用前一炉的精炼渣循环利用，利用率达到40-50％，以便在精炼尽早化渣，形成泡沫渣，进行埋弧操作，隔绝钢水与空气的接触和减少电弧与空气的接触量，从而就减少钢水的吸氮量。

作为优化的技术方案，该方法还包括在精炼阶段Al脱氧完成后加入LF炉钢水的Ti铁合金为0.3-0.4kg/t,以防止Ti被氧化，并进行固氮；然后喂入硼铁合金线30m-50m，并利用钛与氮反应析出TiN的温度高于硼与氮反应的温度，以减少氮和硼在晶界的反应析出。

作为优化的技术方案，Ti铁合金的加入时机为：确认精炼钢水中AlS含量≥0.020％时方可加入。

作为优化的技术方案，由于结晶器需要弱冷，为防止断面板坯的坯壳与结晶器接触部分冷速过快形成AlN、BN的晶界析出物而脆化而产生裂纹，控制结晶器窄面冷却水量450-550L/min,宽面水量2000-2400L/min。

作为优化的技术方案，连铸浇铸时二冷的冷却要弱冷模式，即降低铸坯内外温度梯度；因为在连铸二冷的弯曲和矫直段，正处于AlN、BN的析出温度阶段，在快速冷却状态下，BN的残余量会增多，同时AlN含量也会增加，影响铸坯角部质量；连铸机二冷水的冷却强度控制在比水量：0.5-0.8L/kg。

作为优化的技术方案，控制中间包内钢水过热度在10-25℃，使钢水在较低温度下浇铸，更有利于加速钢水的凝固，降低硼的晶界偏析程度。

作为优化的技术方案，稳定的连铸拉速有利于AlN、BN晶界析出物微量化，连铸坯拉速控制在1.6-1.7m/min，过低的拉速会造成结晶器和二冷段冷却强度的增加，不利于析出物的控制，过高的拉速会带来弱冷状态下漏钢的风险。

作为优化的技术方案，控制铸坯加热温度为：加热炉预热段温度为1085-1100℃，以便AlN、BN的析出物充分溶解；加热炉加热段温度为1250-1280℃；在这个温度区间溶解在奥氏体内的N可以和富余的Ti结合析出TiN；加热炉均热段温度为1280-1310℃。使铸坯内外温度均匀；铸坯在加热炉的时间控制在180-200min。较长的铸坯在炉时间有利于AlN、BN的析出物充分溶解和TiN固氮作用的形成。

本发明具有的优点和积极效果：

本方法是利用Ti元素在SPHC+B钢中高于AlN、BN开始析出温度时，就会先于Al、B元素与N反应析出TiN这一规律，用Ti元素进行固N，从而减少AlN、BN和第二相粒子在晶界的析出，杜绝热轧钢带由于AlN、BN和第二相粒子晶界析出脆化造成的热轧钢带翘皮缺陷；同时调整在转炉冶炼过程中的底吹工艺，增加精炼渣循环利用技术和调整炉后钢水脱氧工艺来降低钢水含N量，从而提高生产效率，节约生产成本；另外通过对合金化顺序、过程温度，冷却速度等工艺的精准控制可以在后续的生产过程中继续降低残余的AlN、BN和第二相粒子晶界析出量，从而解决SPHC+B热轧钢带翘皮的缺陷。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：

本发明公开了一种解决SPHC+B热轧钢带翘皮的方法，包括以下几个步骤：

转炉冶炼——LF炉精炼——连铸浇铸——加热炉加热——轧机轧制——卷曲；

在以上步骤中，解决SPHC+B热轧钢带翘皮的问题通过以下几个方面进行：

1、转炉吹炼过程中将后期底吹氩气时间延长到8-9分钟，较平常吹炼炉次延长3-4分钟，利用氩气泡形成的低的N气分压带走排除钢水中部分N气。

2、脱氧Al线炉后喂入量减少至0.8±0.1kg/吨钢；对于150t转炉，减少炉后的脱氧剂Al线喂入量100米/炉，炉后喂入Al线150±10米/炉，避免过早深度脱氧造成钢水吸N条件加剧。

3、精炼渣循环利用率达到40-50％，以便在精炼尽早化渣，尽早形成泡沫渣，进行埋弧操作，隔绝钢水与空气的接触和减少电弧与空气的接触量。

4、LF精炼炉加料，调整钢水成分：首先确认精炼钢水中AlS含量≥0.020％时方可加入适量的Ti铁合金，并根据AlS含量适当调整加入LF精炼钢水中Ti铁合金的量，一般情况下随着钢水中AlS含量的升高，喂入的Ti铁合金减少；同理LF炉的硼铁合金线配加量根据LF炉钢水中AlS含量适当调整喂入长度；

1)在LF精炼炉的合金种类选择和合金化顺序如下：为防止Ti被氧化，在精炼阶段Al脱氧完成后加入LF炉钢水的Ti铁合金为0.3-0.4kg/t,以进行固氮；

由于SPHC+B是Al镇静钢，而且Al的易氧化性要强于Ti，钢中的氧先与Al反应，避免Ti元素还没来得及进行固N反应，就被氧消耗掉的现象；另外钢水中的Ti含量过高会形成TiCN或TiSC这两种物质的粗大颗粒严重影响晶界的脆性，因此SPHC+B钢中Ti含量不宜过高；

2)然后喂入硼铁合金线30m-50m，并利用钛与氮反应析出TiN的温度高于硼与氮反应的温度，以减少氮和硼在晶界的反应析出；

硼铁合金线作为合金的首选，是因为硼铁合金的比重较轻，块状硼铁合金浮于钢水表面，不易被钢水吸收，合金收得率低，喂硼铁合金线可以直接插入钢水中提高合金收得率；再者硼铁合金线粒度细，容易吸收，块状硼铁合金熔化需要较长时间，硼铁合金的熔点高，粒度越大越容易在钢水中形成硼元素的聚集点，造成成分偏析。

SPHC+B热轧钢的成品成分要求确定如下：C:≤0.05％、Si：≤0.03％、Mn：0.15-0.30％、P:≤0.015％、S:≤0.015％、AlS：0.015-0.040％、B:0.0008-0.0025％、Ti：0.005-0.01％、N:≤0.004％；

5、对于180mm×1010mm断面板坯，由于结晶器需要弱冷，为防止断面板坯的坯壳与结晶器接触部分冷速过快形成AlN、BN的晶界析出物而脆化而产生裂纹，因此控制结晶器窄面冷却水量450-550L/min,宽面水量2000-2400L/min；

6、连铸浇铸时二冷的冷却要弱冷模式，即降低铸坯内外温度梯度；这是因为在连铸二冷的弯曲和矫直段，正处于AlN、BN的析出温度阶段，在快速冷却状态下，BN的残余量会增多，同时AlN含量也会增加，影响铸坯角部质量；因此连铸机二冷水的冷却强度控制在比水量：0.5-0.8L/kg。

7、硼在枝晶偏析过程中容易聚集，延长了凝固时间是导致铸坯缺陷的主要原因；控制中间包内钢水过热度在10-25℃，使钢水在较低温度下浇铸，更有利于加速钢水的凝固，降低硼的晶界偏析程度；

8、稳定的连铸拉速有利于AlN、BN晶界析出物微量化，连铸坯拉速控制在1.6-1.7m/min，过低的拉速会造成结晶器和二冷段冷却强度的增加，不利于析出物的控制，过高的拉速会带来弱冷状态下漏钢的风险；

9、控制铸坯加热温度：加热炉预热段温度：1085-1100℃，以便AlN、BN的析出物充分溶解；

加热炉加热段温度：1250-1280℃；在这个温度区间溶解在奥氏体内的N可以和富余的Ti结合析出TiN；

加热炉均热段温度：1280-1310℃；使铸坯内外温度均匀。

10、铸坯在加热炉的时间控制在180-200min，较长的铸坯在炉时间有利于AlN、BN的析出物充分溶解和TiN固氮作用的形成。

表1和表2为5个实施例和3个对比例的实验数据：

表1实施例以及对比例的钢带成品化学成分

表2实施例以及对比例的钢带生产工艺参数

将以上钢带成品进行电镜扫描分析，实施例1-5中的SPHC+B热轧钢带未发现BN夹杂物的存在，没有出现表面翘皮缺陷；而对比例1-3出现了不同程度的翘皮缺陷，这说明实施例1-5中的工艺参数对于改善SPHC+B热轧钢带的表面质量是有效的。

本文所述实施例只是本发明的部分实施例，并非全部。根据上述说明书的解释和指导，本领域的技术人员基于本发明及实施例，能够对实施方式进行变更、改进、替换等，但在没有做出创新性研究前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范畴。

Claims

1.一种解决SPHC+B热轧钢带翘皮的方法，其特征在于：SPHC+B热轧钢带的成品成分为C:≤0.05％、Si：≤0.03％、Mn：0.15-0.30％、P:≤0.015％、S:≤0.015％、Als ：0.015-0.040％、B:0.0008-0.0025％、Ti：0.005-0.01％、N:≤0.004％；

采用转炉吹炼过程中,后期底吹氩气时间延长到8-9分钟；

在炉后出钢过程中进行前炉精炼渣的循环利用，利用率为40-50％；

脱氧Al线炉后喂入量减少至0.8±0.1kg/吨钢；

在精炼阶段Al脱氧完成后，当精炼钢水中Als 含量≥0.020％时加入LF炉钢水的Ti铁合金为0.3-0.4kg/t,以进行固氮；然后喂入硼铁合金线30m-50m；

控制结晶器窄面冷却水量450-550L/min,宽面水量2000-2400L/min；

连铸浇铸时二冷的冷却要弱冷模式，即降低铸坯内外温度梯度；连铸机二冷水的冷却强度控制在比水量：0.5-0.8L/kg；

控制中间包内钢水过热度在10-25℃；

连铸坯拉速控制在1.6-1.7m/min；

铸坯加热工艺为：加热炉预热段温度为1085-1100℃；加热炉加热段温度为1250-1280℃；加热炉均热段温度为1280-1310℃；铸坯在加热炉的时间控制在180-200min。