CN115287522A - 一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，属于钢铁冶金和炼钢领域。一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；所述连铸方坯化学成分中，Ti/N：7～15，B有效：0.012～0.026%；所述转炉炼钢工序中，终点C控制在0.08‑0.12%，终点O控制在300‑500ppm；所述LF精炼工序中，精炼渣碱度控制在8.0‑10.0，全氧化亚铁含量≤0.5%；出站钢水氮含量≤40ppm。本发明降低了连铸方坯裂纹敏感性、减轻了生产过程的连铸方坯表面及内部应力，显著提高了产品质量的稳定性和可靠性。

Description

一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金和炼钢技术领域，具体涉及一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法。
背景技术
含硼钢是中低碳钢中添加B元素提高其淬透性能，就可以通过降低钢种的C含量控制范围，达到与中碳钢相同的淬透性能。由于C元素的降低，使用钢材的热轧态强度降低、塑性提高，冷加工性能优良，可以替代部分中碳钢生产8.8级及以上标准件，该类钢种易于冷变形加工，可以省去中碳钢冷变形加工前的退火工序，达到降低生产成本的目的，后续经过用户淬火+回火工艺来达到一定强塑性指标的目的。
但是，钢中含B元素，B和N及易结合生成BN，并在晶界沉淀，这种析出物很细小，连续钉轧在奥氏体和基体变形处，降低了晶界的流动性，使用再结晶温度提高，再结晶受阻，晶界不能迁移，应力在晶界处集中而不能消除，从而引起晶界脆化，使钢裂纹敏感性增加，其对裂纹的影响较Nb、AL元素更为严重。因此，含硼钢连铸方坯易发生表面及内部裂纹，其裂纹可遗传到轧材直到用户加工过程，形成冷镦开裂质量问题，存在质量风险。
含硼钢铸坯表面及内部裂纹是行业内长期存在的技术难题，由其造成的冷镦钢在加工标准件过程中始终存在冷镦开裂率高的问题，严重时开裂率超过10%，行业一般允许≤2%～3%，汽车零部件企业要求开裂率≤1%甚至0开裂率。经过文献检索，目前行业内尚未公开报道有效的含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，通过控制适当C、Si、Mn、Cr、Ti、B、Als、P、S等合金元素的含量，结合炼钢、LF精炼、连铸工艺的优化，生产出具有较高表面质量水平的连铸方坯，可以轧制生产含B冷镦钢盘条，用户可免退火生产8.8级以上标准件产品，冷加工过程开裂率≤1%，显著降低质量风险和损失。
解决上述技术问题的技术方案为：一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；所述连铸方坯化学成分中，Ti/N：7～15，B有效：0.012～0.026%；所述转炉炼钢工序中，终点C控制在0.08～0.12%，终点O控制在300～500ppm；所述LF精炼工序中，精炼渣碱度控制在8.0～10.0，全氧化亚铁含量≤0.5%；出站钢水氮含量≤40ppm。
本发明所述连铸方坯化学成分及质量百分含量分别为：C：0.15～0.35%，Si≤0.35%，Mn：0.50～0.90%，Cr：0.10～0.30%，Ti：0.035～0.060%，B：0.0016～0.0030%，P≤0.015%，S≤0.010%，ALs：0.010～0.050%，N≤50ppm，余量为铁和不可避免的杂质元素。
本发明所述转炉炼钢工序中，采用低铁水消耗的钢铁料结构，铁水比为800～900kg/吨钢，白灰消耗为20～30kg/吨钢、轻烧白云石10～20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.7～0.9MPa，吹氧流量400～600m3/h，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料2.5～3.0kg/吨钢预造渣，合成渣料主要成为CaO：45～55%、Al2O3：25～35%。
本发明所述LF精炼工序中，渣料加入量为白灰900～1200kg/炉、萤石80～100kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行复合渣面脱氧；精炼终渣中Al2O3控制在25～33%，精炼终渣碱度控制在8.0～10.0，全FeO含量≤0.5%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时800～1000L/min、保温阶段300～400L/min、净吹阶段100～150L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹8～12分钟后出站；出站钢水氮含量≤40ppm、硫含量≤0.0005%、氧含量≤10ppm。
本发明所述连铸工序中，钢包采用高铬质引流砂，全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度20～40℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气3～5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在90～130mm位置（水口出口端面至钢水液面距离），每30分钟变一次位置；所述高铬质引流砂Cr2O3≥40%。
本发明所述连铸工序中，150mm×150mm规格方坯拉速控制在2.2～2.3m/min、200mm×200mm规格方坯拉速控制在1.2～1.4m/min。
本发明所述连铸工序中，二次冷却采用气雾弱冷模式，150mm×150mm规格方坯比水量控制在0.6～0.7L/kg、200mm×200mm规格方坯比水量控制在0.40～0.50L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区35～40%、Ⅱ区28～33%、Ⅲ区15～20%、Ⅳ区8～12%。
本发明所述连铸工序中，结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.6～0.7，粘度（1300℃）0.5～0.65 Pa.S，熔点1100～1130℃，熔速（1350℃）35～45秒。
本发明所述连铸工序中，连铸方坯矫直温度1000～1080℃；连铸方坯断面规格为150mm×150mm、200mm×200mm。
本发明所述含硼钢连铸方坯低倍质量内部裂纹评级≤0.5级、振痕深度≤0.5mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率≤0.1%。
本发明成分配比及工艺调整的理论分析如下：
1、在本发明钢种的化学成分控制中，Ti、B的成分对钢淬透性的有明显的影响，硼钢淬透性首先随Ti/N的增加而升高，然后随Ti/N的增加基本保持不变而出现一个平台，最后随Ti/N的增加而下降。本发明中Ti加入以固氮和细化晶粒为目的，本发明中通过全程控N手段后钢中N≤50ppm，根据TiN热平衡关系计算，结合试验验证其适宜的Ti/N为7～15；Ｂ提高钢淬透性的机制在于奥氏体转化过程中，铁素体最容易在晶界处形核，由于Ｂ吸附在晶界上，填充了缺陷，降低了晶界能位，使新相成核困难，奥氏体稳定性增加，从而提高了淬透性。但Ｂ的不同偏聚状态其影响也不同，在晶界缺陷被填完以后，若仍有更多的Ｂ非平衡偏聚，则会在晶界形成“Ｂ相”沉淀，增加晶界能位，同时“Ｂ相”将作为新相的核心，促使形核速度增加，致使淬透性下降。即有明显的“Ｂ相”析出对淬透性有不良影响，并且大量的“Ｂ相”析出会使钢变脆，给力学性能带来不好的影响。本发明经过Ti元素的加入，钢中N被Ti所固定，B的有效含量得以提高，本发明中B按0.0016～0.0030%控制，其有效B可达到0.0012%以上，但其最大含量为0.0030%，经过试验，未发现大量“Ｂ相”析出，B控制在0.0016～0.0030%这一范围能有效保证钢种的淬透性和避免钢的裂纹。
2、转炉炼钢工序中，采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水比为800～900kg/t钢，白灰消耗为20～30kg/吨钢、轻烧白云石10～20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.7～0.9MPa，吹氧流量400～600m3/h，终点C控制在0.08～0.12%，终点O控制在300～500ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料2.5～3.0kg/吨钢预造渣，合成渣料主要成为CaO：45～55%、Al2O3：25～35%、少量SiO2、MgO等，以上工艺可以有效降低终点钢水的氧化性，提高钢水纯净度，减少有害气体N、O的含量，有利于下道工序LF炉的精炼处理，为LF炉提供高纯净度、低有害气体含量、合适温度与成份、上层覆盖合成渣料渣洗形成的初炼渣，可提高LF精炼效率和效果，减少过程吸N及氧化，提高钢水质量，有利于充分发挥微量Ti、B元素的冶金效果，同时合成渣料的加入，对钢水起到了渣洗的作用，为LF造渣提供了组分及流动性良好的基础渣，改善LF冶炼效果，提高钢质，降低裂纹敏感性。
3、在LF精炼工序中，渣料加入量为白灰900～1200kg/炉、萤石80～100kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行复合渣面脱氧；精炼终渣中Al2O3控制在25～33%，精炼渣碱度控制在8.0～10.0，全FeO含量≤0.5%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时800～1000L/min、保温阶段300～400L/min、净吹阶段100～150L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金；净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量≤40ppm。该工序采用高碱度Ca、Al系白渣精炼，结合合适的底吹流量控制，获得最佳的冶金动力学条件，保证了渣钢的充分反应，达到了去除夹杂、脱硫、脱氧、防增N的目的，其专门设计的合金化顺序，有效保证了Ti、B的有效利用和冶金效果，也有利于提高合金的吸收率降低生产成本，提高连铸方坯内部质量，降低连铸方坯裂纹发生率。
4、在连铸工序中，钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇；大包下渣监测；中间包钢水过热度20～40℃；中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖；开浇前向中间包吹入氩气3～5min用于置换中间包内的空气；连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在90～130mm，变渣线操作；150mm×150mm规格方坯拉速控制在2.2～2.3m/min、200mm×200mm规格方坯拉速控制在1.2～1.4m/min；二次冷却采用气雾弱冷模式，150mm×150mm规格方坯比水量控制在0.6～0.7L/kg、200mm×200mm规格方坯比水量控制在0.4～0.5L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：I区35～40%、II区28～33%、III区15～20%、IV区8～12%；结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.6～0.7，粘度(1300℃)0.5～0.65Pa.S，熔点1100～1130℃，熔速（1350℃）35～45秒；连铸方坯矫直温度1000～1080℃。以上控制手端可以保证大钢100%自动开浇，避免烧氧开浇造成的钢水污染，可以有效保证钢水避免增N，合理的温度、拉速、冷却水配比，以及高矫直温度，可以实现恒拉速、弱冷、高塑性区矫直等，能够有减少连铸方坯内部及表面应力，有效控制连铸方坯内部及表面质量，减少钢水二次氧化，防止卷渣和连铸方坯组织缺陷，获得质量良好的连铸方坯。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、采用本发明合理的Ti、N、B、P、S元素控制，有效的提高材料的淬透性质量，降低合金成本的同时，避免了Ti、B等元素的有害作用，发挥了其良好的冶金性能，提高了连铸方坯质量，降低了钢厂的生产成本。
2、本发明通过合理的炼钢、精炼、连铸工艺，有效控制钢中夹杂物和有害气体含量，提高钢水纯净度，控制钢坯内部裂纹≤0.5级，为提高连铸方坯质量提供了保证；本发明生产的含硼钢连铸方坯，振痕深度≤0.5mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率≤0.1%，无肉眼可见表面及内部裂纹缺陷，用其生产的盘条冷镦开裂率≤1%，用户可免退火生产8.8级以上标准件产品，淬透性良好，淬火后硬度达到48～52HRC，满足用户要求。
3、本发明通过合理控制转炉冶炼、LF精炼、连铸过程工艺参数、钢水成分、原辅料理化性能指标，改善了连铸方坯高温冶金性能，降低了连铸方坯裂纹敏感性、减轻了生产过程的连铸方坯表面及内部应力，大大减轻或避免了连铸方坯表面裂纹的发生，显著提高了产品质量的稳定性和可靠性，降低了质量风险和质量损失。
附图说明
图1为实施例1连铸方坯表面酸洗质量图；
图2为实施例1连铸方坯横断面低倍质量图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例生产的含硼钢连铸方坯断面规格为150mm×150mm，化学成分见表1，余量为铁和不可避免的杂质元素。
一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；具体方法如下：
1）转炉炼钢工序：采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水消耗为为800kg/吨钢，白灰消耗为20kg/吨钢、轻烧白云石10kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.70MPa，吹氧流量460m3/h，终点C控制在0.09%，终点O控制在450ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料2.5kg/吨钢预造渣。
2）LF精炼工序：渣料加入量为白灰900kg/炉、萤石80kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行渣面脱氧；渣中Al2O3控制在28%，精炼渣碱度控制在8.0，全氧化亚铁含量0.5%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时800L/min、保温阶段300L/min、净吹阶段100L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量38ppm。
3）连铸工序：钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度23℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在90mm位置（水口出口端面至钢水液面距离）；150mm×150mm规格方坯拉速控制在2.2m/min。二次冷却采用气雾弱冷模式，比水量控制在0.60L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区35%、Ⅱ区28%、Ⅲ区18%、Ⅳ区8%。结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.60，粘度(1300℃)0.50Pa.S，熔点1100℃，熔速（1350℃）45秒。连铸方坯矫直温度1000℃。
本实施例获得的连铸方坯检验表面无裂纹，内部裂纹评级0.5级，振痕深度0.5mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率0.1%。图1为实施例1连铸方坯表面质量图，图2为实施例1连铸方坯横断面低倍质量图，（其余实施例附图相同，省略）。通过图1、2可以看出，本发明方法获得的铸坯表面酸洗后振痕深度≤0.5mm、无角部凹陷、无角部裂纹，内部裂纹评级0级，质量优良。
实施例2
本实施例生产的含硼钢连铸方坯断面规格为150mm×150mm，化学成分见表1，余量为铁和不可避免的杂质元素。
一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；具体方法如下：
1）转炉炼钢工序：采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水消耗为为900kg/吨钢，白灰消耗为30kg/吨钢、轻烧白云石20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.75MPa，吹氧流量400m3/h，终点C控制在0.08%，终点O控制在350ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料3.0kg/吨钢预造渣。
2）LF精炼工序：渣料加入量为白灰1000kg/炉、萤石90kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行渣面脱氧；渣中Al2O3控制在25%，精炼渣碱度控制在10.0，全氧化亚铁含量0.45%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时900L/min、保温阶段360L/min、净吹阶段140L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量35ppm。
3）连铸工序：钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度23℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在110mm位置（水口出口端面至钢水液面距离）；150mm×150mm规格方坯拉速控制在2.3m/min。二次冷却采用气雾弱冷模式，比水量控制在0.70L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区40%、Ⅱ区33%、Ⅲ区20%、Ⅳ区12%。结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.70，粘度(1300℃)0.65 Pa.S，熔点1130℃，熔速（1350℃）40秒。连铸方坯矫直温度1030℃。
本实施例获得的连铸方坯检验表面无裂纹，内部裂纹评级0.5级，振痕深度0.45mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率0.1%。
实施例3
本实施例生产的含硼钢连铸方坯断面规格为150mm×150mm，化学成分见表1，余量为铁和不可避免的杂质元素。
一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；具体方法如下：
1）转炉炼钢工序：采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水消耗为为850kg/吨钢，白灰消耗为25kg/吨钢、轻烧白云石20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.90MPa，吹氧流量600m3/h，终点C控制在0.12%，终点O控制在300ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料2.5kg/吨钢预造渣。
2）LF精炼工序：渣料加入量为白灰1200kg/炉、萤石100kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行渣面脱氧；渣中Al2O3控制在33%，精炼渣碱度控制在9.0，全氧化亚铁含量0.47%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时1000L/min、保温阶段400L/min、净吹阶段150L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量40ppm。
3）连铸工序：钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度40℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在130mm位置（水口出口端面至钢水液面距离）；150mm×150mm规格方坯拉速控制在2.3m/min。二次冷却采用气雾弱冷模式，比水量控制在0.65L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区38%、Ⅱ区30%、Ⅲ区15%、Ⅳ区14%。结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.68，粘度(1300℃)0.60 Pa.S，熔点1120℃，熔速（1350℃）35秒。连铸方坯矫直温度1080℃。
本实施例获得的连铸方坯检验表面无裂纹，内部裂纹评级0.5级，振痕深度0.5mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率0.05%。
实施例4
本实施例生产的含硼钢连铸方坯断面规格为150mm×150mm，化学成分见表1，余量为铁和不可避免的杂质元素。
一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；具体方法如下：
1）转炉炼钢工序：采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水消耗为为850kg/吨钢，白灰消耗为25kg/吨钢、轻烧白云石20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.85MPa，吹氧流量550m3/h，终点C控制在0.10%，终点O控制在350ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料3.0kg/吨钢预造渣。
2）LF精炼工序：渣料加入量为白灰1100kg/炉、萤石100kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行渣面脱氧；渣中Al2O3控制在30%，精炼渣碱度控制在8.0，全氧化亚铁含量0.5%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时900L/min、保温阶段380L/min、净吹阶段130L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量35ppm。
3）连铸工序：钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度20℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在120mm位置（水口出口端面至钢水液面距离）；150mm×150mm规格方坯拉速控制在2.2m/min。二次冷却采用气雾弱冷模式，比水量控制在0.60L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区40%、Ⅱ区33%、Ⅲ区20%、Ⅳ区10%。结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.60，粘度(1300℃)0.50 Pa.S，熔点1130℃，熔速（1350℃）40秒。连铸方坯矫直温度1050℃。
本实施例获得的连铸方坯检验表面无裂纹，内部裂纹评级0.5级，振痕深度0.3mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率0.1%。
实施例5
本实施例生产的含硼钢连铸方坯断面规格为200mm×200mm，化学成分见表1，余量为铁和不可避免的杂质元素。
一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；具体方法如下：
1）转炉炼钢工序：采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水消耗为为850kg/吨钢，白灰消耗为25kg/吨钢、轻烧白云石20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.70MPa，吹氧流量400m3/h，终点C控制在0.08%，终点O控制在400ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料2.5kg/吨钢预造渣。
2）LF精炼工序：渣料加入量为白灰900kg/炉、萤石80kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行渣面脱氧；渣中Al2O3控制在25%，精炼渣碱度控制在8.0，全氧化亚铁含量0.5%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时800L/min、保温阶段300L/min、净吹阶段100L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量39ppm。
3）连铸工序：钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度23℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在90mm位置（水口出口端面至钢水液面距离）；200mm×200mm规格方坯拉速控制在1.2m/min。二次冷却采用气雾弱冷模式，比水量控制在0.40L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区35%、Ⅱ区28%、Ⅲ区18%、Ⅳ区8%。结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.60，粘度(1300℃)0.50Pa.S，熔点1100℃，熔速（1350℃）45秒。连铸方坯矫直温度1000℃。
本实施例获得的连铸方坯检验表面无裂纹，内部裂纹评级0.5级，振痕深度0.2mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率0.06%。
实施例6
本实施例生产的含硼钢连铸方坯断面规格为200mm×200mm，化学成分见表1，余量为铁和不可避免的杂质元素。
一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；具体方法如下：
1）转炉炼钢工序：采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水消耗为为900kg/吨钢，白灰消耗为30kg/吨钢、轻烧白云石20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.75MPa，吹氧流量400m3/h，终点C控制在0.08%，终点O控制在350ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料3.0kg/吨钢预造渣。
2）LF精炼工序：渣料加入量为白灰1000kg/炉、萤石90kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行渣面脱氧；渣中Al2O3控制在30%，精炼渣碱度控制在10.0，全氧化亚铁含量0.45%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时900L/min、保温阶段360L/min、净吹阶段140L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量35ppm。
3）连铸工序：钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度23℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在110mm位置（水口出口端面至钢水液面距离）；200mm×200mm规格方坯拉速控制在1.4m/min。二次冷却采用气雾弱冷模式，比水量控制在0.50L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区40%、Ⅱ区33%、Ⅲ区20%、Ⅳ区12%。结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.70，粘度(1300℃)0.65 Pa.S，熔点1130℃，熔速（1350℃）40秒。连铸方坯矫直温度1030℃。
本实施例获得的连铸方坯检验表面无裂纹，内部裂纹评级0.5级，振痕深度0.4mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率0.08%。
实施例7
本实施例生产的含硼钢连铸方坯断面规格为200mm×200mm，化学成分见表1，余量为铁和不可避免的杂质元素。
一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；具体方法如下：
1）转炉炼钢工序：采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水消耗为为850kg/吨钢，白灰消耗为25kg/吨钢、轻烧白云石20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.90MPa，吹氧流量600m3/h，终点C控制在0.12%，终点O控制在300ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料2.5kg/吨钢预造渣。
2）LF精炼工序：渣料加入量为白灰1200kg/炉、萤石100kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行渣面脱氧；渣中Al2O3控制在33%，精炼渣碱度控制在9.0，全氧化亚铁含量0.47%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时1000L/min、保温阶段400L/min、净吹阶段150L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量40ppm。
3）连铸工序：钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度40℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在130mm位置（水口出口端面至钢水液面距离）；200mm×200mm规格方坯拉速控制在1.3m/min。二次冷却采用气雾弱冷模式，比水量控制在0.45L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区38%、Ⅱ区30%、Ⅲ区15%、Ⅳ区14%。结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.68，粘度(1300℃)0.60 Pa.S，熔点1120℃，熔速（1350℃）35秒。连铸方坯矫直温度1080℃。
本实施例获得的连铸方坯检验表面无裂纹，内部裂纹评级0.5级，振痕深度0.3mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率0.05%。
实施例8
本实施例生产的含硼钢连铸方坯断面规格为200mm×200mm，化学成分见表1，余量为铁和不可避免的杂质元素。
一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；具体方法如下：
1）转炉炼钢工序：采用高废钢比、低辅料消耗的钢铁料结构，铁水消耗为为850kg/吨钢，白灰消耗为25kg/吨钢、轻烧白云石20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.85MPa，吹氧流量550m3/h，终点C控制在0.10%，终点O控制在350ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料3.0kg/吨钢预造渣。
2）LF精炼工序：渣料加入量为白灰1100kg/炉、萤石100kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行渣面脱氧；渣中Al2O3控制在30%，精炼渣碱度控制在8.0，全氧化亚铁含量0.5%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时900L/min、保温阶段380L/min、净吹阶段130L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹10分钟后出站；出站钢水氮含量35ppm。
3）连铸工序：钢包采用高铬质引流砂、全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度20℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在120mm位置（水口出口端面至钢水液面距离）；200mm×200mm规格方坯拉速控制在1.2m/min。二次冷却采用气雾弱冷模式，比水量控制在0.50L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区40%、Ⅱ区33%、Ⅲ区20%、Ⅳ区10%。结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.60，粘度(1300℃)0.50 Pa.S，熔点1130℃，熔速（1350℃）40秒。连铸方坯矫直温度1050℃。
本实施例获得的连铸方坯检验表面无裂纹，内部裂纹评级0.5级，振痕深度0.5mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率0.07%。
本实施例1-8连铸方坯生产的盘条冷镦，经检验开裂率≤1%，用户可免退火生产8.8级以上标准件产品，淬火后硬度达到48～52HRC，淬透性良好，满足用户要求。
表1 实施例1-6连铸方坯化学成分控制（单位：wt%）
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以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述连铸方坯的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸；所述连铸方坯化学成分中，Ti/N：7～15，B有效：0.012～0.026%；所述转炉炼钢工序中，终点C控制在0.08～0.12%，终点O控制在300～500ppm；所述LF精炼工序中，精炼渣碱度控制在8.0～10.0，全氧化亚铁含量≤0.5%；出站钢水氮含量≤40ppm。
2.如权利要求1所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述连铸方坯化学成分及质量百分含量分别为：C：0.15～0.35%，Si≤0.35%，Mn：0.50～0.90%，Cr：0.10～0.30%，Ti：0.035～0.060%，B：0.0016～0.0030%，P≤0.015%，S≤0.010%，ALs：0.010～0.050%，N≤50ppm，余量为铁和不可避免的杂质元素。
3.如权利要求1所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述转炉炼钢工序中，采用低铁水消耗的钢铁料结构，铁水比为800～900kg/吨钢，白灰消耗为20～30kg/吨钢、轻烧白云石10～20kg/吨钢；吹炼采用低-高-低的枪位，工作氧压在0.7～0.9MPa，吹氧流量400～600m3/h，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化，合金加入顺序为增碳剂-铝粒-硅铁-锰铁-铬铁，出钢3/4时加入专用合成渣料2.5～3.0kg/吨钢预造渣，合成渣料主要成为CaO：45～55%、Al2O3：25～35%。
4.如权利要求1所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述LF精炼工序中，渣料加入量为白灰900～1200kg/炉、萤石80～100kg，化渣过程中采用碳粉、硅铁粉、铝粒进行复合渣面脱氧；精炼终渣中Al2O3控制在25～33%，精炼终渣碱度控制在8.0～10.0，全FeO含量≤0.5%；精炼过程分段控制钢包底吹流量，底吹流量控制为：加热造渣及成份调整时800～1000L/min、保温阶段300～400L/min、净吹阶段100～150L/min，保证钢水充分搅拌的同时避免大翻造成钢水增N；根据钢水实际成分补调合金，最后进行Ti、B元素合金化，先加入钛铁合金，均匀5分钟后加入硼铁合金，净吹8～12分钟后出站；出站钢水氮含量≤40ppm、硫含量≤0.0005%、氧含量≤10ppm。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述连铸工序中，钢包采用高铬质引流砂，全程加盖，自动开浇，大包下渣监测，中间包钢水过热度20～40℃，中间包钢水顶渣采用双层渣覆盖，开浇前向中间包吹入氩气3～5min用于置换中间包内的空气，连铸中间包采用整体直通式浸入式水口浇注，水口插入深度在90～130mm位置，每30分钟变一次位置；所述高铬质引流砂Cr2O3≥40%。
6.如权利要求1-4任意一项所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述连铸工序中，150mm×150mm规格方坯拉速控制在2.2～2.3m/min、200mm×200mm规格方坯拉速控制在1.2～1.4m/min。
7.如权利要求1所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述连铸工序中，二次冷却采用气雾弱冷模式，150mm×150mm规格方坯比水量控制在0.6～0.7L/kg、200mm×200mm规格方坯比水量控制在0.40～0.50L/kg，二冷采用四段式冷却，各区水量分布为：Ⅰ区35～40%、Ⅱ区28～33%、Ⅲ区15～20%、Ⅳ区8～12%。
8. 如权利要求1-4任意一项所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述连铸工序中，结晶器保护渣采用专用渣，其碱度0.6～0.7，粘度（1300℃）0.5～0.65Pa.S，熔点1100～1130℃，熔速（1350℃）35～45秒。
9.如权利要求1-4任意一项所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述连铸工序中，连铸方坯矫直温度1000～1080℃；连铸方坯断面规格为150mm×150mm、200mm×200mm。
10.如权利要求1-4任意一项所述的一种含硼钢连铸方坯裂纹的控制方法，其特征在于：所述含硼钢连铸方坯低倍质量内部裂纹评级≤0.5级、振痕深度≤0.5mm，铸坯边部凹陷、角裂发生率≤0.1%。
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