CN115156495B - 一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，属于冶金连铸技术领域。为解决中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的问题，本发明提供了一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，包括冶炼工艺、LF+VD精炼工艺和连铸工艺，连铸工艺包括对连铸过热度与拉坯速度、二冷水比水量、结晶器电磁搅拌参数和振动频率的综合控制。本发明通过对连铸工艺的综合控制，有效防止方坯角部过冷，减少角部裂纹的产生；使铸坯表面温度沿四面分布均匀，沿拉坯方向温度波动较小，改善了铸坯冷却的均匀性，提高了初生坯壳厚度的均匀性，减少了应力应变导致的裂纹的发生，提高了中碳高硅钢连铸方坯的质量，有利于铸坯轧制后力学性能的改善。

Description

一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法
技术领域
本发明属于冶金连铸技术领域，尤其涉及一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法。
背景技术
连铸铸坯形成裂纹的根本原因是在外力、热应力等的作用下，铸坯变形超过了材料破坏极限，即变形时的应变超过了铸坯的临界应变，导致裂纹缺陷的形成和扩展。
连铸方坯的角部裂纹一般都在结晶器内形成，在二冷区逐步扩大。方坯在凝固过程中由于冷却方式上的差异，造成整个坯壳厚度不均匀，其中角部是二维冷却方式，初生坯壳形成的早而使角部收缩过早地产生气隙。而方坯四面则是一维冷却方式，初生坯壳生长较慢，四面压紧和角部收缩的结合部位产生剪切应力，四面坯壳厚度不均匀程度越大，剪切应力就越大，就越容易产生角部裂纹。
中碳高硅钢的碳含量为0.35～0.43％、硅含量为1.00～1.30％，此钢的连铸钢坯在低倍检验中易出现角部裂纹，在后续钢材轧制过程中，铸坯角部裂纹延伸到钢材表面，会产生钢材表面质量废品。因此，为降低中碳高硅钢的质量内损，亟需解决中碳高硅钢连铸方坯的角部裂纹问题。
发明内容
为解决中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的问题，本发明提供了一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法。
本发明的技术方案：
一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，包括冶炼工艺、LF+VD精炼工艺和连铸工艺，所述连铸工艺包括对连铸过热度与拉坯速度、二冷水比水量、结晶器电磁搅拌参数和振动频率的综合控制，所述连铸过热度为20～30℃，所述拉坯速度为0.70m/min，所述二冷水比水量为0.20L/kg，所述结晶器电磁搅拌的首端电磁搅拌参数为150A/2.0Hz，末端电磁搅拌参数为100A/8.0Hz，所述结晶器的振动频率为210HZ。
进一步的，所述中碳高硅钢连铸方坯的尺寸为250mm×280mm方坯；所述中碳高硅钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.35～0.43％、Si：1.00～1.30％、Mn：0.30～0.60％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr：1.30～1.60％、Al：0.015～0.025％、Mo≤0.10％、Ni≤0.30％、Cu≤0.20％，其余为Fe及不可避免杂质。
进一步的，所述冶炼工艺的出钢碳含量不低于0.10％，出钢磷含量≤0.015％，出钢温度为1630～1660℃。
进一步的，所述LF精炼工艺中，LF炉全程吹氩气，造渣脱氧，LF精炼位一次送电，加入石灰和混合脱氧剂，一次补铝线至0.035％；二次送电，加入扩散脱氧剂，白渣保持时间不少于20min。
进一步的，所述混合脱氧剂包括质量比为3:2:2的铝粒、碳化硅和碳粉，所述扩散脱氧剂为质量比2～4:1～2的碳化硅和碳粉。
进一步的，当LF精炼位硫含量≤0.005％，温度达到1610℃以上时，吊包倒渣后入VD炉。
进一步的，所述VD精炼工艺中，真空前按成品0.025％喂入铝线；在67Pa真空度下保持不少于15min，破空后定氢≤1.5ppm，加入覆盖剂，对钢液软吹不少于15min。
进一步的，所述首端电磁搅拌为连续搅拌，所述末端电磁搅拌为交替搅拌，正搅25s，停5s，反搅25s，停5s。
进一步的，所述结晶器水量为2450L/min，所述二冷水分配比为36:39:25。
进一步的，所述连铸工艺中拉矫机各架压力依次为0.6MPa、0.8MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa和1.3MPa。
本发明的有益效果：
本发明提供的中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法将中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的发生率由平均40％降至0％，连铸方坯角部裂纹的消除大幅减少了成品钢材表面的裂纹，提高了中碳高硅钢的质量，降低了低碳高硅钢产品的质量损失。
本发明通过对连铸工艺中连铸过热度与拉坯速度、二冷水比水量、结晶器电磁搅拌参数和振动频率的综合控制，保证连铸坯在结晶器冷却过程保持稳定的弱冷状态，有效防止方坯角部过冷，降低柱状晶发展，防止因相互平行的柱状晶接触面及相邻垂直的柱状晶交界因脆弱、易溶杂质和非金属夹杂物的聚集而在热加工时沿交界出现裂纹。
本发明通过连铸工艺冷却制度的合理控制，使铸坯表面温度沿四面分布均匀，沿拉坯方向温度波动较小，改善了铸坯冷却的均匀性，提高了初生坯壳厚度的均匀性，减少了应力应变导致的裂纹的发生，有利于铸坯轧制后力学性能的改善。
本发明针对中碳高硅钢组分特点，在冶炼和精炼过程中合理控制硫含量及氧含量，减少脱氧夹杂物生成，细化角部晶粒，改善负偏析白亮带，提高铸坯高温塑性，进一步减少连铸方坯角部裂纹裂纹的生成。
附图说明
图1和图2为实施例4制备的中碳高硅钢连铸方坯角部低倍照片；
图3和图4为对比例1制备的中碳高硅钢连铸方坯角部低倍照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本发明实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例提供了一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，包括冶炼工艺、LF+VD精炼工艺和连铸工艺，本实施例中连铸工艺包括对连铸过热度与拉坯速度、二冷水比水量、结晶器电磁搅拌参数和振动频率的综合控制，连铸过热度为20～30℃，拉坯速度为0.70m/min；结晶器水量为2450L/min，二冷水比水量为0.20L/kg，二冷水分配比为36:39:25；所述结晶器电磁搅拌的首端电磁搅拌参数为150A/2.0Hz连续搅拌，末端电磁搅拌参数为100A/8.0Hz，交替搅拌，正搅25s，停5s，反搅25s，停5s；所述结晶器的振动频率为210HZ；连铸工艺中拉矫机各架压力依次为0.6MPa、0.8MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa和1.3MPa。
本实施例通过对连铸工艺中连铸过热度与拉坯速度、二冷水比水量、结晶器电磁搅拌参数和振动频率的综合控制，保证连铸坯在结晶器冷却过程保持稳定的弱冷状态，有效防止方坯角部过冷，降低柱状晶发展，防止因相互平行的柱状晶接触面及相邻垂直的柱状晶交界因脆弱、易溶杂质和非金属夹杂物的聚集而在热加工时沿交界出现裂纹。
本发明通过连铸工艺冷却制度的合理控制，使铸坯表面温度沿四面分布均匀，沿拉坯方向温度波动较小，改善了铸坯冷却的均匀性，提高了初生坯壳厚度的均匀性，减少了应力应变导致的裂纹的发生，有利于铸坯轧制后力学性能的改善。
实施例2
本实施例提供了一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，本实施例与实施例1的区别在于，本申请冶炼工艺为转炉或电炉冶炼，冶炼工艺的出钢碳含量不低于0.10％，出钢磷含量≤0.015％，出钢温度为1630～1660℃。
实施例3
本实施例提供了一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，本实施例与实施例1或2的区别在于，LF精炼工艺中，LF炉全程吹氩气，造渣脱氧，LF精炼位一次送电，加入石灰和混合脱氧剂，一次补铝线至0.035％；二次送电，加入扩散脱氧剂，白渣保持时间不少于20min。当LF精炼位硫含量≤0.005％，温度达到1610℃以上时，吊包倒渣后入VD炉。VD精炼工艺中，真空前按成品0.025％喂入铝线；在67Pa真空度下保持不少于15min，破空后定氢≤1.5ppm，加入覆盖剂，对钢液软吹不少于15min。
本实施例中混合脱氧剂包括质量比为3:2:2的铝粒、碳化硅和碳粉，扩散脱氧剂为质量比2～4:1～2的碳化硅和碳粉。
实施例4
本实施例提供了一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，包括冶炼工艺、LF+VD精炼工艺和连铸工艺。
本实施例中碳高硅钢连铸方坯的尺寸为250mm×280mm方坯；中碳高硅钢的标准化学成分按重量百分含量包括：C：0.35～0.43％、Si：1.00～1.30％、Mn：0.30～0.60％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr：1.30～1.60％、Al：0.015～0.025％、Mo≤0.10％、Ni≤0.30％、Cu≤0.20％，其余为Fe及不可避免杂质。
本实施例的具体控制方法如下：
冶炼工艺：
按出钢量100t计算，冶炼钢铁料采用总重量为110～120t的铁水和废钢，其中铁水占85wt％、废钢占15wt％，采用转炉或电炉进行生产，碳含量达到0.10％以上、磷含量≤0.015％、钢水温度达到1630～1660℃时出钢。
LF+VD精炼工艺：
LF精炼工艺中，LF炉全程吹氩气，造渣脱氧，LF精炼位一次送电，加入石灰200Kg和混合脱氧剂70Kg，混合脱氧剂为铝粒30Kg、碳化硅20Kg和碳粉20Kg，根据样1检验结果调铝，一次补铝线至0.035％；二次送电，加入扩散脱氧剂，扩散脱氧剂为碳化硅20～40Kg和碳粉10～20Kg，精炼成分调整合适，白渣保持时间不少于20min。当硫含量≤0.005％、温度达到1610℃以上时，吊包倒渣后入VD炉。
VD精炼工艺中，真空前考虑钢中残余铝，按成品0.025％喂入铝线；在67Pa真空度下保持不少于15min，破空后定氢≤1.5ppm，加入覆盖剂50Kg以上，对钢液软吹不少于15min。
本实施例针对中碳高硅钢组分特点，在冶炼和精炼过程中合理控制硫含量及氧含量，减少脱氧夹杂物生成，均匀化学成分，细化角部晶粒，改善负偏析白亮带，减少铸坯内部缺陷的同时提高铸坯高温塑性，进一步减少连铸方坯角部裂纹裂纹的生成。
连铸工艺：
连铸过热度为20～30℃，拉坯速度为0.70m/min；结晶器水量为2450L/min，二冷水比水量为0.20L/kg，二冷水分配比为36:39:25；所述结晶器电磁搅拌的首端电磁搅拌参数为150A/2.0Hz连续搅拌，末端电磁搅拌参数为100A/8.0Hz，交替搅拌，正搅25s，停5s，反搅25s，停5s；所述结晶器的振动频率为210HZ；连铸工艺中拉矫机各架压力依次为0.6MPa、0.8MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa和1.3MPa。
本实施例中钢坯下线后下坑缓冷，缓冷≤150℃出坑。对钢坯进行低倍检查，结果如图1、图2所示，本实施例制备的中碳高硅钢连铸方坯无表面和角部裂纹，中心疏松为1级。
对比例1
本对比例与实施例4两次生产连铸浇注前，连铸工装检查无问题，二冷水喷淋正常，排除设备因素影响。
本对比例与实施例4的区别仅在于连铸工艺不同；本对比例连铸工艺为：
连铸过热度为20～40℃，拉坯速度为0.74m/min；结晶器水量为2450L/min，二冷水比水量为0.24L/kg，二冷水分配比为36:39:25；所述结晶器电磁搅拌的首端电磁搅拌参数为300A/2.0Hz连续搅拌，末端电磁搅拌参数为180A/8.0Hz，交替搅拌，正搅25s，停5s，反搅25s，停5s；所述结晶器的振动频率为170HZ；连铸工艺中拉矫机各架压力依次为0.6MPa、0.8MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa和1.3MPa。
本实施例中钢坯下线后下坑缓冷，缓冷≤150℃出坑。对钢坯进行低倍检查，结果如图3、图4所示，本对比例制备的中碳高硅钢连铸方坯存在角部裂纹，评级为角裂1级。
本发明通过对连铸过热度与拉坯速度、二冷水比水量、结晶器电磁搅拌参数和振动频率的综合控制，包括降低拉坯速度和二冷水比水量，保证连铸坯在结晶器冷却过程保持稳定的弱冷状态，有效防止方坯角部过冷。将连铸过热度控制在20～30℃，降低柱状晶发展，防止因相互平行的柱状晶接触面及相邻垂直的柱状晶交界因脆弱、易溶杂质和非金属夹杂物的聚集而在热加工时沿交界出现裂纹。同时提高连铸结晶器振动频率，渣耗损增大，改善铸坯表面质量。降低连铸首搅和末搅参数，改善中碳高硅钢电磁搅拌过强引起的负偏析白亮带问题。
本发明综合考察了铸坯的凝固壳厚度、凝固末端位置、凝固组织的构成和铸坯高温力学强度等，建立了对连铸工艺冷却制度的合理控制方法，使铸坯表面温度沿四面分布均匀，沿拉坯方向温度波动较小，改善了铸坯冷却的均匀性，提高了初生坯壳厚度的均匀性，减少了应力应变导致的裂纹的发生，有利于铸坯轧制后力学性能的改善。

Claims (6)

1.一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，其特征在于，包括冶炼工艺、LF+ VD精炼工艺和连铸工艺，所述LF精炼工艺中，LF炉全程吹氩气，造渣脱氧，LF精炼位一次送电，加入石灰和混合脱氧剂，一次补铝线至0.035%；二次送电，加入扩散脱氧剂，白渣保持时间不少于20min；所述混合脱氧剂包括质量比为3:2:2的铝粒、碳化硅和碳粉，所述扩散脱氧剂为质量比2~4:1~2的碳化硅和碳粉；所述连铸工艺包括对连铸过热度与拉坯速度、二冷水比水量、结晶器电磁搅拌参数和振动频率的综合控制，所述连铸过热度为20~30℃，所述拉坯速度为0.70m/min，所述结晶器水量为2450L/min，所述二冷水分配比为36:39:25，所述二冷水比水量为0.20L/kg，所述结晶器电磁搅拌的首端电磁搅拌参数为150A/2.0Hz，末端电磁搅拌参数为100A/8.0Hz，所述结晶器的振动频率为210HZ；所述中碳高硅钢连铸方坯的尺寸为250mm×280mm方坯；所述中碳高硅钢的化学成分按重量百分含量包括：C：0.35～0.43%、Si：1.00～1.30%、Mn：0.30～0.60%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr：1.30～1.60%、Al：0.015～0.025%、Mo≤0.10%、Ni≤0.30%、Cu≤0.20%，其余为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，其特征在于，所述冶炼工艺的出钢碳含量不低于0.10%，出钢磷含量≤0.015%，出钢温度为1630~1660 ℃。
3.根据权利要求2所述一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，其特征在于，当LF精炼位硫含量≤0.005%，温度达到1610℃以上时，吊包倒渣后入VD炉。
4.根据权利要求3所述一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，其特征在于，所述VD精炼工艺中，真空前按成品0.025%喂入铝线；在67Pa真空度下保持不少于15min，破空后定氢≤1.5ppm，加入覆盖剂，对钢液软吹不少于15min。
5.根据权利要求4所述一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，其特征在于，所述首端电磁搅拌为连续搅拌，所述末端电磁搅拌为交替搅拌，正搅25s，停5s，反搅25s，停5s。
6.根据权利要求5所述一种中碳高硅钢连铸方坯角部裂纹的控制方法，其特征在于，所述连铸工艺中拉矫机各架压力依次为0.6MPa、0.8MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa、1.3MPa和1.3MPa。
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