CN115338376A - 中碳含钛含硼钢的生产方法 - Google Patents

中碳含钛含硼钢的生产方法 Download PDF

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CN115338376A CN202210904746.XA CN202210904746A CN115338376A CN 115338376 A CN115338376 A CN 115338376A CN 202210904746 A CN202210904746 A CN 202210904746A CN 115338376 A CN115338376 A CN 115338376A
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Abstract

本申请提供一种中碳含钛含硼钢的生产方法，包括：提供第一钢水，将第一钢水进行连铸开浇，第一钢水为前置钢水，以待连铸机进入稳定状态；提供第二钢水，在连铸机处于稳定状态时，将第二钢水在结晶器内进行连铸浇注，得到中碳含钛含硼钢，其中，将第二钢水进行连铸浇注的时间节点为第一钢水的余量a的取值范围为30t～50t时，第二钢水为目标钢水，用于生产目标钢材。由于中碳含硼钢裂纹敏感性较强，本申请在连铸生产中碳含钛含硼钢时，钢包开浇的钢液采用第一钢水作为前置钢水进行开浇，以待连铸机进入稳态，采用第一钢水进行开浇避免了中碳含钛含硼钢的铸坯在连铸机非稳态进行生产，有效降低产生裂纹和发生漏钢等恶性生产事故的概率。

Description

中碳含钛含硼钢的生产方法
技术领域
本申请属于钢铁技术领域，具体涉及一种中碳含钛含硼钢的生产方法。
背景技术
随着汽车轻量化与车身防撞安全性要求的不断提高，以中碳含钛含硼钢为代表的超高强度钢板，以其强度高、能量吸收率高和防撞凹性能好等综合优势，可以用于制造抗冲击和抗碰撞的汽车构件，如车门防撞梁及加强板、风窗支柱加强板等，符合近年来汽车安全和轻量化的发展趋势，已发展成为汽车制造中应用前景广泛的轻量化构件材料。
CSP(Compact Strip Production)线连铸工艺生产中碳含硼含钛钢(例如22MnB5钢材)一直不太稳定，生产和质量问题突出，主要是热轧带钢表面纵裂纹发生率极高，连铸漏钢频发。
发明内容
本申请提供一种中碳含钛含硼钢的生产方法，旨在改善纵裂纹发生率高，连铸漏钢频发的问题。
本申请实施方式提供一种中碳含钛含硼钢的生产方法，包括：
提供第一钢水，将第一钢水进行连铸开浇，第一钢水为前置钢水，以待连铸机进入稳定状态；提供第二钢水，在连铸机处于稳定状态时，将第二钢水在结晶器内进行连铸浇注，得到中碳含钛含硼钢，其中，将第二钢水进行连铸浇注的时间节点为第一钢水的余量a的取值范围为30t～50t时，第二钢水为目标钢水，用于生产目标钢材。
可选地，第二钢水包括以质量百分含量计的如下成分：C：0.19％～0.25％；Si：0.23％～0.26％；Mn：1.16％～1.21％；P：0.008％～0.014％；S：0～0.005％；Als：0.031％～0.037％；Cr：0.18％～0.21％；Ti：0.036％～0.044％；B：0.0023％～0.0029％；其余为铁和不可避免的微量元素。
可选地，第二钢水进行连铸浇注的步骤包括将第二钢水经中间包分配到结晶器，进行连铸浇注，中间包的过热度的取值范围为15℃～30℃。
可选地，根据中间包的过热度设定二次冷却修正系数，二次冷却修正系数的取值范围为1.1～1.2。
可选地，在第二钢水进行连铸浇注的时间节点，还包括将结晶器内的保护渣更换为A型保护渣后进行连铸浇注，其中，A型保护渣包括以质量百分含量计的如下组分：Li2O：2％～4％；CaO：20％～26％；SiO2：24％～28％；Al2O3：3％～5％；MgO：4％～6％；Na2O：9％～11％；CaF：8％-15％；C：4％-6％；其余为不可避免的杂质。
可选地，A型保护渣的理化性能参数包括：碱度0.91～0.97，粘度0.11～0.15Pa.S，熔点855℃～865℃。
可选地，A型保护渣的渣耗的取值范围为0.40kg/t-0.45kg/t，形成的液渣厚度的取值范围为10mm～15mm。
可选地，在第二钢水进行连铸浇注的时间节点，还包括对结晶器进行调宽或调窄操作后进行连铸浇注。
可选地，第二钢水进行连铸开浇过程中的过钢量的取值范围为2.2t/min～2.8t/min。
可选地，还包括转炉钢水冶炼和精炼炉钢水精炼，得到第二钢水的步骤。
与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
由于中碳含钛含硼钢裂纹敏感性较强，本申请在连铸生产中碳含钛含硼钢时，钢包开浇的钢液采用第一钢水作为前置钢水进行开浇，以待连铸机进入稳态，采用第一钢水进行开浇避免了中碳含钛含硼钢的铸坯在连铸机非稳态进行生产，有效降低产生裂纹和发生漏钢等恶性生产事故的概率。
具体实施方式
为了使本申请的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种以上。
本申请的上述申请内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
薄板坯连铸连轧是热轧薄钢板的新技术，它将传统的连铸、加热、热连轧等独立的工序有机集成在一体，具有生产周期短、能耗低、投资省的优点。中碳含钛含硼钢是裂纹敏感性钢种，使用薄板坯连铸连轧工艺生产中碳含钛含硼钢时，铸坯表面纵裂纹发生率极高，连铸漏钢频发。
基于此，发明人进行大量研究，提供一种中碳含钛含硼钢的制备方法，旨在采用薄板坯连铸连轧工艺生产高质量的中碳含钛含硼钢，方法包括：
提供第一钢水，将第一钢水进行连铸开浇，第一钢水为前置钢水，以待连铸机进入稳定状态；
提供第二钢水，在连铸机处于稳定状态时，将第二钢水进行连铸浇注，得到中碳含钛含硼钢，其中，将第二钢水进行连铸浇注的时间节点为第一钢水的余量a的取值范围为30t～50t时，第二钢水为目标钢水，用于生产目标钢材。
本申请的发明人综合分析以往的生产数据，发现为了实现中碳含钛含硼钢种在连铸生产时的稳定性，保证初始坯壳的良好均匀性至关重要。坯壳初始均匀性好，在后期处理时不易产生纵裂纹或减少产生纵裂纹。
连铸机进行钢包开浇是指钢水到达浇铸平台直至钢液进入结晶器，拉坯速度转入正常这一时间内的操作。连铸机的起步拉坯速度较低，之后缓慢增加至正常拉坯速度，发明人注意到，即使拉坯速度升速很慢，裂纹敏感的钢材仍然易产生纵裂纹。
为了获得均匀性良好的初始坯壳，在本申请的实施方式中，采用第一钢水进行开浇，其中第一钢水为低裂纹敏感性钢水，例如Q235B、Q345B系列等钢种。
本申请采用低裂纹敏感性的第一钢水进行开浇，待连铸机的工作状态进入稳定状态时，即满足第二钢水的连铸浇注条件，当钢包中第一钢水余量a的取值范围为30t～50t时，再将第二钢水进行连铸，其中第二钢水为中碳含钛含硼钢的钢水，可以理解的是，此时连铸机拉速进入稳定状态，有利于得到均匀性良好的初始坯壳。采用第一钢水进行开浇避免了中碳含钛含硼钢的铸坯在连铸机非稳态进行生产，有效降低产生裂纹和发生漏钢等恶性生产事故的概率。
在一些实施方式中，第二钢水包括以质量百分含量计的如下成分：C：0.19％～0.25％；Si：0.23％～0.26％；Mn：1.16％～1.21％；P：0.008％～0.014％；S：0～0.005％；Als：0.031％～0.037％；Cr：0.18％～0.21％；Ti：0.036％～0.044％；B：0.0023％～0.0029％；其余为铁和不可避免的微量元素。
本申请实施方式提供的生产方法适于包括如上质量百分含量计的组分形成的中碳含钛含硼钢，示例性地，中碳含钛含硼钢包括22MnB5钢种。
在一些实施方式中，第二钢水进行连铸浇注的步骤包括将第二钢水经中间包分配到结晶器，进行连铸浇注，中间包的过热度的取值范围为15℃-30℃。
发明人注意到为了实现中碳含钛含硼钢种在连铸线连铸生产的稳定，中间包需保持一定的过热度，根据本申请的实施方式，中包过热度太高，结晶器凝固坯壳较薄，容易导致漏钢事故，过热度太低，钢水流动性差，容易造成钢水死流。综合考虑各影响因素本申请将中间包的过热度控制在15℃-30℃范围内，例如中间包的过热度为15℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃或30℃，当然，中间包的过热度也可以是以上数值的任意组合范围。
在一些实施方式中，根据中间包的过热度设定二次冷却修正系数，二次冷却修正系数的取值范围为1.1～1.2。
连铸机的二次冷却区指的是连铸炼钢过程中，在结晶器出口到拉矫机的长度区间内对铸坯进行的强制均匀冷却的区间，称二次冷却区，简称二冷区。
随着中间包的过热度的提高，二冷强度相对变弱，为了使初始坯壳具有足够的强度，以保证在连铸拉速条件下初始坯壳能支撑钢水的静压力，本申请将二次冷却修正系数的取值范围设为1.1～1.2。二次冷却修正系数就是以连铸基础二冷水表为基准，根据连铸钢水的过热度来进行修正，比如钢水过热度高，就要增加二冷修正系数，整体提高二次冷却强度，防止铸坯的坯壳鼓肚，满足铸坯的坯壳冷却的要求。通过调整二次冷却修正系数可以强化冷却强度，二冷区采取弱冷一方面是防止结晶器内产生的纵裂纹在二冷区内扩展，另一方面是减轻铸坯在扇形段内的热应力，避免应力过大导致的横裂纹缺陷。优选地，本申请的实施方式中，结晶器宽面的铜板厚度为18mm-24mm。
在一些实施方式中，在第二钢水进行连铸浇注的时间节点，还包括将结晶器内的保护渣更换为A型保护渣后进行连铸浇注，其中，A型保护渣包括以质量百分含量计的如下组分：Li2O：2％～4％；CaO：20％～26％；SiO2：24％～28％；Al2O3：3％～5％；MgO：4％～6％；Na2O：9％～11％；CaF：8-15％；C：4-6％；其余为不可避免的杂质。
较低的碱度(即CaO与SiO2的质量比)，可以提高结晶器热流，增加初始凝固坯壳厚度，抵抗摩擦力的能力增强，同时也可以增加保护渣的渣耗，改善结晶器润滑条件。
较高含量的Li2O，有利于结晶器通道内固液渣膜的均匀性，从而传热更均匀，同时较高含量Li2O会促进枪晶石、偏铝酸锂(LiAlO2)等矿相在弯月面区域快速析出，提高结晶器弯月面传热的均匀性，减少纵裂纹。
在一些实施方式中，A型保护渣的理化性能参数包括：碱度0.91～0.97，粘度0.11～0.15Pa.S，熔点855℃～865℃。
根据本申请的实施方式，CSP线连铸结晶器热流稳定在2.4MW/m2-2.7MW/m2范围内，可以有效减少铸坯裂纹，避免出现漏钢问题。
在一些实施方式中，A型保护渣的渣耗满足0.40kg/t-0.45kg/t，形成的液渣厚度满足10mm-15mm。
发明人注意到，结晶器中保护渣过少，会使保护渣厚度不够或分布不均，导致出现坯壳直接同结晶器壁接触的现象；结晶器中保护渣过多会使钢水液面不活跃，渣子流动性不好，使结晶器壁与坯壳间的液渣过少，致使润滑传热不好，拉坯阻力增大，最终导致漏钢现象。因此，在一些实施方式中，保护渣的渣耗满足0.40kg/t-0.45kg/t，形成的液渣厚度满足10mm-15mm，可以降低结晶器内凝固坯壳在拉坯过程中的摩擦力，不易粘结。
在一些实施方式中，在所述第二钢水进行连铸浇注的时间节点，还包括对所述结晶器进行调宽或调窄操作后进行连铸浇注。
中碳含钛含硼钢的裂纹敏感性较强，连铸机中的结晶器为漏斗形，坯壳在结晶器内受应力较大，在浇铸过程中调宽、调窄则会有漏钢的风险，根据本申请的实施方式，在目标钢液生产的前一炉次进行调宽、调窄操作，将宽度调整到位，每个浇次单机只生产一种规格，双机只生产两种规格，例如大包50t将结晶器宽度由1250mm调至目标宽度1190mm，后续未进行调宽、调窄，整个浇次单机只生产1190mm断面。
在一些实施方式中，连铸过钢量的取值范围为2.2t/min-2.8t/min。根据本申请的实施方式，连铸过钢量可以为2.2t/min、2.4t/min、2.5t/min、2.6t/min或2.8t/min，也可以是以上任意数值的组合范围。通过设置较低的过钢量，能够确保出结晶器的坯壳形成足够的厚度，在连铸过程中有利于减少纵裂纹。
在一些实施方式中，还包括转炉钢水冶炼和精炼炉钢水精炼，得到第二钢水的步骤。
在本申请的实施方式中，转炉钢液冶炼和精炼炉钢液精炼为本领域技术的常规技术手段，在此不再赘述。
本申请通过采用低裂纹敏感性的钢种的钢水作为前置钢水进行开浇，并使用Li2O含量较高的A型保护渣，调节保护渣的用量，提高结晶器弯月面传热的均匀性，以减少纵裂纹。在生产中碳含钛含硼过程中结晶器不调宽、调窄，降低连铸浇注速度以及连铸二冷弱冷等方式协同调控，以使连铸生产过程中，全程保持稳定受控，有效降低产生裂纹和发生漏钢等恶性生产事故的概率。
实施例1：
一种中碳含钛含硼钢，成分设计体系：
成分 C，％ Si，％ Mn，％ P，％ S，％ Als，％ Cr，％ Ti，％ B，％
含量 0.22 0.26 1.19 0.011 0.002 0.037 0.16 0.036 0.0026
生产方法：
转炉钢水冶炼：转炉碳控制在0.07％，氩站碳控制在0.16％；氩站温度1530℃，锰含量1.1％，Cr含量0.15％，Als含量300ppm；
精炼炉钢水精炼：钢水进站温度1520℃，精炼石灰加入量500kg，调整C、Si、Mn和Cr元素，元素到位以后先加钛铁，再加硼，时间间隔在1.5min，然后再进行钙处理。出站温度1556℃。软吹时间12min，镇静时间15min。
连铸：采用Q235B钢种的钢水作为第一钢水进行开浇，钢包中的第一钢水剩余量为50t时将结晶器宽度由1250mm调至宽度1190mm，后续未进行调宽、调窄。整个浇次单机只生产1190mm断面。钢包中的第一钢水剩余量为31t时，更换A型保护渣。A型保护渣包括以质量百分含量计的如下组分：Li2O：4％；CaO：20％；SiO2：26％；Al2O3：5％；MgO：5％；Na2O：11％；CaF：15％，C:6％；其余为不可避免的杂质。整个浇次保护渣消耗量0.41kg/t，液渣层厚度11mm。中间包过热度27℃，过钢量2.5t/min。
在第二钢水的钢包滑板打开之前2min，整个浇次连铸过钢量稳定不变。连铸结晶器宽面铜板厚度21.5mm。第二钢水开始浇注后，将连铸二冷系数调整为1.15。
第二钢水的化学成分包括：C：0.22Wt％；Si：0.26Wt％；Mn：1.19Wt％；P：0.011Wt％；S：0.002Wt％；Als：0.034Wt％；Cr：0.19％；Ti：0.04％；B：0.0026％；其余为铁和不可避免的微量元素。
通过热轧表面质量检测仪查看，钢材纵裂纹缺陷为5处/卷，整个连铸生产过程正常，连铸浇注炉数为8炉。
实施例2：
一种中碳含钛含硼钢，成分设计体系：
成分 C，％ Si，％ Mn，％ P，％ S，％ Als，％ Cr，％ Ti，％ B，％
含量 0.26 0.23 1.16 0.008 0.003 0.031 0.19 0.04 0.0023
生产方法：
转炉钢水冶炼：转炉碳控制在0.07％，氩站碳控制在0.16％；氩站温度1530℃，锰含量1.1％，Cr含量0.15％，Als含量300ppm；
精炼炉钢水精炼：钢水进站温度1520℃，精炼石灰加入量500kg，调整C、Si、Mn和Cr元素，元素到位以后先加钛铁，再加硼，时间间隔在1.5min，然后再进行钙处理。出站温度1556℃。软吹时间12min，镇静时间15min。
连铸：采用Q235B钢种的钢水作为第一钢水进行开浇，钢包中的第一钢水剩余量为40t时将结晶器宽度由1250mm调至宽度1190mm，后续未进行调宽、调窄。整个浇次单机只生产1190mm断面。钢包中的第一钢水剩余量为31t时，更换A型保护渣。A型保护渣包括以质量百分含量计的如下组分：Li2O：3％；CaO：26％；SiO2：28％；Al2O3：3％；MgO：6％；Na2O：9％；CaF：12％，C:5％；其余为不可避免的杂质。整个浇次保护渣消耗量0.45kg/t，液渣层厚度15mm。中间包过热度22℃，过钢量2.2t/min。
在第二钢水的钢包滑板打开之前2min，整个浇次连铸过钢量稳定不变。连铸结晶器宽面铜板厚度21.5mm。浇次第15炉大包打开后，将连铸二冷系数由调整为1.20。
第二钢水的化学成分包括：C：0.26Wt％；Si：0.23Wt％；Mn：1.16Wt％；P：0.008Wt％；S：0.003Wt％；Als：0.031Wt％；Cr：0.19％；Ti：0.04％；B：0.0023％；其余为铁和不可避免的微量元素。
通过热轧表面质量检测仪查看，钢材纵裂纹缺陷为6处/卷，整个连铸生产过程正常，连铸浇注炉数为8炉。
对比例1：
与实施例1的区别在于，在连铸时采用第二钢水进行开浇。
通过热轧表面质量检测仪查看，钢材纵裂纹缺陷为20处/卷，连铸浇注炉数为3炉。
实施例1和实施例2所制备的钢材纵裂纹缺陷为5～6处/卷，与对比例1相比，纵裂纹缺陷数量显著降低，整个连铸生产过程正常，连铸浇注炉数达到了8炉，连铸未出现漏钢问题。
综上所述，本申请采用低裂纹敏感性的钢种的钢水进行开浇，并采用Li2O含量较高的A型保护渣，调节保护渣的用量，在生产中碳含钛含硼过程中结晶器不进行调宽、调窄操作，降低连铸浇注速度以及连铸二冷弱冷等方式协同调控，以使连铸生产过程中，全程保持稳定受控，有效降低产生裂纹和发生漏钢等恶性生产事故的概率。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，包括：
提供第一钢水，将所述第一钢水进行连铸开浇，所述第一钢水为前置钢水，以待连铸机进入稳定状态；
提供第二钢水，在连铸机处于所述稳定状态时，将所述第二钢水在结晶器内进行连铸浇注，得到中碳含钛含硼钢，其中，将所述第二钢水进行连铸浇注的时间节点为所述第一钢水的余量a的取值范围为30t～50t时，所述第二钢水为目标钢水，用于生产目标钢材。
2.根据权利要求1所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，所述第二钢水包括以质量百分含量计的如下成分：C：0.19％～0.25％；Si：0.23％～0.26％；Mn：1.16％～1.21％；P：0.008％～0.014％；S：0～0.005％；Als：0.031％～0.037％；Cr：0.18％～0.21％；Ti：0.036％～0.044％；B：0.0023％～0.0029％；其余为铁和不可避免的微量元素。
3.根据权利要求1所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，所述第二钢水进行连铸浇注的步骤包括将所述第二钢水经中间包分配到所述结晶器，进行连铸浇注，所述中间包的过热度的取值范围为15℃-30℃。
4.根据权利要求3所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，根据所述中间包的过热度设定二次冷却修正系数，所述二次冷却修正系数的取值范围为1.1～1.2。
5.根据权利要求1所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，在所述第二钢水进行连铸浇注的时间节点，还包括将所述结晶器内的保护渣更换为A型保护渣后进行连铸浇注，其中，所述A型保护渣包括以质量百分含量计的如下组分：Li2O：2％～4％；CaO：20％～26％；SiO2：24％～28％；Al2O3：3％～5％；MgO：4％～6％；Na2O：9％～11％；CaF：8％-15％，C：4％-6％；其余为不可避免的杂质。
6.根据权利要求5所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，所述A型保护渣的理化性能参数包括：碱度0.91～0.97，粘度0.11Pa.S～0.15Pa.S，熔点855℃～865℃。
7.根据权利要求5所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，所述A型保护渣的渣耗的取值范围为0.40kg/t～0.45kg/t，形成的液渣厚度的取值范围为10mm～15mm。
8.根据权利要求1所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，在所述第二钢水进行连铸浇注的时间节点，还包括对所述结晶器进行调宽或调窄操作后进行连铸浇注。
9.根据权利要求1所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，所述第二钢水进行连铸开浇过程中的过钢量的取值范围为2.2t/min～2.8t/min。
10.根据权利要求1所述的中碳含钛含硼钢的生产方法，其特征在于，还包括转炉钢液冶炼和精炼炉钢液精炼，得到所述第二钢水的步骤。
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