CN114367645B - 一种减少合金钢表面裂纹的方法和合金钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金行业连铸工艺技术领域，具体涉及一种减少合金钢表面裂纹的方法和合金钢及其制备方法，其中减少合金钢表面裂纹的方法，包括连铸和加热步骤；在所述连铸步骤中，控制矫直段连铸坯的上表面温度大于下表面温度0＜ΔT≤60℃，矫直段连铸坯的下表面温度为：840≤T≤900℃；在加热步骤中至少包括两个加热阶段，所述第一加热阶段的时间0<t≤15min，温度为1060≤T≤1100℃，加热总时间为110～160min。本发明通过控制连铸坯矫直温度、上下表面矫直温度差以及加热工艺，有效减少耐硫酸露点腐蚀钢带的“铜脆”现象，成品边部无肉眼可见边裂、板面无V形“铜脆”裂纹，减少“铜脆”缺陷率。

Description

一种减少合金钢表面裂纹的方法和合金钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金行业连铸工艺技术领域，具体涉及一种减少合金钢表面裂纹的方法和合金钢及其制备方法。
背景技术
耐硫酸露点腐蚀钢是指在钢中加入一定含量的合金元素，使钢在接触含硫酸性气体时(如排放含硫废气的钢烟囱)，增加对露点以下由SO2、SO3和H2O结合生成的硫酸的耐腐蚀性能。
耐硫酸露点腐蚀钢主要用于烟囱、省煤气、空气预热器和脱硫设备等零部件的制造领域，以抵御含硫烟气和水在较低温度下(≤150℃)结露形成的硫酸对设备的腐蚀作用。在20℃下20％的硫酸溶液中腐蚀速率仅相当于Q235B的30％，这主要得益于Cu、Cr、Sb、Sn等耐腐蚀元素的添加。但是，由于Cu、Sb的抗氧化性较强，热态下铸坯中Fe将择优氧化，导致Cu、Sb、Sn等元素在氧化皮和基体界面晶界处富集，弱化晶界结合力，在随后轧制过程中形成热轧裂纹，这种现象称为“铜脆”。“铜脆”是耐酸钢主要的表面缺陷，一直以来都是困扰耐酸钢质量稳定的难题之一。
向钢中添加质量分数0.10～0.20％的Ni，与Cu结合形成金属间化合物，当wNi/w(Cu+Sb+Sn)比例大于1/3时，才能够有效避免铸坯在加热过程中因Cu偏聚产生的“铜脆”缺陷，但这导致生产成本上升100～200元/吨。此外，加Ni仅能缓解铸坯在加热炉中因选择氧化导致的“铜脆”，如果钢中Ni含量波动，不仅发生“铜脆”的风险增大，还会出现连铸坯边角裂纹、炉后除鳞铁皮残留、精轧前除鳞不均匀等现象，造成成品钢边裂、表面色差，不利于规模化生产质量控制。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服铸坯矫直裂纹导致的缺陷、现有技术中由于钢中Ni含量波动而不能避免“铜脆”现象的缺陷，从而提供一种减少合金钢表面裂纹的方法和合金钢及其制备方法。
为此，本发明提供一种减少合金钢表面裂纹的方法，包括连铸和加热步骤；
在所述连铸步骤中，控制连铸坯矫直段时上表面温度大于下表面温度且温度差0＜ΔT≤60℃，矫直段连铸坯的下表面温度为：840≤T≤900℃；在加热步骤中至少包括两个加热阶段，所述第一加热阶段的时间0<t≤15min，温度为1060≤T≤1100℃，加热总时间为110～160min。
优选的，铸坯宽度850≤w≤1150mm时，连铸坯矫直时上表面温度大于下表面温度且温度差为40＜ΔT≤60℃；铸坯宽度1150＜w≤1450mm时，连铸坯矫直时上表面温度大于下表面温度且温度差为20＜ΔT≤40℃；铸坯宽度1450＜w≤1600mm时，连铸坯矫直时上表面温度大于下表面温度且温度差为0＜ΔT≤20℃。
优选的，铸坯宽度850≤w≤1150mm时，矫直段连铸坯的下表面温度为880＜T≤900℃；铸坯宽度1150＜w≤1450mm时，矫直段连铸坯的下表面温度为860＜T≤880℃；铸坯宽度1450＜w≤1600mm时，矫直段连铸坯的下表面温度为840＜T≤860℃。
优选的，所述加热步骤还包括第二加热阶段、第三加热阶段和均热段，优选的，第二加热阶段的温度1150≤T≤1200℃，加热时间32≤t≤48min；优选的，第三加热阶段温度1200≤T≤1240℃，加热时间32≤t≤48min；优选的，均热段温度1240≤T≤1300℃，加热时间32≤t≤48min。
本发明进一步提供一种合金钢的制备方法，包括上述的减少合金钢表面裂纹的方法。
优选的，所述合金钢的制备方法中，在连铸和加热步骤之前还包括铁水预处理、转炉冶炼和LF精炼；在连铸和加热步骤之后还包括一次除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、冷却和卷曲。
优选的，所述一次除鳞温度1180≤T≤1220℃，除鳞水压力≥200bar，除鳞速度0.8≤v≤1.1m/s。
优选的，所述二次除鳞温度T≤1060℃。
优选的，成品厚度1.2≤h≤4.0mm时，二次除鳞温度为1030＜T≤1060℃；成品厚度4.0＜h≤9.0mm时，二次除鳞温度为1000＜T≤1030℃；成品厚度9.0＜h≤16.0mm时，二次除鳞温度为970＜T≤1000℃。
优选的，控制精轧离线温度840≤T≤900℃。
优选的，成品厚度1.2≤h≤4.0mm时，精轧离线温度为880＜T≤900℃；成品厚度4.0＜h≤9.0mm时，精轧离线温度为860＜T≤880℃；成品厚度9.0＜h≤16.0mm时，精轧离线温度为840＜T≤860℃。
优选的，所述铁水预处理包括：铁水加热至1250～1380℃，每吨铁加入脱硫剂4～7kg，在钢水深度1.1～1.4m处搅拌，搅拌速度70～120r·min-1，搅拌时间7～15min；钢水深脱硫目标S含量≤0.011％；
优选的，所述脱硫剂为85％CaO-15％CaF2。
优选的，所述转炉冶炼包括：转炉装料，所装的料包括废钢和铁水，控制废钢与铁水质量比为(10～25)：100，吹炼供氧强度27000～29000Nm3·h-1，单炉吹炼时间13～17min，转炉终点C含量控制0.03％～0.05％；后处理依次加入石灰、硅锰合金、铬铁、铝基脱氧剂；转炉终点目标温度1600～1700℃。
优选的，所述LF精炼包括：第一炉进、出站温度1550～1600℃，连浇进、出站目标温度1540～1590℃；吨钢喂入钙线1～2m，保证钢水Ca含量15～25ppm；静吹时间5～15min，钢水镇静时间5～40min；
优选的，所述粗轧包括：进粗轧温度1140～1180℃，粗轧离线温度1050～1080℃；铸坯在粗轧压缩比80～90％；
优选的，所述冷却包括：层流水流量5000～7000m3·h-1，层流冷却冷速30～40℃·s-1；卷取温度600～650℃；
本发明进一步提供上述制备方法提供的合金钢，包括以下百分含量的组分：C:0.06％～0.09％，Si:0.25％～0.40％，Mn:0.40％～0.55％，Cu:0.15％～0.30％，P≤0.025％，S≤0.015％，Ni:0.09％～0.25％，Cr:0.75％～0.95％，Sb:0.05％～0.09％，Ti:0.020％～0.040％，N≤0.0045％，Als:0.010％～0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述合金钢成品厚度1.2≤h≤16.0mm，宽度850≤w≤1600mm。
优选的，所述合金钢抗拉强度：390≤Rm≤550MPa，屈服强度：ReL≥245MPa，延伸率：25％≤A≤35％。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的减少合金钢表面裂纹的方法，通过控制矫直段连铸坯上表面温度大于下表面温度的温度差为0＜ΔT≤60℃，矫直段连铸坯的下表面温度为：840≤T≤900℃，避免了热应力、第三脆性区导致的角部缺陷造成的边裂缺陷；通过控制加热第一加热阶段的时间≤15min，温度为1060～1100℃，加热总时间为110～160min，使液态铜被有效低固定在氧化铁皮中，降低了其在晶界处的富集，避免了晶界结合力降低。通过以上工艺的设定，有效减少“铜脆”现象，成品边部无肉眼可见边裂、板面无V形“铜脆”裂纹，降低“铜脆”缺陷率。该工艺克服了由于Ni含量波动而不能避免“铜脆”现象的缺陷，极大地降低了规模化生产过程中的质量事故，在生产低成本、高品质耐酸钢方面具有极大的推广价值。
2.本发明根据铸坯的不同宽度进一步设定矫直段连铸坯的上下表面温差和矫直温度，实现不同宽度铸坯的精准控制，可避免矫直过程中产生的铸坯边角裂口，从而避免了热轧过程中产生的裂边缺陷。
3.利用本发明的减少合金钢表面裂纹的方法，进一步提供一种合金钢的制备方法，制备得到的合金钢有效减少了“铜脆”现象，成品表面无裂纹。
4.在合金钢制备过程中，液态Cu、Sb、Sn等元素在铸坯基体和氧化皮之间的富集和对基体附近氧化皮的包裹，使氧化皮和基体的结合力提高，导致炉生氧化铁皮难以在除鳞过程中被有效清除，最终在轧后形成一次鳞压入缺陷。此外，由于这些抗氧化性元素以液态膜的形式在铸坯表面不均匀覆盖，造成铸坯在轧制过程中的不均匀氧化，最终生成颜色深浅不一的氧化膜，导致视觉上的差异。氧化膜颜色本质是基体氧化程度差异的视觉反映，并最终造成钢板表面的粗糙度差异。为了解决上述问题，本发明在合金钢的制备过程中进一步控制一次除鳞温度1180≤T≤1220℃，除鳞水压力≥200bar，除鳞速度0.8≤v≤1.1m/s；利用了Cu的熔点和除鳞温度之间的关系，避免液态铜对精除鳞过程中氧化铁皮的包裹。
5.本发明进一步控制二次除鳞温度T≤1060℃，降低合金钢表面氧化铁皮轧入缺陷率。
6.本发明依据成品钢的厚度，进一步优化二次除鳞温度，具体为成品厚度1.2≤h≤4.0mm时，二次除鳞温度为1030＜T≤1060℃；成品厚度4.0＜h≤9.0mm时，二次除鳞温度为1000＜T≤1030℃；成品厚度9.0＜h≤16.0mm时，二次除鳞温度为970＜T≤1000℃，进一步精准控制合金钢的表面质量，避免氧化铁皮轧入的缺陷。
7.为了保证轧机稳定性，本发明还控制了精轧离线温度840≤T≤900℃，并进一步根据成品厚度控制精轧离线温度，使得轧机更加稳定。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
本发明实施例中涉及到的铁水、脱硫剂、石灰、硅锰合金、烙铁、铝基脱氧剂均为本领域常规试剂，符合国家标准的均可实现本发明的效果，因此不对上述组分做特殊限定，本发明实施例中，硅锰合金购自宁夏晟晏，其中Mn(％)≥65.5％，Mn/Fe的质量比≥4.67，P/Mn的质量比≤0.003；铬铁购自大连高远国际贸易有限公司，牌号FeCr55C200、FeCr55C600；铝基脱氧剂购自潜江市粤盛冶金科技有限公司。
本发明实施例中涉及到的废钢包括钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料(如切边、切头等)以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料，只要成分为钢的均可用于本发明，例如车轴、易拉罐、管材、各类机械铸钢件等。
实施例1
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1295℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂5.9kg；将搅拌头插入钢水深度1.2m处，搅拌速度90r·min-1，搅拌时间7min；钢水深脱硫S含量0.0080％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢17t，铁水153t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间16min，转炉终点C控制0.04％；后处理依次加入350kg石灰、1280kg硅锰合金、2120kg铬铁、250kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1638℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1583℃，连浇进、出站目标温度1575℃，每吨钢喂入钙线1.5m，保证钢水Ca含量18ppm；静吹时间9min，钢水镇静时间10min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1150mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为885℃，上表面温度为935℃(△T＝50℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1080℃停留时间13min，第二加热段1170℃停留37min，第三加热段1200℃停留37min，均热段温度1290℃停留38min，总在炉时间125min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1185℃，控制除鳞速度0.82m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1180℃，粗轧离线温度1080℃；铸坯在粗轧压缩比82％；
8)二次除鳞：成品厚度为3mm，粗轧后进行二次除鳞，温度1035℃；
9)精轧：精轧入口温度1030℃，精轧离线温度887℃，命中率96％；
10)冷却、卷曲：层流水流量5500m3·h-1，层流冷却冷速32℃·s-1，卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为3.0mm，宽度为1150mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.07％，Si:0.40％，Mn:0.45％，Cu：0.17％，P:0.013％，S:0.007％，Ni:0.12％，Cr:0.80％，Sb:0.07％，Ti:0.020％，N:0.0040％，Als:0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例2
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1310℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂6.0kg；将搅拌头插入钢水深度1.25m处，搅拌速度85r·min-1，搅拌时间8.3min；钢水深脱硫S含量0.0090％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢25.5t，铁水144.5t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间14min，转炉终点C控制0.03％；后处理依次加入350kg石灰、1260kg硅锰合金、2080kg铬铁、295kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1640℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1580℃，连浇进、出站目标温度1576℃；每吨钢喂入钙线1.5m，保证钢水Ca含量20ppm；静吹时间9min，钢水镇静时间15min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1450mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为870℃，上表面温度为900℃(△T＝30℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1060℃区间停留时间13.6min，第二加热段1150℃停留40min，第三加热段1230℃停留40min，均热段温度1250℃停留38.4min，总在炉时间132min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1195℃，控制除鳞速度0.85m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1075℃，粗轧离线温度1050℃；铸坯在粗轧压缩比82％；
8)二次除鳞：成品厚度为4.2mm，粗轧后进行二次除鳞，温度1022℃；
9)精轧：精轧入口温度1020℃，精轧离线温度865℃，命中率99％；
10)冷却、卷曲：层流水流量6000m3·h-1，层流冷却冷速35℃·s-1；卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为4.2mm，宽度为1450mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.06％，Si:0.32％，Mn:0.40％，Cu：0.15％，P:0.011％，S:0.007％，Ni:0.14％，Cr:0.95％，Sb:0.05％，Ti:0.028％，N:0.0042％，Als:0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例3
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1380℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂5.0kg；将搅拌头插入钢水深度1.3m处，搅拌速度100r·min-1，搅拌时间7min；钢水深脱硫S含量0.0065％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，控制废钢比例17t，铁水153t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间13.2min，转炉终点C控制0.05％；后处理依次加入350kg石灰、1290kg硅锰合金、2180kg铬铁、260kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1645℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1582℃；连浇进、出站目标温度1576℃，吨钢喂入钙线1.5m，保证钢水Ca含量18ppm；静吹时间8min，钢水镇静时间20min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1600mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为842℃，上表面温度为862℃(△T＝20℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1100℃区间停留时间12min，第二加热段1160℃停留37min，第三加热段1210℃停留37min，均热段温度1270℃停留37min，总在炉时间123min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1186℃，控制除鳞速度0.90m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1140℃，粗轧离线温度1055℃；铸坯在粗轧压缩比82％；
8)二次除鳞：成品厚度11.0mm粗轧后进行二次除鳞，温度992℃；
9)精轧：精轧入口温度990℃，精轧离线温度850℃，命中率95％；
10)冷却、卷曲：层流水流量6800m3·h-1，层流冷却冷速38℃·s-1；卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为11.0mm，宽度为1600mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.08％，Si:0.30％，Mn:0.46％，Cu：0.20％，P:0.025％，S:0.008％，Ni:0.15％，Cr:0.90％，Sb:0.09％，Ti:0.040％，N:0.0040％，Als:0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例4
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1372℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂5.6kg；搅拌头插入钢水深度1.3m处，搅拌速度100r·min-1，搅拌时间9min；钢水深脱硫S含量0.0086％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢34t，铁水136t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间14min，转炉终点C控制0.03％；后处理依次加入350kg石灰、1100kg硅锰合金、1990kg铬铁、280kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1636℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1580℃，连浇进、出站目标温度1570℃；每吨钢喂入钙线1.5m，保证钢水Ca含量16ppm；静吹时间12min，钢水镇静时间16min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1340mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为872℃，上表面温度为897℃(△T＝25℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1080℃区间停留时间14min，第二加热段1190℃停留42min，第三加热段1230℃停留42min，均热段温度1255℃停留42min，总在炉时间140min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1196℃，控制除鳞速度0.92m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1180℃，粗轧离线温度1080℃；铸坯在粗轧压缩比82％；
8)二次除鳞：成品厚度为2.0mm，粗轧后进行二次除鳞，温度1046℃；
9)精轧：精轧入口温度1040℃，精轧离线温度891℃，命中率97％；
10)冷却、卷曲：层流水流量5300m3·h-1，层流冷却冷速32℃·s-1；卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为2.0mm，宽度为1340mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.06％，Si:0.36％，Mn:0.45％，Cu：0.26％，P:0.022％，S:0.006％，Ni:0.09％，Cr:0.75％，Sb:0.07％，Ti:0.028％，N:0.0038％，Als:0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例5
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1280℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂7kg；搅拌头插入钢水深度1.32m处，搅拌速度110r·min-1，搅拌时间10min；钢水深脱硫S含量0.010％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢17t，铁水153t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间16min，转炉终点C控制0.04％；后处理依次加入350kg石灰、1200kg硅锰合金、2010kg铬铁、300kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1642℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1580℃，连浇进、出站目标温度1572℃，每吨钢喂入钙线1.5m，保证钢水Ca含量18ppm；静吹时间5min，钢水镇静时间13min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为850mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为900℃，上表面温度为945℃(△T＝45℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1100℃区间停留时间12.6min，第二加热段1150℃停留38min，第三加热段1200℃停留38min，均热段温度1276℃停留39.4min，总在炉时间128min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1196℃，控制除鳞速度0.95m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1170℃，粗轧离线温度1076℃；铸坯在粗轧压缩比82％；
8)二次除鳞：成品厚度为1.5mm，粗轧后进行二次除鳞，温度1055℃；
9)精轧：精轧入口温度1040℃，精轧离线温度891℃，命中率96％；
10)冷却、卷曲：层流水流量5000m3·h-1，层流冷却冷速30℃·s-1；卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为1.5mm，宽度为850mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.09％，Si:0.34％，Mn:0.55％，Cu：0.28％，P:0.019％，S:0.008％，Ni:0.10％，Cr:0.81％，Sb:0.08％，Ti:0.026％，N:0.0045％，Als:0.028％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例6
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1290℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂6.3kg；搅拌头插入钢水深度1.36m处，搅拌速度120r·min-1，搅拌时间14min；钢水深脱硫S含量0.0050％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢25.5t，铁水144.5t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间14.6min，转炉终点C控制0.04％；后处理依次加入350kg石灰、1150kg硅锰合金、1930kg铬铁、255kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1638℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1583℃，连浇进、出站目标温度1570℃；吨钢喂入钙线1.5m，保证钢水Ca含量16ppm；静吹时间7min，钢水镇静时间10min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1450mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为870℃，上表面温度为895℃(△T＝25℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1085℃区间停留时间13.5min，第二加热段1155℃停留42min，第三加热段1200℃停留42min，均热段温度1290℃停留43.5min，总在炉时间141min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1180℃，控制除鳞速度0.82m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1180℃，粗轧离线温度1070℃；铸坯在粗轧压缩比82％；
8)二次除鳞：成品厚度为7.0mm，粗轧后进行二次除鳞，1022℃；
9)精轧：精轧入口温度1010℃，精轧离线温度874℃，命中率95％；
10)冷却、卷曲：层流水流量6000m3·h-1，层流冷却冷速35℃·s-1；卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为7.0mm，宽度为1450mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.08％，Si:0.25％，Mn:0.46％，Cu：0.23％，P:0.015％，S:0.006％，Ni:0.11％，Cr:0.87％，Sb:0.08％，Ti:0.028％，N:0.0030％，Als:0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例7
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1286℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂5.5kg；搅拌头插入钢水深度1.3m处，搅拌速度100r·min-1，搅拌时间9min；钢水深脱硫S含量0.011％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢比例25.5t，铁水144.5t；吹炼供氧强度27000Nm3·h-1，单炉吹炼时间14.5min，转炉终点C控制0.04％；后处理依次加入350kg石灰、1160kg硅锰合金、1920kg铬铁、261kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1620℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1580℃，连浇进、出站目标温度1570℃；吨钢喂入钙线2m，保证钢水Ca含量25ppm；静吹时间15min，钢水镇静时间15min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1550mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为850℃，上表面温度为855℃(△T＝5℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1075℃停留时间15min，第二加热段1160℃停留48min，第三加热段1210℃停留48min，均热段温度1300℃停留48min，总在炉时间159min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1220℃，控制除鳞速度1.1m/s，除鳞水压力为300bar；
7)粗轧：进粗轧温度1180℃，粗轧离线温度1060℃；铸坯在粗轧压缩比82％；
8)二次除鳞：成品厚度为10.0mm，粗轧后进行二次除鳞，温度971℃；
9)精轧：精轧入口温度970℃，精轧离线温度860℃，命中率95.6％；
10)冷却、卷曲：层流水流量6700m3·h-1，层流冷却冷速35℃·s-1；卷取温度650℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为10.0mm，宽度为1550mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.07％，Si:0.26％，Mn:0.42％，Cu：0.21％，P:0.015％，S:0.007％，Ni:0.10％，Cr:0.85％，Sb:0.07％，Ti:0.025％，N:0.0040％，Als:0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例8
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1250℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂6kg；搅拌头插入钢水深度1.1m处，搅拌速度95r·min-1，搅拌时间9min；钢水深脱硫S含量0.010％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢22.5t，铁水144.5t；吹炼供氧强度29000Nm3·h-1，单炉吹炼时间15min，转炉终点C控制0.03％；后处理依次加入350kg石灰、1170kg硅锰合金、1926kg铬铁、257kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1615℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1583℃，连浇进、出站目标温度1571℃，每吨钢喂入钙线1m，保证钢水Ca含量19ppm；静吹时间6min，钢水镇静时间5min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1350mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为870℃，上表面温度为926℃(△T＝56℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1087℃区间停留时间11.8min，第二加热段1150℃停留43min，第三加热段1210℃停留43min，均热段温度1250℃停留44.2min，总在炉时间142min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1183℃，控制除鳞速度0.82m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1160℃，粗轧离线温度1080℃；铸坯在粗轧压缩比82％；
8)二次除鳞：成品厚度为5.0mm，粗轧后进行二次除鳞，温度1028℃；
9)精轧：精轧入口温度1025℃，精轧离线温度870℃，命中率95.6％；
10)冷却、卷曲：层流水流量5800m3·h-1，层流冷却冷速33℃·s-1；卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为5.0mm，宽度为1350mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.09％，Si:0.30％，Mn:0.42％，Cu：0.22％，P:0.014％，S:0.006％，Ni:0.11％，Cr:0.82％，Sb:0.06％，Ti:0.025％，N:0.0045％，Als:0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例9
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1320℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂4.5kg；搅拌头插入钢水深度1.3m处，搅拌速度80r·min-1，搅拌时间10min；钢水深脱硫S含量0.010％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢25.7t，铁水144.5t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间14min，转炉终点C控制0.03％；后处理依次加入350kg石灰、1070kg硅锰合金、1838kg铬铁、280kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1642℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1580℃，连浇进、出站目标温度1576℃；吨钢喂入钙线1.5m，保证钢水Ca含量22ppm；静吹时间11min，钢水镇静时间10min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1250mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为847℃，上表面温度为887℃(△T＝40℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1075℃区间停留时间12min，第二加热段1160℃停留48min，第三加热段1210℃停留49min，均热段温度1280℃停留49min，总在炉时间158min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1183℃，控制除鳞速度0.82m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1180℃，粗轧离线温度1065℃；铸坯在粗轧压缩比80％；
8)二次除鳞：成品厚度为6.5mm，粗轧后进行二次除鳞，1028℃；
9)精轧：精轧入口温度1020℃，精轧离线温度870℃，命中率95.6％；
10)冷却、卷曲：层流水流量5800m3·h-1，层流冷却冷速33℃·s-1；卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为6.5mm，宽度为1240mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.06％，Si:0.28％，Mn:0.40％，Cu：0.20％，P:0.016％，S:0.007％，Ni:0.12％，Cr:0.86％，Sb:0.08％，Ti:0.020％，N:0.0046％，Als:0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例10
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1320℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂5.2kg；搅拌头插入钢水深度1.3m处，搅拌速度90r·min-1，搅拌时间10min；钢水深脱硫S含量0.011％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢17t，铁水153t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间16.8min，转炉终点C控制0.05％；后处理依次加入350kg石灰、1150kg硅锰合金、1878kg铬铁、291kg铝基脱氧剂，转炉终点温度1646℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1580℃，连浇进、出站目标温度1569℃，每吨钢喂入钙线2m，保证钢水Ca含量17ppm；静吹时间8min，钢水镇静时间10min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1450mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为877℃，上表面温度为907℃(△T＝30℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1085℃区间停留时间15min，第二加热段1160℃停留40min，第三加热段1220℃停留40min，均热段温度1270℃，总在炉时间135min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1200℃，控制除鳞速度0.82m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1180℃，粗轧离线温度1070℃；铸坯在粗轧压缩比86％；
8)二次除鳞：成品厚度为7.0mm，粗轧后进行二次除鳞，温度1028℃；
9)精轧：精轧入口温度1022℃，精轧离线温度870℃，命中率95.6％；
10)冷却、卷曲：层流水流量6200m3·h-1，层流冷却冷速35℃·s-1；卷取温度600℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为7.0mm，宽度为1450mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.08％，Si:0.30％，Mn:0.45％，Cu：0.22％，P:0.014％，S:0.005％，Ni:0.12％，Cr:0.80％，Sb:0.06％，Ti:0.020％，N:0.005％，Als:0.030％，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例11
本实施例提供一种合金钢的制备方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：铁水加热至1340℃，使用85％CaO-15％CaF2脱硫剂，每吨铁加入脱硫剂4.2kg；搅拌头插入钢水深度1.3m处，搅拌速度100r·min-1，搅拌时间10min；钢水深脱硫S含量0.008％；
2)转炉冶炼：转炉装料170t，其中废钢42.5t，铁水127.5t；吹炼供氧强度28000Nm3·h-1，单炉吹炼时间13min，转炉终点C控制0.03％；后处理依次加入350kg石灰、1000kg硅锰合金、1628kg铬铁、287kg铝基脱氧剂，转炉终点目标温度1630℃；
3)LF精炼：第一炉进、出站温度1578℃，连浇进、出站目标温度1570℃，每吨钢喂入钙线1.5m，保证钢水Ca含量19ppm；静吹时间7min，钢水镇静时间10min；
4)连铸：铸坯拉速控制为1.2m/min，连铸坯宽度为1550mm，控制矫直段连铸坯的下表面温度为850℃，上表面温度为870℃(△T＝20℃)；
5)加热：铸坯转入加热炉，在加热炉第一加热段1090℃区间停留时间14min，第二加热段1190℃停留39min，第三加热段1235℃停留39min，均热段温度1280℃停留40min，总在炉时间132min；
6)一次除鳞：铸坯炉后除鳞温度在1183℃，控制除鳞速度0.82m/s，除鳞水压力为200bar；
7)粗轧：进粗轧温度1180℃，粗轧离线温度1060℃；铸坯在粗轧压缩比88％；
8)二次除鳞：成品厚度为5.0mm，粗轧后进行二次除鳞，温度1050℃；
9)精轧：精轧入口温度1045℃，精轧离线温度870℃，命中率95.6％；
10)冷却、卷曲：层流水流量6000m3·h-1，层流冷却冷速30℃·s-1；卷取温度620℃。
通过上述方法制备得到的合金钢，成品厚度为5.0mm，宽度为1530mm，包括以下质量百分含量的组分：C:0.08％，Si:0.35％，Mn:0.45％，Cu：0.21％，P:0.018％，S:0.008％，Ni:0.12％，Cr:0.85％，Sb:0.06％，Ti:0.025％，N:0.0045％，Als:0.035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
对比例1
本对比例提供一种合金钢的制备方法，其与实施例11相比，区别在于，步骤5)控制连铸坯在矫直段上下表面温度均为890℃(△T＝0℃)。
对比例2
本对比例提供一种合金钢的制备方法，其与实施例11相比，区别在于，步骤5)控制连铸坯在矫直段下表面温度885℃，上表面温度950℃(△T＝65℃)。
对比例3
本对比例提供一种合金钢的制备方法，其与实施例11相比，区别在于，步骤6)第一加热段停留时间为28min。
对比例4
本对比例提供一种合金钢的制备方法，其与实施例11相比，区别在于，步骤6)总加热时间为180min。
实验例1
测试实施例1-11，对比例1-4得到的合金钢的产品质量，具体测试方法如下：
“铜脆”缺陷率和表面氧化铁皮轧入缺陷率采用在线表检仪检查，实施例1-12，对比例1-5各生产n卷(n为大于20的整数)，在线表检仪检查各卷合金钢表面“铜脆”缺陷和氧化铁皮轧入缺陷情况；
其中，“铜脆”缺陷率＝有“铜脆”缺陷合金钢卷数/n*100％；
氧化铁皮轧入缺陷率＝有氧化铁皮轧入缺陷的合金钢卷数/n*100％；
表面质量合格率＝1-合金钢表面有“铜脆”缺陷或氧化铁皮轧入缺陷的合金钢卷数/n*100％。
表1不同合金钢的表面质量
由上表数据可知，本发明实施例1-6通过控制矫直段连铸坯上表面温度大于下表面温度的温度差为0＜ΔT≤60℃，矫直段连铸坯的下表面温度为：840≤T≤900℃；第一加热阶段的时间≤15min，温度为1060～1100℃，加热总时间为110～160min，能够很好减少合金钢表面的“铜脆”缺陷。
本发明进一步优化在铸坯宽度850≤w≤1150mm时，连铸坯矫直时上表面温度大于下表面温度且温度差为40＜ΔT≤60℃，下表面温度为880＜T≤900℃；铸坯宽度1150＜w≤1450mm时，连铸坯矫直时上表面温度大于下表面温度且温度差为20＜ΔT≤40℃，下表面温度为860＜T≤880℃；铸坯宽度1450＜w≤1600mm时，连铸坯矫直时上表面温度大于下表面温度且温度差为0＜ΔT≤20℃，下表面温度为840＜T≤860℃，实现不同宽度铸坯的精准控制，可避免矫直过程中产生的铸坯边角裂口，从而避免了热轧过程中产生的裂边缺陷。实施例8铸坯宽度为1350mm，上下表面温差却为56℃；实施例9，连铸坯宽度为1250mm，矫直段连铸坯的下表面温度为847，实施例8和9均超出上述范围，“铜脆”缺陷率也相应提高。
本发明控制一次除鳞温度1180≤T≤1220℃，二次除鳞温度T≤1060℃，能够降低氧化铁皮轧入缺陷率，实施例10和11的一次除鳞温度和二次除鳞温度分别不在上述范围内，氧化铁皮轧入缺陷率相比实施例1-6明显上升。
对比例1连铸坯在矫直段上下表面无温度差，对比例2连铸坯在矫直段的上表面温度比下表面温度高65℃，对比例3的第一加热段停留时间为28min，对比例4的总加热时间为180min，均超出本发明工艺的范围，最终合金钢的“铜脆”缺陷率显著提高。
实验例2
测试实施例1-11得到的合金钢的力学性能，抗拉强度Rm、屈服强度ReL、延伸率A，均按照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验》(第1部分：室温试验方法)中规定的方法，采用万能试验机测试，结果见表2。
表2不同合金钢的力学性能
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由表2数据可知，将本发明提供的合金钢抗拉强度420-530MPa，屈服强度350-430MPa，延伸率27.0-32.0％，具有优异的力学性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (16)

1.一种减少合金钢表面裂纹的方法，其特征在于，包括连铸和加热步骤；
在所述连铸步骤中，控制矫直段连铸坯的上表面温度大于下表面温度且温度差0＜ΔT≤60℃，矫直段连铸坯的下表面温度为：840≤T≤900℃；在加热步骤中至少包括两个加热阶段，第一加热阶段的时间0<t≤15min，温度为1060≤T≤1100℃，加热总时间t≤160min；所述合成钢包括以下百分含量的组分：C:0.06%~0.09%，Si:0.25%~0.40%，Mn:0.40%~0.55%，Cu:0.15%~0.30%，P≤0.025%，S≤0.015%，Ni:0.09%~0.25%，Cr:0.75%~0.95%，Sb:0.05%~0.09%，Ti:0.020%~0.040%，N≤0.0045%，Als:0.010%~0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的减少合金钢表面裂纹的方法，其特征在于，铸坯宽度850≤w≤1150mm时，矫直段连铸坯的上表面温度大于下表面温度且温度差为40＜ΔT≤60℃；铸坯宽度1150＜w≤1450mm时，矫直段连铸坯的上表面温度大于下表面温度且温度差为20＜ΔT≤40℃；铸坯宽度1450＜w≤1600mm时，矫直段连铸坯的上表面温度大于下表面温度且温度差为0＜ΔT≤20℃。
3.根据权利要求1或2所述的减少合金钢表面裂纹的方法，其特征在于，铸坯宽度850≤w≤1150mm时，矫直段连铸坯的下表面温度为880＜T≤900℃；铸坯宽度1150＜w≤1450mm时，矫直段连铸坯的下表面温度为860＜T≤880℃；铸坯宽度1450＜w≤1600mm时，矫直段连铸坯的下表面温度为840＜T≤860℃。
4.根据权利要求1或2所述的减少合金钢表面裂纹的方法，其特征在于，所述加热步骤还包括第二加热阶段、第三加热阶段和均热段。
5.根据权利要求4所述的减少合金钢表面裂纹的方法，其特征在于，第二加热阶段的温度1150≤T≤1200℃，加热时间32≤t≤48min。
6.根据权利要求4所述的减少合金钢表面裂纹的方法，其特征在于，第三加热阶段温度1200≤T≤1240℃，加热时间32≤t≤48min。
7.根据权利要求4所述的减少合金钢表面裂纹的方法，其特征在于，均热段温度1240≤T≤1300℃，加热时间32≤t≤48min。
8.根据权利要求4所述的减少合金钢表面裂纹的方法，其特征在于，加热总时间为110~160min。
9.一种合金钢的制备方法，其特征在于，包括权利要求1-8中任一所述的减少合金钢表面裂纹的方法。
10.根据权利要求9所述的合金钢的制备方法，其特征在于，在连铸和加热步骤之前还包括铁水预处理、转炉冶炼和LF精炼；在连铸和加热步骤之后还包括一次除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、冷却和卷取。
11.根据权利要求10所述的合金钢的制备方法，其特征在于，一次除鳞温度1180≤T≤1220℃，除鳞水压力≥200bar，除鳞速度0.8≤v≤1.1m/s。
12.根据权利要求10或11所述的合金钢的制备方法，其特征在于，二次除鳞温度T≤1060℃。
13.根据权利要求12所述的合金钢的制备方法，其特征在于，成品厚度1.2≤h≤4.0mm时，二次除鳞温度为1030＜T≤1060℃；成品厚度4.0＜h≤9.0mm时，二次除鳞温度为1000＜T≤1030℃；成品厚度9.0＜h≤16.0mm时，二次除鳞温度为970＜T≤1000℃。
14.根据权利要求10或11所述的合金钢的制备方法，其特征在于，控制精轧离线温度840≤T≤900℃。
15.根据权利要求14所述的合金钢的制备方法，其特征在于，成品厚度1.2≤h≤4.0mm时，精轧离线温度为880＜T≤900℃；成品厚度4.0＜h≤9.0mm时，精轧离线温度为860＜T≤880℃；成品厚度9.0＜h≤16.0mm时，精轧离线温度为840＜T≤860℃。
16.一种权利要求9-15任一项所述制备方法制备得到的合金钢。
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