CN115007814B - 一种大方坯热作模具钢h13的连铸生产方法和大方坯热作模具钢h13铸坯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法和大方坯热作模具钢H13铸坯，涉及连铸技术领域；该方法包括：依次进行的钢水上大包回转台、大包开浇、中包开浇、连续浇铸以及铸坯切割；其中，连续浇铸的步骤中结晶器冷却水流量控制为2800～3000NL/min，二次冷却水比水量：0.15～0.18L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊28～32％、一区45～50％、二区16～18％、三区6～10％。该方法足辊区采用小的配水，能适应铸坯内应力较大的特性，以能保证铸坯坯壳厚度不漏钢；同时，一区占用较大水量，二、三区采用较少的保护性水量，能适应铸坯导热性差，裂纹敏感性强的特征，以充分改善裂纹和偏析缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及连铸技术领域，具体而言，涉及一种大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法和大方坯热作模具钢H13铸坯。
背景技术
热作模具钢H13在淬硬条件下具有较高韧度、优良的抗热裂能力，是一种强韧兼有的空冷硬化型热作模具用钢，它适用于制造压铸模、挤压模、热切边模、热锻模的热冲孔模具等。因H13具有良好的性价比及工艺性能，所以广受市场青睐。目前该钢种已经成为国内外应用最广泛的热作模具钢种之一。
但是，热作模具钢H13的合金量高，导热性差，裂纹敏感性强，现有的连铸生产工艺极易产生裂纹和偏析缺陷，易造成铸坯表面和内部质量不合格。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能改善裂纹和偏析缺陷的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法和大方坯热作模具钢H13铸坯。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法，包括：
依次进行的钢水上大包回转台、大包开浇、中包开浇、连续浇铸以及铸坯切割；其中，钢水包括按照质量百分比计的C：0.36～0.40％、Si：0.96～1.04％、Mn：0.37～0.43％、Cr：5.10～5.30％、Als：0.010～0.025％、V：0.90～0.95％；Mo：1.28～1.36％，其余为铁和不可避免的杂质；连续浇铸的步骤中结晶器冷却水流量控制为2800～3000NL/min，二次冷却水比水量：0.15～0.18L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊28～32％、一区45～50％、二区16～18％、三区6～10％。
在可选的实施方式中，在中包开浇的步骤中，中间包的钢水的过热度为25±5℃。
在可选的实施方式中，在中包开浇的步骤中加入开浇渣，开浇渣的碱度R为0.90～0.93，R＝w(CaO)/w(SiO2)，发热温度为550℃～610℃；和/或，含水量为≤0.50％；粘度为0.24～0.30Pa.S；开浇渣包括按照质量百分比计的：SiO2：30～37.8％，Al2O3：2.5～4.5％，CaO：28～35.25％，Fe2O3：6.5～8.5％，Al：2～3％，Na2O：9.55～13.95％，F：7.1～10.5％。
在可选的实施方式中，在连续浇铸步骤中，当结晶器液位达50～60％时调整拉速启步，拉速在20-30s内由开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.55～0.60m/min。
在可选的实施方式中，在连续浇铸步骤中，向结晶器加入保护渣，保护渣的碱度R为1.1～1.22，R＝w(CaO)/w(SiO2)，熔点为1100℃～1150℃；含水量为0.10～0.45％；粘度为0.19～0.21Pa.S；和/或，保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：29～34.8％，Al2O3：3.5～6.5％，CaO：32.8～39.25％，MgO：≤2.5％，Na2O：9.05～13.95％，T.C：3.5～5％，F：5.5～8.5％。
在可选的实施方式中，结晶器电磁搅拌的参数为680～720A/2.5Hz，末端电磁搅拌参数680～750A/3.5Hz，且末端电磁搅拌采用循环交替的搅拌方式，每个循环包括顺时针搅拌20-30s、停止5-20s、逆时针搅拌20-30s。
在可选的实施方式中，在连续浇铸步骤中，在二冷结束后，通过拉矫机将连铸坯拉直；其中，拉矫机的坯头热坯压力不小于25t，坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值在1.5～2。
在可选的实施方式中，在铸坯切割的步骤中，采用喷吹铁粉切割，且切割枪的火焰垂直长度超出坯厚50-100mm，切割氧(高压氧气)压力为1.0-1.2MP，预热氧气压力为0.5-0.7MP，切割气源压力为1.5-2.0MP；
和/或。
在铸坯切割的步骤中，切割速度分段逐步提高，且分段速度分别为80-120mm/min、125-135mm/min以及150-170mm/min。
在可选的实施方式中，在铸坯切割的步骤后还包括铸坯标识和铸坯缓冷，其中，在铸坯缓冷的步骤中，缓冷坑的初始温度至少为300℃，铸坯入坑温度至少为600℃，缓冷时间至少为72h，且缓冷过程中铸坯的温降小于或等于10℃/h，出坑后避风堆冷至常温。
第二方面，本发明提供一种大方坯热作模具钢H13铸坯，通过将前述实施方式中任一项大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法生产得到。
本发明的实施例至少具有以下优点或有益效果：
本发明的实施例提供了一种大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法，包括：依次进行的钢水上大包回转台、大包开浇、中包开浇、连续浇铸以及铸坯切割；其中，钢水包括按照质量百分比计的C：0.36～0.40％、Si：0.96～1.04％、Mn：0.37～0.43％、Cr：5.10～5.30％、Als：0.010～0.025％、V：0.90～0.95％；Mo：1.28～1.36％，其余为铁和不可避免的杂质；连续浇铸的步骤中结晶器冷却水流量控制为2800～3000NL/min，二次冷却水比水量：0.15～0.18L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊28～32％、一区45～50％、二区16～18％、三区6～10％。
一方面，该方法足辊区采用小的配水，能适应铸坯内应力较大的特性，以能保证铸坯坯壳厚度不漏钢；同时，一区占用较大水量，二、三区采用较少的保护性水量，能适应铸坯导热性差，裂纹敏感性强的特征，以充分改善裂纹和偏析缺陷；另一方面，整个二冷采用0.15～0.18L/kg超弱冷比水量，相较于采用大水量而言，能在保证冷却效果的同时，有效地缓解铸坯的裂纹和偏析缺陷。
本发明的实施例还提供了一种大方坯热作模具钢H13铸坯，其通过上述的一种大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法正产得到。因而该铸坯具有裂纹和偏析缺陷少的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明的实施例1提供的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法生产得到的铸坯的表面形貌图一；
图2为本发明的实施例1提供的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法生产得到的铸坯的表面形貌图二；
图3为对比例5提供的铸坯的表面形貌图；
图4为对比例3提供的铸坯的表面形貌图；
图5为本发明的实施例1提供的铸坯的低倍组织图；
图6为对比例4提供的铸坯的低倍组织图；
图7为本发明的实施例1提供的铸坯切割的示意图；
图8为对比例7提供的铸坯切割的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明的实施例提供了一种大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法，包括：依次进行的钢水上大包回转台、大包开浇、中包开浇、连续浇铸、铸坯切割、铸坯标识以及铸坯缓冷；其中，钢水包括按照质量百分比计的C：0.36～0.40％、Si：0.96～1.04％、Mn：0.37～0.43％、Cr：5.10～5.30％、Als：0.010～0.025％、V：0.90～0.95％；Mo：1.28～1.36％，其余为铁和不可避免的杂质；连续浇铸的步骤中结晶器冷却水流量控制为2800～3000NL/min，二次冷却水比水量：0.15～0.18L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊28～32％、一区45～50％、二区16～18％、三区6～10％。
详细地，大包开浇是将液态的钢水装在钢包中，然后将钢水导入大包的过程，中包开浇是将大包内的钢水导入中间包中的过程。而连续浇铸过程是将中间包中的钢水通过管道输入结晶器中进行连铸，并依次进行电磁搅拌、二冷、并通过拉矫机将冷却后的铸坯拉直以方便切割的过程。铸坯切割是对钢坯进行去切割的过程。
由于钢水中合金元素的含量高，冶炼过程控制难度大，钢中易出现大尺寸夹杂物，同时由于合金含量高，还具有导热性差，裂纹敏感性强，连铸生产极易产生裂纹和偏析的缺点，容易造成铸坯表面和内部质量不合格。特别是在连续浇铸过程中，因为钢种特性铸坯在结晶器内已有较大体积缩收，使得铸坯内应力较大。因而，在本发明的实施例中，连续浇铸过程的二次水冷中足辊区采用小的配水，能适应铸坯内应力较大的特性，以能保证铸坯坯壳厚度不漏钢；同时，一区占用较大水量，二、三区采用较少的保护性水量，能适应铸坯导热性差，裂纹敏感性强的特征，以充分改善裂纹和偏析缺陷；并且，整个二冷采用0.15～0.18L/kg超弱冷比水量，相较于采用大水量而言，能在保证冷却效果的同时，有效地缓解铸坯的裂纹和偏析缺陷。
作为可选的方案，在本发明的实施例中，在中包开浇的步骤中，中间包的钢水的过热度为25±5℃。将中包开浇的钢水过热度控制在此范围内，可以在连续浇铸过程中增大铸坯细等轴晶区，从而减少成分偏析。
进一步可选地，在本发明的实施例中，在中包开浇的步骤中加入开浇渣，开浇渣的碱度R为0.90～0.93，R＝w(CaO)/w(SiO2)，发热温度为550℃～610℃；含水量为≤0.50％；粘度为0.24～0.30Pa.S；开浇渣包括按照质量百分比计的：SiO2：30～37.8％，Al2O3：2.5～4.5％，CaO：28～35.25％，Fe2O3：6.5～8.5％，Al：2～3％，Na2O：9.55～13.95％，F：7.1～10.5％。
通常而言，开浇渣是发热型的，主要作用有两个：其一是放出热量，防止结晶器液面结冷钢。其二是生成最初的液渣，防止坯壳悬挂。而本发明的实施例提供的开浇渣的性能参数和配比能适应于合金含量较高的钢水，以能够在开浇时防止结晶器钢液面结冷钢，同时能提高铸坯头坯的表面质量，使用过程渣条少，且使得结晶器润滑效果良好，不易发生粘结漏钢等事故。
另外，在本发明的实施例中，在连续浇铸步骤中，当结晶器液位达50～60％时调整拉速启步，拉速在20-30s内由开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.55～0.60m/min。例如，可以在20s将开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.55～0.60m/min。通过在较短时间内迅速的将拉速提高至目标拉速，可以缩短低拉速的时间，有效避免铸坯在结晶器内较大体积的收缩，从而能防止铸坯壳脱离结晶器铜板壁而产生气隙，以此能阻碍钢水向冷却水的传热所导致的热流减弱的情况出现，进而避免造成坯壳厚度生长不均匀的问题出现，继而缓解甚至避免坯壳薄厚不均而产生微细横裂纹，以减少和阻止进入二冷区产生漏钢事故。
作为可选的方案，在本发明的实施例中，在连续浇铸步骤中，还可以根据需求向结晶器加入保护渣。其中，保护渣的碱度R为1.1～1.22，R＝w(CaO)/w(SiO2)，熔点为1100℃～1150℃；含水量为0.10～0.45％；粘度为0.19～0.21Pa.S；保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：29～34.8％，Al2O3：3.5～6.5％，CaO：32.8～39.25％，MgO：≤2.5％，Na2O：9.05～13.95％，T.C：3.5～5％，F：5.5～8.5％。
此保护渣中Al2O3的含量较低，这样设置可以降低保护渣的粘度，改善结晶器的润滑性能。同时，在此保护渣中，Na2O的含量在10％左右，这样设置可以降低保护渣熔融温度和粘度含量。并且，通过保护渣内其与成分的合理配比，还能有效地控制保护渣粘度、改善结晶器润滑、降低坯壳与结晶器之间摩擦助力，从而改善铸坯表面结疤等缺陷。与此同时，在本发明的实施例中，保护渣是在整个连续浇铸过程中均存在的，其能与开浇时的开浇渣协同，两渣相配合，以减少铸坯缺陷，从而为超弱冷冷却提供更优的条件，以进一步地提高铸坯质量。
进一步可选地，在本发明的实施例中，结晶器电磁搅拌的参数为680～720A/2.5Hz，末端电磁搅拌参数680～750A/3.5Hz，且末端电磁搅拌采用循环交替的搅拌方式，每个循环包括顺时针搅拌20-30s、停止5-20s、逆时针搅拌20-30s。例如，每个循环包括顺时针搅拌25s、停止5s、逆时针搅拌25s。通过循环交替搅拌可以有效改善铸坯末端凝固时出现的“搭桥”现象，改善铸坯成分偏析，又可以避免出坯形成“白亮带”现象，以进一步地提高铸坯质量。
更进一步地，在本发明的实施例中，在二冷结束后，通过拉矫机将连铸坯拉直；其中，拉矫机的坯头热坯压力不小于25t，坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值在1.5～2，例如可以为5:3。由于H13钢的合金成分含量高，导热性较普钢差，坯头出第拉矫机铸坯表面温度低易翘起，往造成脱引锭辊接触不到坯头，起不到脱引锭的作用。因而，为了解决铸坯脱引锭困难问题，将拉矫机的坯头热坯压力增大，且控制坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值，能保证铸坯出最后一架拉矫机不会翘头，从而保证了脱引锭成功率稳步提升，进而能保证铸坯质量。
在本发明的实施例中，在铸坯切割的步骤中，采用喷吹铁粉切割，且切割枪的火焰垂直长度超出坯厚50-100mm，切割氧(高压氧气)压力为1.0-1.2MP，预热氧气压力为0.5-0.7MP，切割气源压力为1.5-2.0MP。同时，在铸坯切割的步骤中，切割速度分段逐步提高，且分段速度分别为80-120mm/min、125-135mm/min以及150-170mm/min。例如，可选择为100mm/min、130mm/min以及160mm/min。
热作模具钢H13中V/Mo/Cr含量高铸坯在切割过程中容易产生熔点高的粘稠的铬氧化物，阻碍切割氧与铸坯间反应，导致铸坯难以进行甚至中断，从而导致铸坯切割端面质量超差甚至切不断。因此，在本发明的实施例中，生产该钢种连铸切割采用喷吹铁粉切割，在切割中通过同步喷出铁粉起到助燃助熔作用，增加切割燃烧时的氧化反应，对被铸坯进行预热，并借助铁粉在火焰中强烈的氧化反应释放出大量热能，使割顺利进行。同时，主、副枪均采用3.6型号割嘴，且通过对上述切割参数的控制和分阶段切割的设置，能改善铸坯切割端面不平、铸坯切不断的情况，能提高铸坯切割端部质量，也保证了铸坯入坑缓冷温度，使之能在有效时间段内完成切割，保证切割效率和质量。
另外，在本发明的实施例中，在铸坯缓冷的步骤中，缓冷坑的初始温度至少为300℃，铸坯入坑温度至少为600℃，缓冷时间至少为72h，且缓冷过程中铸坯的温降小于或等于10℃/h，出坑后避风堆冷至常温。其中，为了保证缓冷坑的初始温度至少为300℃，在铸坯入坑前，可用其它牌号铸坯堆缓冷坑进行烘烤。同时缓冷坑采用小坑，例如缓冷坑尺寸可以选择为10m*4.5m*3m。由于H13钢合金成分含量高，导热性差，裂纹敏感性强，冷却不均或者冷却过快铸坯内应力增加，容易导致铸坯内裂造成成品探伤不合格。为此铸坯切割后立即进行放入具有初始温度的坑内进行缓冷，并控制缓冷的参数，能进一步地改善裂纹和偏析缺陷，从而有效地保证铸坯质量。
下面结合具体的实施例对上述的生产过程进行详细地介绍。
实施例1
本实施例提供了一种大方坯热作模具钢H13铸坯，其通过以下生产方法生产得到：
S1：钢水上大包回转台；
S2：大包开浇；
S3：中包开浇，钢水的过热度为25℃，钢水中加入开浇渣，开浇渣的碱度R为0.90，R＝w(CaO)/w(SiO2)，发热温度为550℃；含水量为≤0.50％；粘度为0.24Pa.S；开浇渣包括按照质量百分比计的：SiO2：35％，Al2O3：2.5％，CaO：30％，Fe2O3：6.5％，Al：2％，Na2O：13.9％，F：10.0％；
S4：连续浇铸，且步骤S4具体包括：
S41：将中间包的钢水和保护渣注入结晶器，结晶器液位达50～60％时调整拉速启步，拉速在20-30s内由开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.55～0.60m/min；
其中，保护渣的碱度R为1.12，R＝w(CaO)/w(SiO2)，熔点为1140℃；含水量为0.35％；粘度为0.21Pa.S；保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：30.8％，Al2O3：5.5％，CaO：37.2％，MgO：2.5％，Na2O：12.9％，T.C：3.5％，F：7.5％。并且，在连续浇铸过程中，结晶器电磁搅拌的参数为690A/2.5Hz，末端电磁搅拌参数730A/3.5Hz，且末端电磁搅拌采用循环交替的搅拌方式，每个循环包括顺时针搅拌25s、停止5s、逆时针搅拌25s；
S42：进行二冷，结晶器冷却水流量控制为2800NL/min，二次冷却水比水量：0.15L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊28％、一区46％、二区17％、三区9％；
S43：通过拉矫机将连铸坯拉直；其中，拉矫机的坯头热坯压力为25t，坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值在1.86。
S5：铸坯切割，采用喷吹铁粉切割，且切割枪的火焰垂直长度超出坯厚100mm，切割氧(高压氧气)压力为1.2MP，预热氧气压力为0.7MP，切割气源压力为2.0MP；切割速度分段逐步提高，且分段速度分别为100mm/min、130mm/min以及160mm/min；
S6：铸坯标识；
S7：铸坯缓冷，且缓冷坑的初始温度为330℃，铸坯入坑温度为620℃，缓冷时间为80h，且缓冷过程中铸坯的温降为8℃/h，出坑后避风堆冷至常温。
实施例2
本实施例提供了一种大方坯热作模具钢H13铸坯，其通过以下生产方法生产得到：
S1：钢水上大包回转台；
S2：大包开浇；
S3：中包开浇，钢水的过热度为24℃，钢水中加入开浇渣，开浇渣的碱度R为0.91，R＝w(CaO)/w(SiO2)，发热温度为560℃；含水量为≤0.50％；粘度为0.25Pa.S；开浇渣包括按照质量百分比计的：SiO2：37.8％，Al2O3：4.5％，CaO：33％，Fe2O3：7％，Al：2～3％，Na2O：10％，F：7.7％；
S4：连续浇铸，且步骤S4具体包括：
S41：将中间包的钢水和保护渣注入结晶器，结晶器液位达50％时调整拉速启步，拉速在20s内由开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.55m/min；
其中，保护渣的碱度R为1.21，R＝w(CaO)/w(SiO2)，熔点为1150℃；含水量为0.25％；粘度为0.20Pa.S；保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：30.4％，Al2O3：5.5％，CaO：37.5％，MgO：2.5％，Na2O：12.5％，T.C：5％，F：6.5％。并且，在连续浇铸过程中，结晶器电磁搅拌的参数为680A/2.5Hz，末端电磁搅拌参数690A/3.5Hz，且末端电磁搅拌采用循环交替的搅拌方式，每个循环包括顺时针搅拌20s、停止10s、逆时针搅拌20s；
S42：进行二冷，结晶器冷却水流量控制为2800NL/min，二次冷却水比水量：0.15～0.18L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊30％、一区45％、二区17％、三区8％；
S43：通过拉矫机将连铸坯拉直；其中，拉矫机的坯头热坯压力为25t，坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值在1.6。
S5：铸坯切割，采用喷吹铁粉切割，且切割枪的火焰垂直长度超出坯厚80mm，切割氧(高压氧气)压力为1.1MP，预热氧气压力为0.6MP，切割气源压力为1.8MP；切割速度分段逐步提高，且分段速度分别为80mm/min、125mm/min以及150mm/min。
S6：铸坯标识；
S7：铸坯缓冷，且缓冷坑的初始温度为360℃，铸坯入坑温度为680℃，缓冷时间为80h，且缓冷过程中铸坯的温降为9℃/h，出坑后避风堆冷至常温。
实施例3
本实施例提供了一种大方坯热作模具钢H13铸坯，其通过以下生产方法生产得到：
S1：钢水上大包回转台；
S2：大包开浇；
S3：中包开浇，钢水的过热度为26℃，钢水中加入开浇渣，开浇渣的碱度R为0.92，R＝w(CaO)/w(SiO2)，发热温度为560℃；含水量为≤0.50％；粘度为0.26Pa.S；开浇渣包括按照质量百分比计的：SiO2：32％，Al2O3：3.5％，CaO：35％，Fe2O3：7％，Al：2.5％，Na2O：11％，F：9％；
S4：连续浇铸，且步骤S4具体包括：
S41：将中间包的钢水和保护渣注入结晶器，结晶器液位达52％时调整拉速启步，拉速在22s内由开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.56m/min；
其中，保护渣的碱度R为1.12，R＝w(CaO)/w(SiO2)，熔点为1120℃；含水量为0.10％；粘度为0.21Pa.S；保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：32.7％，Al2O3：6.5％，CaO：38.2％，MgO：2.5％，Na2O：9.03％，T.C：4％，F：6.5％。并且，在连续浇铸过程中，结晶器电磁搅拌的参数为690A/2.5Hz，末端电磁搅拌参数720A/3.5Hz，且末端电磁搅拌采用循环交替的搅拌方式，每个循环包括顺时针搅拌25s、停止10s、逆时针搅拌25s；
S42：进行二冷，结晶器冷却水流量控制为2900NL/min，二次冷却水比水量：0.16L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊29％、一区45％、二区16％、三区10％；
S43：通过拉矫机将连铸坯拉直；其中，拉矫机的坯头热坯压力为35t，坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值在1.6。
S5：铸坯切割，采用喷吹铁粉切割，且切割枪的火焰垂直长度超出坯厚75mm，切割氧(高压氧气)压力为1.1MP，预热氧气压力为0.5MP，切割气源压力为1.5MP；切割速度分段逐步提高，且分段速度分别为90mm/min、115mm/min以及155mm/min；
S6：铸坯标识；
S7：铸坯缓冷，且缓冷坑的初始温度为350℃，铸坯入坑温度为650℃，缓冷时间为82h，且缓冷过程中铸坯的温降为8℃/h，出坑后避风堆冷至常温。
实施例4
本实施例提供了一种大方坯热作模具钢H13铸坯，其通过以下生产方法生产得到：
S1：钢水上大包回转台；
S2：大包开浇；
S3：中包开浇，钢水的过热度为25℃，钢水中加入开浇渣，开浇渣的碱度R为0.91，R＝w(CaO)/w(SiO2)，发热温度为560℃；含水量为≤0.50％；粘度为0.28Pa.S；开浇渣包括按照质量百分比计的：SiO2：35％，Al2O3：3％，CaO：32％，Fe2O3：7.5％，Al：1.5％，Na2O：11.5％，F：9.5％；
S4：连续浇铸，且步骤S4具体包括：
S41：将中间包的钢水和保护渣注入结晶器，结晶器液位达55％时调整拉速启步，拉速在25s内由开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.57m/min；
其中，保护渣的碱度R为1.20，R＝w(CaO)/w(SiO2)，熔点为1120℃；含水量为0.10％；粘度为0.21Pa.S；保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：29.65％，Al2O3：5.5％，CaO：38％，MgO：1.5％，Na2O：12.8％，T.C：4％，F：8.5％。并且，在连续浇铸过程中，结晶器电磁搅拌的参数为720A/2.5Hz，末端电磁搅拌参数750A/3.5Hz，且末端电磁搅拌采用循环交替的搅拌方式，每个循环包括顺时针搅拌25s、停止10s、逆时针搅拌25s；
S42：进行二冷，结晶器冷却水流量控制为3000NL/min，二次冷却水比水量：0.18L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊28％、一区48％、二区17％、三区7％；
S43：通过拉矫机将连铸坯拉直；其中，拉矫机的坯头热坯压力为30t，坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值在1.7。
S5：铸坯切割，采用喷吹铁粉切割，且切割枪的火焰垂直长度超出坯厚95mm，切割氧(高压氧气)压力为1.2MP，预热氧气压力为0.6MP，切割气源压力为1.8MP；切割速度分段逐步提高，且分段速度分别为120mm/min、125mm/min以及160mm/min；
S6：铸坯标识；
S7：铸坯缓冷，且缓冷坑的初始温度为320℃，铸坯入坑温度为650℃，缓冷时间为80h，且缓冷过程中铸坯的温降为9℃/h，出坑后避风堆冷至常温。
实施例5
本实施例提供了一种大方坯热作模具钢H13铸坯，其通过以下生产方法生产得到：
S1：钢水上大包回转台；
S2：大包开浇；
S3：中包开浇，钢水的过热度为25±5℃，钢水中加入开浇渣，开浇渣的碱度R为0.90～0.93，R＝w(CaO)/w(SiO2)，发热温度为570℃；含水量为≤0.50％；粘度为0.26Pa.S；开浇渣包括按照质量百分比计的：SiO2：36％，Al2O3：2.5％，CaO：34％，Fe2O3：7％，Al：3％，Na2O：9.55％，F：7.95％；
S4：连续浇铸，且步骤S4具体包括：
S41：将中间包的钢水和保护渣注入结晶器，结晶器液位达58％时调整拉速启步，拉速在28s内由开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.6m/min；
其中，保护渣的碱度R为1.12，R＝w(CaO)/w(SiO2)，熔点为1100℃；含水量为0.23％；粘度为0.19Pa.S；保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：34％，Al2O3：3.5％，CaO：34.25％，MgO：2.5％，Na2O：13.9％，T.C：5％，F：6.8％。并且，在连续浇铸过程中，结晶器电磁搅拌的参数为680A/2.5Hz，末端电磁搅拌参数700A/3.5Hz，且末端电磁搅拌采用循环交替的搅拌方式，每个循环包括顺时针搅拌30s、停止15s、逆时针搅拌30s；
S42：进行二冷，结晶器冷却水流量控制为2900NL/min，二次冷却水比水量：0.17L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊28％、一区50％、二区16％、三区6％；
S43：通过拉矫机将连铸坯拉直；其中，拉矫机的坯头热坯压力为25t，坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值在1.5。
S5：铸坯切割，采用喷吹铁粉切割，且切割枪的火焰垂直长度超出坯厚95mm，切割氧(高压氧气)压力为1.2MP，预热氧气压力为0.7MP，切割气源压力为1.9MP；切割速度分段逐步提高，且分段速度分别为120mm/min、135mm/min以及170mm/min；
S6：铸坯标识；
S7：铸坯缓冷，且缓冷坑的初始温度为300℃，铸坯入坑温度为600℃，缓冷时间为72h，且缓冷过程中铸坯的温降为10℃/h，出坑后避风堆冷至常温。
对比例1
对比例1提供了一种H13铸坯的生产方法，其与实施例1的区别在于，在步骤S3中未加入开浇渣。
对比例2
对比例2提供了一种H13铸坯的生产方法，其与实施例1的区别在于，在步骤S41中，开浇拉速为0.2m/min，目标拉速为0.6m/min，开浇拉速调整至目标拉速的时间为3min。
对比例3
对比例3提供了一种H13铸坯的生产方法，其与实施例1的区别在于，在步骤S41中，保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：26％，Al2O3：9.5％，CaO：32.2％，MgO：2.5％，Na2O：16％，T.C：3.5％，F：7.5％。
对比例4
对比例4提供了一种H13铸坯的生产方法，其与实施例1的区别在于，在步骤S41中，未采用交替搅拌方式。
对比例5
对比例5提供了一种H13铸坯的生产方法，其与实施例1的区别在于，在步骤S42中，二次冷却水比水量：0.32L/kg。二冷各区水量分配比例：足辊：20％、一区25％、二区25％、三区30％。
对比例6
对比例6提供了一种H13铸坯的生产方法，其与实施例1的区别在于，在步骤S43中，拉矫机的坯头热坯压力为7.2t，非坯头部分热坯压力15t。
对比例7
对比例7提供了一种H13铸坯的生产方法，其与实施例1的区别在于，在步骤S5中，未采用喷吹铁粉切割，且未调整切割速度。
实验例1
将对比例1-3与实施例1-5的漏钢率进行统计，统计数据如表1所示。
表1.漏钢率(％)
根据表1的数据可知，在本实施例中，通过开浇渣的设置能防止结晶器钢液面结冷钢，可以提高铸坯头坯的表面质量，使用过程渣条少，结晶器润滑效果良好，能将漏钢率从4％降低至0.5％以内。
实验例2
将实施例1和对比例5制备得到的铸坯的表面形貌进行观察，观察的结果分别如图1-2和图3所示，其中，图1为本发明的实施例1提供的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法生产得到的铸坯的表面形貌图一；图2为本发明的实施例1提供的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法生产得到的铸坯的表面形貌图二；图3为对比例5提供的铸坯的表面形貌图。根据表1中实施例1和对比例2对比可知，本发明的实施例通过迅速提高拉速，能减少漏钢事故。同时，根据图1-2以及图3的对比可知，本发明的实施例通过控制二次水冷的比量，能显著改善裂纹问题，能充分提高铸坯质量。
实验例3
将实施例1和对比例3制备得到的铸坯的表面形貌进行观察，观察的结果分别如图1-2以及图4所示，其中，图4为对比例3提供的铸坯的表面形貌图。根据图1、图2、图4的对比可知，保护渣的加入可改善结疤问题，使得铸坯的表面无结疤缺陷。同时，对比例3加入了保护渣能改善结疤问题，但由于其Al2O3的含量较高，且Na2O的含量远大于10％，使得对比例3的结疤相较于本发明的实施例1-5而言更严重。
实验例4
将实施例1、对比例4制备得到的铸坯的低倍组织进行观察，观察的结果分别如图5以及图6，图5为实施例1提供的铸坯的低倍组织图；图6为对比例4提供的铸坯的表面形貌的低倍组织图。根据两者对比可知，本发明的实施例通过交替搅拌方式，铸坯偏析、疏松控制好，能有效地改善偏析问题。
实验例5
将对比例1-5以及对比例6的脱引锭成功率进行统计，统计数据如表2所示。
表2.脱引锭成功率(％)
| 编号 | 脱引锭成功率(％) |
| 实施例1 | 99 |
| 实施例2 | 98.5 |
| 实施例3 | 99 |
| 实施例4 | 99 |
| 实施例5 | 98 |
| 对比例6 | 70 |
根据表2的数据可知，在本实施例中，通过调整拉矫机热坯压力，能有效地提高脱引锭的成功率。
实验例6
将实施例1和对比例7制备过程铸坯切割的情况进行观察，观察结果分别如图7以及图8，图7为本发明的实施例1提供的铸坯切割的示意图；图8为对比例7提供的铸坯切割的示意图。根据二者对比可知，采用对比例7所提供的切割方法铸坯频繁切不断，需人工补切，无法满足缓冷温度，采用本发明的实施例提供的切割方法能在有效地时间内完成切割，将铸坯全部切断，能提高切割质量。
综上所述，本发明的实施例提供了一种能改善裂纹和偏析缺陷的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法和大方坯热作模具钢H13铸坯。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法，其特征在于，包括：
依次进行的钢水上大包回转台、大包开浇、中包开浇、连续浇铸以及铸坯切割；其中，所述钢水包括按照质量百分比计的C：0.36～0.40％、Si：0.96～1.04％、Mn：0.37～0.43％、Cr：5.10～5.30％、Als：0.010～0.025％、V：0.90～0.95％；Mo：1.28～1.36％，其余为铁和不可避免的杂质；所述连续浇铸的步骤中结晶器冷却水流量控制为2800～3000NL/min，二次冷却水比水量：0.15～0.18L/kg，二冷各区水量分配比例为足辊28～32％、一区45～50％、二区16～18％、三区6～10％；
在所述中包开浇的步骤中加入开浇渣；
所述开浇渣的碱度R为0.90～0.93，R＝w(CaO)/w(SiO2)，发热温度为550℃～610℃；含水量为≤0.50％；粘度为0.24～0.30Pa.S；和/或，所述开浇渣包括按照质量百分比计的：SiO2：30～37.8％，Al2O3：2.5～4.5％，CaO：28～35.25％，Fe2O3：6.5～8.5％，Al：2～3％，Na2O：9.55～13.95％，F：7.1～10.5％；
在所述连续浇铸步骤中，当所述结晶器液位达50～60％时调整拉速启步，拉速在20-30s内由开浇拉速0.3m/min调整至目标拉速0.55～0.60m/min；
在所述连续浇铸步骤中，向所述结晶器加入保护渣；
所述保护渣的碱度R为1.1～1.22，R＝w(CaO)/w(SiO2)，熔点为1100℃～1150℃；含水量为0.10～0.45％；粘度为0.19～0.21Pa.S；和/或，所述保护渣包括按照质量百分比计的SiO2：29～34.8％，Al2O3：3.5～6.5％，CaO：32.8～39.25％，MgO：≤2.5％，Na2O：9.05～13.95％，T.C：3.5～5％，F：5.5～8.5％；
所述结晶器电磁搅拌的参数为680～720A/2.5Hz，末端电磁搅拌参数680～750A/3.5Hz，且末端电磁搅拌采用循环交替的搅拌方式，每个循环包括顺时针搅拌20-30s、停止5-20s、逆时针搅拌20-30s。
2.根据权利要求1所述的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法，其特征在于：
在所述中包开浇的步骤中，中间包的所述钢水的过热度为25±5℃。
3.根据权利要求1所述的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法，其特征在于：
在所述连续浇铸步骤中，在二冷结束后，通过拉矫机将连铸坯拉直；其中，所述拉矫机的坯头热坯压力不小于25t，坯头热坯压力与非坯头热坯压力的比值在1.5～2。
4.根据权利要求1所述的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法，其特征在于：
在所述铸坯切割的步骤中，采用喷吹铁粉切割，且切割枪的火焰垂直长度超出坯厚50-100mm，切割氧压力为1.0-1.2MP，预热氧气压力为0.5-0.7MP，切割气源压力为1.5-2.0MP；
和/或，
在所述铸坯切割的步骤中，切割速度分段逐步提高，且分段速度分别为80-120mm/min、125-135mm/min以及150-170mm/min。
5.根据权利要求1所述的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法，其特征在于：
在所述铸坯切割的步骤后还包括铸坯标识和铸坯缓冷，其中，在所述铸坯缓冷的步骤中，缓冷坑的初始温度至少为300℃，铸坯入坑温度至少为600℃，缓冷时间至少为72h，且缓冷过程中铸坯的温降小于或等于10℃/h，出坑后避风堆冷至常温。
6.一种大方坯热作模具钢H13铸坯，其特征在于，通过权利要求1至5中任一项所述的大方坯热作模具钢H13的连铸生产方法生产得到。
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