CN114393185B - 一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法 - Google Patents

一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法，工艺为：转炉吹炼、出钢、合金微调站测温、RH精炼处理、连铸开浇、二冷水控制、电磁搅拌。控制钢水化学成分：[C]≤25ppm，0.3％＜[Si]≤2.0％，0.15％＜[Mn]≤0.45％，0.1％＜[Als]≤0.5％，控制拉速控制范围1.4‑2.0m/min；与现有技术相比，本发明通过对钢水过热度的稳定控制、电磁搅拌过热度的耦合控制、连铸冷却水的优化使中低牌号电工钢等轴晶率控制在65％以上。

Description

一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法。
背景技术
电工钢硅含量较高，连铸坯柱状晶十分发达，在热轧过程中难以完全破碎以纤维状组织存在，在不经过常化工艺后的冷轧和退火过程中，再结晶较为困难，导致冷轧电工钢产品轧制方向上存在凹凸不平的波纹，这种缺陷被称为瓦楞状缺陷。此类缺陷不仅影响成品钢板的外观，而且使制造铁心时的叠片系数降低、电磁效率降低并使绝缘膜层间电阻降低，直接影响产品的使用性能和寿命。
在无取向电工钢生产过程中，由于最初铸坯等轴晶率较低，为提高硅钢轧制质量，减少后工序轧制过程中瓦楞状等轧制缺陷，必须在连铸环节细化凝固组织、降低铸坯中心偏析和中心疏松、改善夹杂物分布、促进成分均匀化，并且提高无取向电工钢铸坯等轴晶率。为此在连铸机引进奥钢联动态轻压下技术、动态配水技术，对细化凝固组织、降低铸坯中心偏析和中心疏松、改善夹杂物分布并促进成分均匀化能够取得非常显著效果，但仍然存在无法提高高拉速下无取向电工钢等轴晶率。
2012年5月9日公开的公开号为CN 102443734 A的中国专利公布了“无瓦楞状缺陷的无取向电工钢板及其制造方法”，该发明要点：1)控制连铸二冷水量，要求冷却水比水量100～190l/min，连铸钢液平均过热度10～45℃；2)板坯出炉温度1050～1150℃，板坯加热时沿长度方向上任意两点之间的温差小于25℃；3)将板坯水印点温度差限制在25℃以内；4)热轧包括粗轧、精轧，精轧入口温度≥970℃。主要通过以上几种方法降低瓦楞状缺陷,对于提高铸坯等轴晶率这一关键因素采用的措施相对较少,给出的过热度控制范围较为宽泛,且未给出控制措施，未提供高拉速情况下提高等轴晶率的方法。
2014年1月19日公开的公开号为CN 103586430 A的中国专利公布了“无取向电工钢的生产方法”，该发明要点：1)二冷段采用辊式电磁搅拌；打开所有用于所述电磁搅拌的辊；2)在浇铸长度7-9m时启动所述电磁搅拌，铸机停浇后关闭所述电磁搅拌；3)控制所述电磁搅拌过程中，水流量≥9m3/h，纯水电导率≤50μS/cm；3)控制无取向电工钢钢水过热度为15-35°；4)控制无取向电工钢的碳含量≤30ppm；5)控制无取向电工钢氮含量在9-19ppm，连铸工序增N量目标为2ppm，未明确提出高拉速情况下提高等轴晶率的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法，通过对钢水过热度的稳定控制、电磁搅拌过热度的耦合控制、连铸冷却水的优化使中低牌号电工钢等轴晶率控制在65％以上，以解决中低牌号硅钢高拉速下等轴晶无法稳定提高的问题。
本发明具体技术方案如下：
一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法，包括以下工艺：
转炉吹炼、出钢、合金微调站测温、RH精炼处理、连铸开浇、二冷水控制、电磁搅拌。
所述转炉吹炼控制钢水化学成分：[C]≤25ppm，0.3％＜[Si]≤2.0％，0.15％＜[Mn]≤0.45％，0.1％＜[Als]≤0.5％，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述连铸开浇，控制拉速控制范围1.4-2.0m/min；生产210mm～250mm厚度电工钢铸坯时，拉速控制1.4-2.0m/min；
RH精炼处理后，控制镇静时间与出站温度的对应关系如下：
当镇静时间≤10min，连浇的RH出站温度控制在T液相线+(30±2)；单开的RH出站温度控制在T液相线+(38±2)；
当10min＜镇静时间≤20min时，连浇的RH出站温度控制在T液相线+(34±2)；单开的RH出站温度控制在T液相线+(42±2)；
当20min＜镇静时间≤30min时，连浇的RH出站温度控制在T液相线+(38±2)；单开的RH出站温度控制在T液相线+(46±2)；
当30min＜镇静时间≤40min时，连浇的RH出站温度控制在T液相线+(42±2)；单开的RH出站温度控制在T液相线+(50±2)；
当镇静时间＞40min，连浇的RH出站温度控制在T液相线+(47±2)；单开的RH出站温度控制在T液相线+(55±2)；
镇静时间是指RH破空至开浇时间；
通过出站温度和镇静时间的联动控制，充分精细考虑不同镇静时间对中包过热度的影响，实现中包过热度的精准控制。
本发明中，控制钢水过热度控制在5-15℃范围内，低过热度(在15℃以下)，有利于增加凝固末期液相范围，且凝固末期钢水温度在液相线附近，凝固时以等轴晶形式凝固；在低于5℃时，浇注稳定性变差，易发生蓄中包水口蓄流、液面波动大等异常情况。
所述过热度的控制方法具体为：
1)钢包上一炉浇铸结束至本炉出钢时间≤90min，降低钢包周转时间，避免因钢包热状况不同，导致钢包温降不稳定，从而影响中包过热度的精准控制；
2)钢包从上一炉浇铸结束至本炉出钢全程加盖，钢包全程加盖，减少钢包热损失，从而实现中包过热度的精准控制；
3)钢包残钢、残渣量≤0.5吨，减少钢包留渣量，避免钢渣对钢包温降的影响，从而实现中包过热度的精准控制；
4)生产硅钢前RH真空槽进行放瘤处理，减少真空槽冷钢，放瘤结束后生产低碳钢进行洗槽，洗槽结束至电工钢进站时间间隔≤60min，减少真空槽内冷钢和真空槽等待时间，有利于实现出站温度的稳定控制，从而精准控制中包温度。
控制连铸冷却水比水量控制在1.65L/kg，其中第2对电磁辊上部比水量控制在1.03L/kg，下部比水量控制在0.62L/kg。二冷水量控制：电磁辊上方二冷水量较大，主要是钢水在凝固过程中要有足够厚度的坯壳来支撑钢水静压力，防止铸坯鼓肚变形和变形产生的滞坯事故，但水量不能太强，水量太强时电搅上方产生的柱状晶增加，影响后续等轴晶生成量；在电磁辊下方，水量如果较大，钢水在凝固过程中将仍以柱状晶形式生长，降低冷却强度，以达到降低传热时铸坯厚度方向上的温度梯度，钢水凝固时以等轴晶形式凝固。
所述电磁搅拌中，控制电磁搅拌与过热度耦合参数设定，具体如下：
中包钢水过热度＜9℃时，电磁搅拌参数为：电流:340A，频率:5Hz；
9℃≤中包钢水过热度＜12℃时，电磁搅拌参数为：电流:360A，频率:4Hz；
12℃≤中包钢水过热度＜15℃时，电磁搅拌参数为：电流:380A，频率:4Hz；
中包钢水过热度≥15℃时，电磁搅拌参数为：电流:400A，频率:3Hz；
搅拌频率增加：降低透磁深度、增加搅拌力、降低磁感应强度，而搅拌力与搅拌强度B的平方成正比，因此在频率增加过程中搅拌力有峰值(最优搅拌频率)；电流增加：增加磁感应强度，增加搅拌力，在满足搅拌要求的前提下，过高的电流是没有必要的。在拉速不变的情况下，不同的钢水浇注温度下，铸坯厚度、钢水粘度以及柱状晶强度是不同的，通过试验取样分析，得出不同钢水浇注温度下最优电流和频率。
进一步的，控制电磁搅拌投用位置；具体按照位置为：第1对电磁辊距液面4000±500mm，第2对电磁辊距液面6182±500mm。电磁辊正常以2对搅拌效果最好，第1对位置安装离液面过近，此时铸坯中心液相钢水温度较高，通过第1对电搅辊后仍以柱状晶生长，位置离液面过远，铸坯厚度过厚，后续等轴晶生长空间不足。第2对电磁辊是配合1对使用，其位置离液面过近，钢水凝固时仍以柱状晶生长，过远，铸坯厚度过厚，中心钢水处理固相与液相之间，难以搅拌，铸坯中心会产生偏析现象。
本发明提供的一种提高中低牌号电工钢等轴晶率的方法，可使中低牌号电工钢等轴晶率控制在65％以上，可有效提高产品质量，具有可观的经济效益。
附图说明
图1未采用本专利方法的冷轧板存在明显瓦楞印缺陷；
图2未采用本专利方法的铸坯低倍组织；
图3采用本专利方法的铸坯低倍组织；
图4采用本专利方法后冷轧板无楞印缺陷。
具体实施方式
实施例1
一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法，包括以下工艺：
转炉吹炼、出钢、合金微调站测温、RH精炼处理、连铸开浇、二冷水控制、电磁搅拌。
为了进一步阐述本发明的思路，下面以300T转炉、精炼、连铸生产为例，对本发明做进一步说明:
(1)钢种类型：M50W600钢RH破空钢水成分要求，具体见表1，表1中没有显示的余量为Fe和不可避免的杂质。
表1M50W600钢中包钢水成分要求
要求 C Si Mn P S Als
控制要求/％ ≤0.0025 1.0-1.5 0.20～0.40 ≤0.025 ≤0.003 0.10～0.20
(2)拉速控制：生产230mm厚度电工钢铸坯时,拉速控制范围1.50m/min。
(3)钢包上一炉浇铸结束至本炉出钢时间76min；钢包从上一炉浇铸结束至本炉出钢全程加盖；钢包残钢、残渣量约0.3吨；生产硅钢前RH真空槽进行放瘤处理，减少真空槽冷钢，放瘤结束后生产低碳钢进行洗槽，洗槽结束至电工钢进站时间间隔43min。
(4)镇静时间19min，连浇出站温度T液相线+35℃；
(5)电磁搅拌投用位置；安装位置：第1对电磁辊距液面4000mm，第2对电磁辊距液面6182mm。
(6)电磁搅拌与过热度耦合参数设定：中包钢水过热度为10℃,电磁搅拌参数电流设定360A，频率设定4Hz。
(7)冷却水控制参数；连铸冷却水比水量控制在1.65L/kg，其中第2对电磁辊上部比水量控制在1.03L/kg，下部比水量控制在0.62L/kg。
按照上述方法生产，铸坯低倍样等轴晶率67％。
实施例2
一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法，包括以下工艺：
转炉吹炼、出钢、合金微调站测温、RH精炼处理、连铸开浇、二冷水控制、电磁搅拌。具体控制如下：
(1)钢种类型：M50W600钢RH破空钢水成分要求，具体见表2，表2中没有显示的余量为Fe和不可避免的杂质。
表2M50W600钢中包钢水成分要求
要求 C Si Mn P S Als
控制要求/％ ≤0.0025 1.0-1.5 0.20～0.40 ≤0.025 ≤0.003 0.10～0.20
(2)拉速控制：生产230mm厚度电工钢铸坯时,拉速控制范围1.50m/min。
(3)钢包上一炉浇铸结束至本炉出钢时间83min；钢包从上一炉浇铸结束至本炉出钢全程加盖；钢包残钢、残渣量约0.2吨；生产硅钢前RH真空槽进行放瘤处理，减少真空槽冷钢，放瘤结束后生产低碳钢进行洗槽，洗槽结束至电工钢进站时间间隔46min。
(4)镇静时间23min，单开出站温度T液相线+45℃；
(5)电磁搅拌投用位置；安装位置：第1对电磁辊距液面4050mm，第2对电磁辊距液面6140mm。
(6)电磁搅拌与过热度耦合参数设定：中包钢水过热度为13℃,电磁搅拌参数电流设定380A，频率设定4Hz。
(7)冷却水控制参数；连铸冷却水比水量控制在1.65L/kg，其中第2对电磁辊上部比水量控制在1.03L/kg，下部比水量控制在0.62L/kg。
按照上述方法生产，铸坯低倍样等轴晶率68％。
对比例1
一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法，包括以下工艺：
转炉吹炼、出钢、合金微调站测温、RH精炼处理、连铸开浇、二冷水控制、电磁搅拌。具体控制如下：
(1)钢种类型：M50W600钢RH破空钢水成分要求，具体见表1，表1中没有显示的余量为Fe和不可避免的杂质。
表1M50W600钢中包钢水成分要求
要求 C Si Mn P S Als
控制要求/％ ≤0.0025 1.0-1.5 0.20～0.40 ≤0.025 ≤0.003 0.10～0.20
(2)拉速控制：生产230mm厚度电工钢铸坯时,拉速控制范围1.50m/min。
(3)钢包上一炉浇铸结束至本炉出钢时间72min；钢包从上一炉浇铸结束至本炉出钢全程加盖；钢包残钢、残渣量约0.8吨；生产硅钢前RH真空槽进行放瘤处理，减少真空槽冷钢，放瘤结束后生产低碳钢进行洗槽，洗槽结束至电工钢进站时间间隔63min。
(4)镇静时间34min，连浇出站温度T液相线+46℃；
(5)电磁搅拌投用位置；安装位置：第1对电磁辊距液面4050mm，第2对电磁辊距液面6140mm。
(6)未采用电磁搅拌与过热度耦合参数设定：中包钢水过热度为18℃,电磁搅拌参数电流设定360A，频率设定5Hz。
(7)冷却水控制参数；连铸冷却水比水量控制在1.65L/kg，其中第2对电磁辊上部比水量控制在1.03L/kg，下部比水量控制在0.62L/kg。
按照上述方法生产，铸坯低倍样等轴晶率43％。

Claims (8)

1.一种提高连铸高拉速下无取向电工钢铸坯等轴晶率的方法，其特征在于，所述方法包括以下工艺：
转炉吹炼、出钢、合金微调站测温、RH精炼处理、连铸开浇、二冷水控制、电磁搅拌；
RH精炼处理后，控制镇静时间与出站温度的对应关系如下：
当镇静时间≤10min，连浇的RH出站温度控制在T液相线+（30±2）；单开的RH出站温度控制在T液相线+（38±2）；
当10min＜镇静时间≤20min时，连浇的RH出站温度控制在T液相线+（34±2）；单开的RH出站温度控制在T液相线+（42±2）；
当 20min＜镇静时间≤30min时，连浇的RH出站温度控制在T液相线+（38±2）；单开的RH出站温度控制在T液相线+（46±2）；
当 30min＜镇静时间≤40min时，连浇的RH出站温度控制在T液相线+（42±2）；单开的RH出站温度控制在T液相线+（50±2）；
当镇静时间＞40min ，连浇的RH出站温度控制在T液相线+（47±2）；单开的RH出站温度控制在T液相线+（55±2）；
所述转炉吹炼控制钢水化学成分：[C]≤25ppm，0.3%＜[Si]≤2.0%，0.15%＜[Mn]≤0.45%，0.1%＜[Als]≤0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连铸开浇中，控制拉速控制范围1.4-2.0m/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制钢水过热度控制在5-15℃。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述过热度的控制方法具体为：
1）钢包上一炉浇铸结束至本炉出钢时间≤90min；
2）钢包从上一炉浇铸结束至本炉出钢全程加盖；
3）钢包残钢、残渣量≤0.5吨；
4）生产硅钢前RH真空槽进行放瘤处理，减少真空槽冷钢，放瘤结束后生产低碳钢进行洗槽，洗槽结束至电工钢进站时间间隔≤60min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制连铸冷却水比水量控制在1.65L/kg，其中第2对电磁辊上部比水量控制在1.03L/kg，下部比水量控制在0.62L/kg。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电磁搅拌中，控制电磁搅拌与过热度耦合参数设定，具体如下：
中包钢水过热度＜9℃时，电磁搅拌参数为：电流:340A，频率:5Hz；
9℃≤中包钢水过热度＜12℃时，电磁搅拌参数为：电流:360A，频率:4Hz；
12℃≤中包钢水过热度＜15℃时，电磁搅拌参数为：电流:380A，频率:4Hz；
中包钢水过热度≥15℃时，电磁搅拌参数为：电流:400A，频率:3Hz。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制电磁搅拌投用位置；具体按照位置为：第1对电磁辊距液面4000±500mm，第2对电磁辊距液面6182±500mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所生产的无取向电工钢等轴晶率控制在65%以上。
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