CN116159974A - 一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品 - Google Patents

一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，公开了一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品。所述含钛高强钢铸坯裂纹控制方法的流程包括铁水预脱硫→转炉冶炼→LF精炼→镁处理→连铸，其中，LF精炼工序防止过程增氮，控制钢水中N和Als的含量，镁处理工序细化晶粒，连铸工序控制铸坯温度、铸坯边部水量、连铸机精度和连铸拉速。本发明综合考虑钢的化学成分和连铸过程对裂纹产生的影响，进而采取全方位的控制措施，能够有效降低含钛高强钢铸坯裂纹的发生率，改善铸坯质量，并降低热轧后因裂纹缺陷的改判率。

Description

一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品。
背景技术
随着双碳战略背景下的节能减排重要性日益增强，轻量化的高强钢已广泛应用于工程机械、汽车、集装箱等制造领域，采用高强钢不但可以降低钢材用量的20～30％，还能降低工程机械、汽车、集装箱等在使用过程中的能源消耗。近年来，国内制造企业对性价比很高的Ti强化高强钢的青睐与日俱增。在钢材生产过程中，采用Ti析出强化，相对于以Nb、V为主要强化元素的高强钢来说，合金成本能够下降约10～30％。
微合金元素钛是强碳、氮化物形成元素，Ti能与N、C结合，形成稳定的氮化物、碳化物，阻止奥氏体晶粒的长大，从而改善材料的焊接性能；Ti能变质钢中的硫化物，改善材料的纵横向性能的差异及冷成型性能。通过控轧控冷工艺，充分发挥钛的细化晶粒和沉淀强化作用，可以获得综合性能良好的低成本、高性能钛微合金钢。但是若控制不好，AlN和Ti的碳氮化物大量在晶界析出，会促使钢的塑性降低，在连铸过程中产生表面横裂纹，并在弯曲或矫直中传播长大成较大的横裂纹，影响后续生产以及产品质量。
在大批量生产中，含钛高强钢出现表面裂纹，大量钢板的改判和报废造成了巨大的经济损失，与低成本控制、高质量生产理念背道而驰，已然升级为整个生产工艺流程中最大的限制性环节，是一直困扰钢铁生产企业的难题。因此，控制含钛高强钢铸坯裂纹的产生，成为钢铁生产企业迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品，综合考虑钢的化学成分和连铸过程对裂纹产生的影响，进而采取全方位的控制措施，能够有效降低含钛高强钢铸坯裂纹的发生率，改善铸坯质量，并降低热轧后因裂纹缺陷的改判率。
为解决本发明所提出的技术问题，本发明提供一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，流程包括铁水预脱硫→转炉冶炼→LF精炼→镁处理→连铸。
上述方案中，所述LF精炼工序，精炼前期添加化渣剂快速造渣，缩短精炼加热时间，控制加热时间为8～10min。
上述方案中，所述LF精炼工序，控制出钢钢水中N和Als的重量百分含量为：N≤0.003％，N×Als≤12000×10-12。
上述方案中，所述镁处理工序，向钢包中加入镁线对钢水进行镁处理，使钢水中Mg的重量百分含量为0.002～0.005％。
上述方案中，所述连铸工序，包括如下控制方法：
1)铸坯温度控制：测试铸坯脆性区温度范围，使矫直段铸坯温度避开铸坯脆性区温度范围；
2)铸坯边部水量控制：根据铸坯宽度调节边部水量，铸坯宽度≥1600mm时水量不变，铸坯宽度＜1600mm时，边部二冷水量降低30～50％；
3)连铸机精度控制：将对弧精度和辊缝精度控制在±0.3mm以内；
4)连铸拉速控制：恒拉速浇铸，拉速≥1m/min，单浇次内拉速变动≤2次。
进一步地，所述铸坯温度控制的具体方法为，控制矫直段铸坯温度为T+(20～25)至T+(50～75)，T为铸坯脆性区温度范围上限，单位℃。
进一步地，所述铸坯边部水量控制的操作方法为，对于边部水量能够单独控制的铸机，直接调节边部水量；对于边部水量不能单独控制的铸机，通过增加边部遮挡板，降低铸坯边部的实际冷却水量。
进一步地，所述连铸机精度控制的管理制度为，对弧精度和辊缝精度每5-7天测量调准一次，铸坯裂纹发生率＞1％时每浇次测量调准一次。
进一步地，所述连铸拉速控制出现异常时的处理方法为，拉速低于0.6m/min的时间＞10min或者单浇次内拉速变动＞2次时，对连铸机的对弧精度和辊缝精度进行测量调准。
本发明还提供一种采用上述方法生产的铸坯制备的含钛高强钢产品，所述含钛高强钢的化学成分及其重量百分含量为：C：0.06～0.12％、Mn：1.3～2.0％、Si：0.10～0.25％、Ti：0.035％～0.2％、Mg：0.002～0.005％、N：≤0.003％、S：≤0.005％、P：≤0.012％、Al：0.01～0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述方案中，所述含钛高强钢的屈服强度为500～900MPa，铸坯裂纹发生率≤0.8％，热轧后因裂纹缺陷的改判率≤0.5％。
本发明的技术思路是：
1)加强对钢中N含量以及N×Als的控制，降低凝固过程中TiN的析出，可以有效提高铸坯塑性，降低矫直过程中横裂纹的发生几率。
2)精炼前期添加适量化渣剂快速造渣，提高精炼初期快速升温化渣和脱硫效率，减少LF精炼加热时间，减少过程增氮。
3)在钢中加入镁线进行镁处理，利用钢中的镁对凝固过程中析出的TiN晶粒进行细化和球化，降低析出的TiN对铸坯韧性的影响，降低铸坯的裂纹敏感性。
4)测试钢的铸坯脆性区温度范围，提高矫直段铸坯温度使其避开该温度范围，可以减少连铸坯表面裂纹的产生。
5)在浇铸窄断面铸坯时，存在边部水量过大导致的铸坯温度过低引起的边角部裂纹缺陷，降低窄断面铸坯的边部二冷水量，防止铸坯边部温度过冷。
6)对弧精度对铸坯质量有很重要的影响，如果对弧精度差，铸坯通过该处会承受额外的机械应力，有可能造成铸坯边角裂纹和内裂纹等质量缺陷，严重的甚至会导致漏钢，因此对弧精度控制在±0.3mm以内。辊缝精度对铸坯质量也有着非常重要的影响，过大或过小都会使得铸坯通过扇形段时承受额外的机械应力，从而引起铸坯表面质量及内部质量缺陷，因此将辊缝精度控制在±0.3mm以内。
7)拉速波动对铸坯表面纵裂纹的形成有着显著影响，浇铸速度变化频繁，结晶器内液渣存在非稳态，影响坯壳的均匀生长，同时拉速变动也会影响到铸机精度，因此需控制恒拉速。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明综合考虑钢的化学成分和连铸过程对裂纹产生的影响，进而制定了一系列控制措施：从钢的化学成分角度，控制钢水中N和Als的含量，防止精炼过程增氮，并添加适量Mg细化晶粒；从连铸角度，控制矫直段铸坯温度避开铸坯脆性区温度范围，降低边部二冷水量防止铸坯边部温度过冷，控制连铸设备精度和连铸拉速；通过采取以上全方位的控制措施，能够有效降低含钛高强钢铸坯裂纹的发生率，改善铸坯质量，并降低热轧后因裂纹缺陷的改判率。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1-4
实施例1-4中含钛高强钢的化学成分及其重量百分含量见表1。
表1
Figure BDA0004092781390000041
实施例1-4中含钛高强钢的制备全流程为：
1)铁水预脱硫：铁水利用KR进行脱硫，脱硫后S≤0.001％；
2)转炉冶炼：将脱硫铁水、废钢、合金加入进行转炉冶炼，得到转炉钢水；
3)LF精炼：转炉钢水进行LF精炼及合金化，得到成分合格精炼钢水；
4)镁处理：向钢包中加入镁线对钢水进行镁处理；
5)连铸：钢水进入连铸机连铸得到铸坯；
6)铸坯加热：铸坯在加热炉加热保温180min，其中高温段70min，铸坯加热到1250-1260℃；
7)热轧：铸坯加热后进入轧机轧制，终轧温度为890-920℃；
8)冷却卷取：带钢经层流冷后进入卷取机卷取，卷取温度为590-620℃。
实施例1-4中在铸坯的生产过程中采取如下措施控制铸坯裂纹：
1)LF精炼前期添加2～3kg/t钢的化渣剂快速造渣，缩短精炼加热时间，控制加热时间为8～10min；
2)LF精炼处理后，控制钢水中N和Als的重量百分含量为：N≤0.003％，N×Als≤12000×10-12；
3)镁处理工序向钢包中加入镁线对钢水进行镁处理，使钢水中Mg的重量百分含量为0.002～0.005％；
表2
Figure BDA0004092781390000042
Figure BDA0004092781390000051
4)连铸工序控制铸坯温度、铸坯边部水量、连铸机精度和连铸拉速：
a)铸坯温度控制：测试铸坯脆性区温度范围，使矫直段铸坯温度避开铸坯脆性区温度范围；具体方法为，控制矫直段铸坯温度为T+(20～25)至T+(50～75)，T为铸坯脆性区温度范围上限，单位℃；
b)铸坯边部水量控制：根据铸坯宽度调节边部水量，铸坯宽度≥1600mm时水量不变，铸坯宽度＜1600mm时，边部二冷水量降低30～50％；操作方法为，对于边部水量能够单独控制的铸机，直接调节边部水量；对于边部水量不能单独控制的铸机，通过增加边部遮挡板，降低铸坯边部的实际冷却水量；
c)连铸机精度控制：将对弧精度和辊缝精度控制在±0.3mm以内；每5-7天测量调准一次，铸坯裂纹发生率＞1％时每浇次测量调准一次；
d)连铸拉速控制：恒拉速浇铸，拉速≥1m/min，单浇次内拉速变动≤2次；异常时的处理方法为，拉速低于0.6m/min的时间＞10min或者单浇次内拉速变动＞2次时，对连铸机的对弧精度和辊缝精度进行测量调准。
表3
Figure BDA0004092781390000052
对实施例1-4和对比例1-2的铸坯裂纹发生率和热轧后因裂纹缺陷的改判率进行记录，并对钢产品的屈服强度进行测定，结果见表4。
表4
Figure BDA0004092781390000053
Figure BDA0004092781390000061
从表4可以看出，在采取缩短精炼加热时间，防止精炼过程增氮，控制钢水中N和Als的含量，添加适量Mg细化晶粒，以及连铸工序的一系列技术措施后，铸坯性能得到良好改善，铸坯裂纹发生率和热轧后裂纹改判率大幅下降。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，流程包括铁水预脱硫→转炉冶炼→LF精炼→镁处理→连铸，其特征在于，所述连铸过程包括如下控制方法：
1)铸坯温度控制：测试铸坯脆性区温度范围，使矫直段铸坯温度避开铸坯脆性区温度范围；
2)铸坯边部水量控制：根据铸坯宽度调节边部水量，铸坯宽度≥1600mm时水量不变，铸坯宽度＜1600mm时，边部二冷水量降低30～50％；
3)连铸机精度控制：将对弧精度和辊缝精度控制在±0.3mm以内；
4)连铸拉速控制：恒拉速浇铸，拉速≥1m/min，单浇次内拉速变动≤2次。
2.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述铸坯温度控制的具体方法为，控制矫直段铸坯温度为T+(20～25)至T+(50～75)，T为铸坯脆性区温度范围上限，单位℃。
3.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述铸坯边部水量控制的操作方法为，对于边部水量能够单独控制的铸机，直接调节边部水量；对于边部水量不能单独控制的铸机，通过增加边部遮挡板，降低铸坯边部的实际冷却水量。
4.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述连铸机精度控制的管理制度为，对弧精度和辊缝精度每5～7天测量调准一次，铸坯裂纹发生率＞1％时每浇次测量调准一次。
5.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述连铸拉速控制出现异常时的处理方法为，拉速低于0.6m/min的时间＞10min或者单浇次内拉速变动＞2次时，对连铸机的对弧精度和辊缝精度进行测量调准。
6.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述LF精炼的加热时间为8～10min。
7.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述LF精炼处理后，钢水中N和Als的重量百分含量为：N≤0.003％，N×Als≤12000×10-12。
8.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述镁处理工序，向钢包中加入镁线对钢水进行镁处理，使钢水中Mg的重量百分含量为0.002～0.005％。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述方法生产的铸坯制备的含钛高强钢产品，其特征在于，所述含钛高强钢的化学成分及其重量百分含量为：C：0.06～0.12％、Mn：1.3～2.0％、Si：0.10～0.25％、Ti：0.035％～0.2％、Mg：0.002～0.005％、N：≤0.003％、S：≤0.005％、P：≤0.012％、Al：0.01～0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。
10.根据权利要求9所述的含钛高强钢产品，其特征在于，所述含钛高强钢的屈服强度为500～900MPa，铸坯裂纹发生率≤0.8％，热轧后因裂纹缺陷的改判率≤0.5％。
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