CN115537638B - 一种解决精密带钢用304系ba板边鳞缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属不锈钢冶炼和连铸技术领域，一种解决精密带钢用304系BA板边鳞缺陷的方法，包括以下步骤：步骤一：AOD出钢炉渣碱度Cao%/SiO2%控制在2.2‑2.5，出钢S含量≤0.0030%；步骤二：LTS中搅开始加入硼铁；步骤三：LTS炉冶炼成合格钢水后，用天车吊运至连铸叉臂；步骤四：连铸全程做好保护浇注；步骤五：钢水浇铸过程主要参数；步骤六：连铸配合使用阶梯型上水口和双侧孔浸入式水口，插入深度按照140‑160mm控制；步骤七：连铸浇铸过程采用“箱式搅拌+辊式搅拌”组合式电磁搅拌；步骤八：检查铸坯表面质量，对符合无修磨流通条件的铸坯直接红送流通至轧钢工序.本发明解决了铸坯三角区位置内存在的铬元素偏析、内部裂纹及铁素体不均匀分布等问题。

Description

一种解决精密带钢用304系BA板边鳞缺陷的方法
技术领域
本发明属不锈钢冶炼和连铸技术领域，涉及一种解决精密带钢用304系BA板边鳞缺陷的方法。
背景技术
精密带钢用304系不锈钢作为不锈钢生产领域公认的明星产品，具有良好的耐腐蚀、耐高温和加工性能，广泛应用于航空航天、精密电子仪器等行业。
精密带钢用304系BA板对冷板表面质量要求非常苛刻，生产工艺复杂，一次成材率偏低。在精密带钢轧制中，轧卷上、下表两边部经常存在细小线状缺陷；该类型缺陷主要分布在轧卷边部150mm范围内，缺陷长度约5-20mm、宽度约0.5-2mm不等，冷轧工序将该类缺陷称为边鳞缺陷。精密带钢用304系BA板边鳞缺陷影响终端产品的美观效果和使用性能，缺陷严重时轧卷须降级处置或者判废，增加了生产成本。
经研究分析，精密带钢用304系BA板边鳞缺陷主要与钢水纯净度、结晶器流场和铸坯三角区组织质量有关。通过对精密带钢用304系BA板边鳞缺陷取样分析，发现部分缺陷位置存在铝、镁和钙等元素，判定与钢水中存在镁铝尖晶石等硬质夹杂物有关。同时，受304系钢种凝固特性影响，从铸坯宽面和窄面两个方向垂直生长的柱状晶组织十分发达，柱状晶凝固过程中容易发生铬元素偏析；受铬元素偏析影响，铸坯三角区内的铁素体含量分布不稳定，局部位置处塑形降低，坯料抗轧制变形能力减弱，在热轧或冷轧轧制过程中容易产生微裂纹缺陷。在后续的热轧除鳞、酸洗及冷轧轧制过程中，微裂纹缺陷会进一步发生氧化，随着轧卷的进一步轧制变形，最终形成边鳞缺陷。
本发明结合了精密带钢用304系不锈钢冶炼、连铸生产工艺特点及连铸坯凝固特性。采用低碱度夹杂物塑性化工艺，进一步优化精炼渣系，实现了304系不锈钢夹杂物塑性化控制，减少钢中硬质夹杂物对表面质量的影响；钢水中增加微量元素B，可以细化组织晶粒，提高了板坯的抗轧制变形能力；采用优化后台阶上水口和双侧孔浸入式下水口，优化了结晶器流场，使弯月面速度平均值降低30%、表面驻波高度降低50%，提升了结晶器窄面位置处的液位稳定性；开发了304系“箱式搅拌+辊式搅拌”组合式电磁搅拌工艺，利用箱式电磁搅拌和末端辊式电磁搅拌的共同搅拌作用，解决了铸坯三角区位置内存在的铬元素偏析、内部裂纹及铁素体不均匀分布等问题，有效提高了304系不锈钢铸坯三角区位置内的组织质量。通过低碱度夹杂物塑性化工艺、钢水中加B、配合使用台阶上水口和双侧孔浸入式水口和采用箱式搅拌+辊式搅拌”组合式电磁搅拌工艺，提高了304系钢水纯净度和304系板坯抗轧制变形能力，有效解决了304系不锈钢轧卷边鳞缺陷，降低了精密带钢用304系BA板轧制不合率。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种解决精密带钢用304系BA板边鳞缺陷的方法。
本发明的目的是这样实现的：一种解决精密带钢用304系BA板边鳞缺陷的方法，包括以下步骤：步骤一：AOD出钢炉渣碱度Cao%/SiO2%控制在2.2-2.5，出钢S含量≤0.0030%；LTS不加石灰、萤石，加200-400kg石英砂调渣，使目标碱度控制在1.6-1.8；步骤二：LTS中搅开始加入硼铁，加入量按照0.15-0.25kg/t进行控制，成品B目标0.0020%-0.0040%；步骤三：LTS炉冶炼成合格钢水后，用天车吊运至连铸叉臂；步骤四：连铸全程做好保护浇注，中包烘烤结束前半小时，将吹氩管放入中包取样孔内进行吹氩操作，吹氩流量执行300-400L/min；中间包开浇前5min内，将吹氩管放入冲击区位置处继续进行吹氩操作，氩气流量按100-200L/min控制，确保开浇时中间包包内充满氩气气氛，钢水浇注过程中确保长水口与钢包下水口套正，连接处进行氩封，吹氩流量控制在10-40L/min；浇注过程中保证长水口全部埋入中间包内，确保中间包液面和结晶器液面平稳；步骤五：钢水浇铸过程主要参数：中间包钢水过热度控制在30-45℃；拉速按0.80-1.35m/min控制；钢水在结晶器中采用适宜的冷却强度，结晶器宽面和窄面水流量分别为3600-4200L/min和380-430L/min；进入二次冷却区后，二冷水比水量按0.75-0.90l/kg控制；步骤六：连铸配合使用阶梯型上水口和双侧孔浸入式水口，插入深度按照140-160mm控制，其中，上水口内壁设计为台阶状，利用上水口内壁形状结构变化解决了结晶器流场偏流问题；步骤七：连铸浇铸过程采用“箱式搅拌+辊式搅拌”组合式电磁搅拌，利用箱式电磁搅拌和末端辊式电磁搅拌的共同搅拌作用，可提高304系奥氏体不锈钢铸坯三角区位置内的内部组织质量。其中，箱式电磁搅拌安装在弯曲段外弧侧，工艺参数为电流600-1720A，频率1-3Hz，换向0-15s；末端辊式电磁搅拌共分两组，第一组搅拌辊安装在扇形2段进口，工艺参数为电流300-400A，频率7-8Hz，换向0-1秒；第二组搅拌辊安装在扇形3段出口，工艺参数为电流300-400A，频率7-8Hz，换向0-1秒；步骤八：检查铸坯表面质量，对符合无修磨流通条件的铸坯直接红送流通至轧钢工序；对不符合无修磨流通条件的铸坯进行下线修磨，修磨后再流通至轧钢工序。
步骤五中浇注过程使用奥氏体不锈钢专用保护渣，其化学成分及质量百分比为：氧化钙31.3%-34.3%，二氧化硅28.6%-31.6%，氧化镁0.5%-1.5%，氧化铝5.9%-6.9%，氧化钠7.4%-8.4%，氧化锂0.5%-1.1%，自由炭1.6%-2.6%，萤石6.9%-7.9%，其余为杂质。
步骤六中浸入式水口采用双侧孔结构，浸入式水口出孔均为矩形状，上出孔口尺寸为35-50mm×20-40mm、倾角角度为下倾5°-10°，单侧下出孔口尺寸为40-50mm×35-45mm、倾角角度为下倾10°-15°。
本发明的有益效果是：本发明可提升精密带钢用304系BA板不锈钢钢水纯净度和铸坯三角区位置内的内部组织质量，实现了精密带钢用304系BA板不锈钢夹杂物塑性化控制，解决了铸坯三角区位置内存在的铬元素偏析、内部裂纹及铁素体不均匀分布等问题，使精密带钢用304系BA板不锈钢冷轧卷边鳞缺陷率由5.7%降低至1.5%以下，提升了精密带钢用304系BA板质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是本发明台阶上水口的剖视图。
图2是本发明双侧孔浸入式水口正面的剖视图。
图3是本发明双侧孔浸入式水口左侧面的剖视图。
图4是本发明双侧孔浸入式水口上侧孔的放大图。
图5是本发明双侧孔浸入式水口下侧孔的放大图。
具体实施方式
技术方案
1）AOD出钢炉渣碱度（Cao%/SiO2%）控制在2.2-2.5，出钢S含量≤0.0030%；LTS不加石灰、萤石，加200-400kg石英砂调渣，目标碱度控制在1.6-1.8（Cao%/SiO2%）；实现304系不锈钢夹杂物塑性化控制；
2）LTS中搅开始加入硼铁，加入量按照0.15kg/t进行控制，成品B目标0.0020%-0.0040%；
3）LTS炉冶炼成合格钢水后，用天车吊运至连铸叉臂；
4）连铸全程做好保护浇注，中包烘烤结束前半小时，将吹氩管放入中包取样孔内进行吹氩操作，吹氩流量执行300-400L/min；中间包开浇前5min内，将吹氩管放入冲击区位置处继续进行吹氩操作，氩气流量按100-200L/min控制，确保开浇时中间包包内充满氩气气氛。钢水浇注过程中确保长水口与钢包下水口套正，连接处进行氩封，吹氩流量控制在10-40L/min；浇注过程中保证长水口全部埋入中间包内，确保中间包液面和结晶器液面平稳；
5）钢水浇铸过程主要参数：中间包钢水过热度控制在30-45℃；拉速按0.80-1.35m/min控制；钢水在结晶器中采用适宜的冷却强度，结晶器宽面和窄面水流量分别为4000L/min和410L/min；进入二次冷却区后，二冷水比水量按0.75-0.90l/kg控制；浇注过程使用奥氏体不锈钢专用保护渣，其主要化学成分以质量百分比计：氧化钙31.3%-34.3%，二氧化硅28.6%-31.6%，氧化镁0.5%-1.5%，氧化铝5.9%-6.9%，氧化钠7.4%-8.4%，氧化锂0.5%-1.1%，自由炭1.6%-2.6%，萤石6.9%-7.9%，其余为杂质；
6）连铸配合使用台阶上水口和双侧孔浸入式水口（示意图如下），插入深度按照140-160mm控制，提升了精密带钢用304系结晶器流场稳定性。其中，上水口内壁设计为台阶状，利用上水口内壁形状结构变化改善了钢流偏流问题；浸入式水口采用双侧孔结构，水口出孔均为矩形形状，上出孔口尺寸为45mm×30mm、倾角角度为下倾5°-10°，下出孔口尺寸为45mm×40mm、倾角角度为下倾10°-15°。连铸使用阶梯型上水口和双侧孔浸入式水口，优化了结晶器流场，使弯月面速度平均值降低30%、表面驻波高度降低50%，提升了结晶器边部位置处的液位稳定性。
7）浇铸过程采用“箱式搅拌+辊式搅拌”组合式电磁搅拌，其中箱式电磁搅拌安装在弯曲段外弧侧，工艺参数为电流600-1720A，频率1-3Hz，换向0-15s；辊式电磁搅拌共两组，第一组安装在扇形2段进口，工艺参数为电流300-400A，频率7-8Hz，换向0-1秒；第二组安装在扇形3段出口，工艺参数为电流300-400A，频率7-8Hz，换向0-1秒。连铸浇铸过程配合使用箱式电磁搅拌和辊式电磁搅拌，利用箱式电磁搅拌和末端辊式电磁搅拌的共同搅拌作用，解决铸坯三角区位置内存在的铬元素偏析、内部裂纹及铁素体不均匀分布等问题，提高精密带钢用304系不锈钢铸坯三角区位置处的内部质量。
8）检查铸坯表面质量，对符合无修磨流通条件的铸坯直接红送流通至轧钢工序；对不符合无修磨流通条件的铸坯进行下线修磨，修磨后再流通至轧钢工序。
实施例
实施例一
本实施例在某单流板坯连铸机进行，断面尺寸为200mm ×1240 mm，钢种为精密带钢用304系BA板不锈钢，钢种化学成分为：0.03%≤C≤0.05%，0.30%≤Si≤0.70%，1.00%≤Mn≤1.50%，P≤0.043%，S≤0.010%，18.0%≤Cr≤18.6%，8.00%≤Ni≤8.50%，0.02%≤N≤0.06%,其余为Fe与不可避免的杂质；液相线为1457±3℃。
本实施例实施步骤如下：
1)AOD出钢炉渣碱度控制在2.25，出钢S含量为0.0020%；LTS加入300kg石英砂调渣，碱度控制在1.70；
2)LTS中搅开始加入35kg硼铁，成品B含量为0.0029%；
3)钢水经LTS处理后，化学成分如表1所示（其余为Fe与不可避免的杂质），钢水液相线为1458℃：
Figure 295529DEST_PATH_IMAGE001
4)用天车将钢水从LTS炉吊运至连铸机，中包烘烤结束前半小时，将吹氩管放入中包取样孔内进行吹氩操作，吹氩流量为350L/min；开浇前5min时，将吹氩管放置冲击区内，吹氩流量为150L/min，保证中间包内充满氩气气氛；
5)连铸机开浇，中间包钢水浇注温度为：1500±5℃；结晶器宽面和窄面水流量分别为4000L/min和410L/min；保护渣采用奥氏体不锈钢专用保护渣，实测化学成分按质量百分比计：氧化钙33.5%，二氧化硅30.5%，氧化镁1.0%，氧化铝6.3%，氧化钠7.9%，氧化锂0.8%，自由炭2.1%，萤石7.4%，其余为杂质；连铸配合使用台阶上水口和双侧孔浸入式下水口，浸入式水口插入深度为140mm；拉速为1.35m/min；二冷水比水量为0.83l/kg；二冷箱式电磁搅拌参数为电流1120A，频率2.7Hz，换向15s；末端电磁搅拌开启两组，参数均为电流350A，频率8Hz，换向0秒；
6)检查确认本炉次铸坯表面质量良好，符合无修磨流通要求；本批次铸坯直接流通至轧钢工序；
7)经冷轧轧制后，本炉次铸坯共轧制218.5t，冷线未判定轧卷存在边鳞缺陷，本炉次精密带钢用304系BA板边鳞缺陷不合率为0%。
实施例二
本实施例在某单流板坯连铸机进行，断面尺寸为200mm ×1530 mm，钢种为精密带钢用304系BA板不锈钢，钢种化学成分为：C≤0.03%，0.30%≤Si≤0.70%，1.50%≤Mn≤2.00%，P≤0.043%，S≤0.010%，18.00%≤Cr≤18.60%，8.00%≤Ni≤8.50%，0.02%≤N≤0.06%,其余为Fe与不可避免的杂质；液相线为1460±3℃。
本实施例实施步骤为：
1)AOD出钢炉渣碱度控制在2.4，出钢S含量≤0.0013%；LTS加入300kg石英砂调渣，目标碱度控制在1.65；
2)LTS中搅开始加入36kg硼铁，成品B含量为0.0032%；
3)钢水经LTS处理后，化学成分如表2所示（其余为Fe与不可避免的杂质），钢水液相线为1460℃：
Figure 307609DEST_PATH_IMAGE002
4)用天车将钢水从LTS炉吊运至连铸机，中包烘烤结束前半小时，将吹氩管放入中包取样孔内进行吹氩操作，吹氩流量为350L/min；开浇前5min时，将吹氩管放置冲击区内，吹氩流量为150L/min，保证中间包内充满氩气气氛；
5)连铸机开浇，中间包钢水浇注温度为：1500±5℃；结晶器宽面和窄面水流量分别为4000L/min和410L/min；保护渣采用奥氏体不锈钢专用保护渣，实测化学成分按质量百分比计：氧化钙33.5%，二氧化硅30.5%，氧化镁1.0%，氧化铝6.3%，氧化钠7.9%，氧化锂0.8%，自由炭2.1%，萤石7.4%，其余为杂质；连铸配合使用台阶上水口和双侧孔浸入式水口，浸入式水口插入深度为160mm；拉速为1.15m/min；二冷水比水量为0.80l/kg，二冷箱式电磁搅拌参数为电流1120A，频率2.7Hz，换向15s；末端电磁搅拌开启两组，参数均为电流350A，频率8Hz，换向0秒；
6)检查确认本炉次铸坯表面质量良好，符合无修磨流通要求；本批次铸坯直接流通至轧钢工序；
7)经冷轧轧制后，本炉次铸坯共轧制222t，冷线未判定轧卷存在边鳞缺陷，本炉次精密带钢用304系BA板边鳞缺陷不合率为0%。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (3)

1.一种解决精密带钢用304系BA板边鳞缺陷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：AOD出钢炉渣碱度Cao%/SiO2%控制在2.2-2.5，出钢S含量≤0.0030%； LTS不加石灰、萤石，加200-400kg石英砂调渣，使目标碱度控制在1.6-1.8；
步骤二：LTS中搅开始加入硼铁，加入量按照0.15-0.25kg/t进行控制，成品B目标0.0020%-0.0040%；
步骤三：LTS炉冶炼成合格钢水后，用天车吊运至连铸叉臂；
步骤四：连铸全程做好保护浇注，中包烘烤结束前半小时，将吹氩管放入中包取样孔内进行吹氩操作，吹氩流量执行300-400L/min；中间包开浇前5min内，将吹氩管放入冲击区位置处继续进行吹氩操作，氩气流量按100-200L/min控制，确保开浇时中间包包内充满氩气气氛，钢水浇注过程中确保长水口与钢包下水口套正，连接处进行氩封，吹氩流量控制在10-40L/min；浇注过程中保证长水口全部埋入中间包内，确保中间包液面和结晶器液面平稳；
步骤五：钢水浇铸过程主要参数：中间包钢水过热度控制在30-45℃；拉速按0.80-1.35m/min控制；钢水在结晶器中采用适宜的冷却强度，结晶器宽面和窄面水流量分别为3600-4200L/min和380-430L/min；进入二次冷却区后，二冷水比水量按0.75-0.90l/kg控制；
步骤六：连铸配合使用阶梯型上水口和双侧孔浸入式水口，插入深度按照140-160mm控制，其中，上水口内壁设计为台阶状，利用上水口内壁形状结构变化解决了结晶器流场偏流问题；
步骤七：连铸浇铸过程采用“箱式搅拌+辊式搅拌”组合式电磁搅拌，利用箱式电磁搅拌和末端辊式电磁搅拌的共同搅拌作用，可提高304系奥氏体不锈钢铸坯三角区位置内的内部组织质量；其中，箱式电磁搅拌安装在弯曲段外弧侧，工艺参数为电流600-1720A，频率1-3Hz，换向0-15s；末端辊式电磁搅拌共分两组，第一组搅拌辊安装在扇形2段进口，工艺参数为电流300-400A，频率7-8Hz，换向0-1秒；第二组搅拌辊安装在扇形3段出口，工艺参数为电流300-400A，频率7-8Hz，换向0-1秒；
步骤八：检查铸坯表面质量，对符合无修磨流通条件的铸坯直接红送流通至轧钢工序；对不符合无修磨流通条件的铸坯进行下线修磨，修磨后再流通至轧钢工序。
2.根据权利要求1所述的一种解决精密带钢用304系BA板边鳞缺陷的方法，其特征在于：步骤五中浇注过程使用奥氏体不锈钢专用保护渣，其化学成分及质量百分比为：氧化钙31.3%-34.3%，二氧化硅28.6%-31.6%，氧化镁0.5%-1.5%，氧化铝5.9%-6.9%，氧化钠7.4%-8.4%，氧化锂0.5%-1.1%，自由炭1.6%-2.6%，萤石6.9%-7.9%，其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的一种解决精密带钢用304系BA板边鳞缺陷的方法，其特征在于：步骤六中浸入式水口采用双侧孔结构，浸入式水口出孔均为矩形状，上出孔口尺寸为35-50mm×20-40mm、倾角角度为下倾5°-10°，单侧下出孔口尺寸为40-50mm×35-45mm、倾角角度为下倾10°-15°。
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