CN116652129A

CN116652129A - 一种低碳小方坯的生产方法

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Publication number: CN116652129A
Application number: CN202310621921.9A
Authority: CN
Inventors: 孙坤; 彭灿锋; 龙海山; 周志勇; 骆忠文; 谭杜; 刘学佳; 汤孝斌
Original assignee: Yangchun New Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Yangchun New Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2023-05-29
Filing date: 2023-05-29
Publication date: 2023-08-29

Abstract

本发明公开了一种低碳小方坯的生产方法，属于炼钢连铸技术领域。该方法包括：将钢水浇铸在结晶器中，加入保护渣，通过结晶器冷却、二冷室冷却、拉矫机压下，得到低碳小方坯。其中，当钢水中硫的质量百分比含量＞0.025％时，调整锰与硫的质量比≥12。本发明提供的方法与现有技术相比，其生产出来的产品质量稳定性得到大幅度提高，铸坯角部横裂纹缺陷发生几率从≥80％降低至0.05％，在轧制过程中，表面结疤缺陷得到有效控制，成品合格率提高至99.95％以上。

Description

一种低碳小方坯的生产方法

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，具体涉及一种低碳小方坯的生产方法。

背景技术

连铸小方坯生产拉速越来越快，产生铸坯质量缺陷的机率随之提高，铸坯横裂纹缺陷是一种常见的缺陷。目前在生产的低碳盘条，其主要成分设计如下所示(表1)。

表1

拉速≥3.5m/min时，铸坯角部横裂纹产生的机率≥80％，轧制成品出现表面结疤缺陷，导致钢材判废处理。造成方坯产生横裂纹的变量很多，其中有钢水的化学成分、结晶器的铜管锥度、振动台工艺参数、铸坯冷却系数、铸坯矫直压力等。

现有技术的连铸小方坯生产方法存在如下技术问题：

1、钢水在凝固过程中，钢水中的溶质元素在振痕位置富集，凝固坯壳断裂机率增大，产生横裂纹；

2、结晶器铜管锥度设计不合理，锥度过大，造成弧形铸坯内弧面受到的应力增大，内弧面横裂纹急剧产生

3、振动台工艺参数设计不合理，小方坯高拉速下需要采用高频低振幅，振动频率的设计直接影响了负滑脱量，负滑脱量过大，造成振痕间距大，振痕深，容易产生横裂纹。

4、铸坯在冷却过程中，冷却系数过大，铸坯表面温度低，当矫直温度低于900℃时，铸坯塑性降低，造成横裂纹的产生。

5、铸坯在过拉矫机时，受到拉矫辊的压力，红坯压力参数过大，铸坯在矫直力作用下产生铸坯角部横裂。

综上所述，小方坯高拉速下的角部横裂纹主要产生于凝固冶金过程和各种应力影响。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种低碳小方坯的生产方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的方法主要解决铸坯在凝固过程中的高温塑性差，降低钢水凝固过程中受到的各种应力，从而有效的防止小方坯在高拉速下产生角部横裂纹。

现有技术在铸机生产过程中，随着钢水浇铸拉速的提升，铸坯振痕间距越来越宽，当铸机生产拉速≥4m/min后，振痕间距达到22mm以上，铸坯的角部裂纹缺陷明显增加，轧制过程中钢材表面质量易形成结疤缺陷，质量不合格造成废品增加。而本发明提供的方法，通过调整结晶器振动状态、改善铸坯凝固塑性，降低凝固过程中的钢水热应力以及机械应力，得到一种低碳小方坯高拉速下角部横裂纹少的低碳盘条。

本发明提供的低碳小方坯的生产方法是一种控制低碳小方坯高拉速下角部横裂纹方法。

本发明提供的低碳小方坯的生产方法，包括如下步骤：

将钢水浇铸在结晶器中，加入保护渣，通过结晶器冷却、二冷室冷却，拉矫，得到高拉速下角部横裂纹控制后的连铸小方坯。

进一步地，所述钢水中，按照质量百分比计，包括：

0.03-0.07％的碳，≤0.05％的硅，0.25-0.40％的锰，≤0.025％的磷，≤0.030％的硫，余者为铁。

进一步优选地，当钢水中硫的质量百分比含量＞0.024％时，需要调整锰的含量，使锰与硫的质量比≥12。

进一步地，所述浇铸的方式为低温浇铸。

进一步地，所述浇铸的温度为1535-1550℃；

进一步地，所述浇铸的过热度为10-25℃。

进一步地，所述保护渣为武汉方圆冶金科技有限公司或河南西保冶材集团有限公司生产的保护渣。

进一步地，所述保护渣的碱度＞9.0，保护渣的熔点为1100-1150℃。

进一步地，所述保护渣的吨钢消耗量为0.22-0.25kg/t。

进一步地，所述结晶器的液面稳定性控制在±2mm，结晶器冷却的冷却水流速为12-15m/S。

进一步地，所述结晶器冷却区中的铜管锥度值控制在1.1-1.3％/m之间，下口配套双足辊。

进一步优选地，所述结晶器冷却区中的铜管的铜管磨损值控制0.3mm以内，超过0.3mm则进行铜管更换。

进一步地，所述二冷室冷却的冷却强度为1.4-1.5L/kg。

进一步地，所述结晶器的振动方式采用正弦振动，振动频率为220-240HZ，振痕间距16-18mm，结晶器的振动超前量为3.5-4.5mm。

进一步地，所述铸造采用的铸机半径弧度为R9m；所述拉矫的压力≤5.0MPa。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明提供的方法与现有技术相比，其生产出来的产品质量稳定性得到大幅度提高，铸坯角部横裂纹缺陷发生机率从≥80％降低至0.05％，在轧制过程中，表面结疤缺陷得到有效控制，成品合格率提高至99.95％以上。

附图说明

图1为对比例制备的低碳小方坯示意图；

其中，1为低碳小方坯的角裂缺陷；2为低碳小方坯。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。

实施例1

一种低碳小方坯的生产方法，包括如下步骤：

将钢水浇铸在结晶器中，加入保护渣，通过结晶器冷却、二冷室冷却，拉矫得到低碳小方坯。

所述钢水中，按照质量百分比计，包括：

0.06％的碳，0.04％的硅，0.34％的锰，≤0.025％的磷，0.024％的硫，余者为铁。

调整锰的含量，使锰与硫的质量比等于14。

所述浇铸的温度为1544℃；所述浇铸的过热度为19℃。

所述保护渣为武汉方圆冶金科技有限公司生产的保护渣(超高拉速保护渣)；

所述保护渣的碱度为0.92，保护渣的熔点为1120℃。

所述保护渣的吨钢消耗量为0.23kg/t。

所述结晶器的液面稳定性控制在±2mm，结晶器冷却的冷却水流速为14m/S，所述二冷室冷却的冷却强度为1.45L/kg。

所述结晶器的振动方式采用正弦振动，振动频率为220HZ，振痕间距为18.4mm，结晶器的超前量为4.2mm。

所述铸造采用的铸机弧度为R9m；所述拉矫的压力为4MPa。

实施例2

一种低碳小方坯的生产方法，包括如下步骤：

所述钢水中，按照质量百分比计，包括：

0.05％的碳，0.04％的硅，0.35％的锰，0.020％的磷，0.025％的硫，余者为铁。

调整锰的含量，使锰与硫的质量比等于14。

所述浇铸的温度为1545℃；所述浇铸的过热度为20℃。

所述保护渣为武汉方圆冶金科技有限公司生产的保护渣(超高拉速保护渣)，所述保护渣的碱度为0.92，保护渣的熔点为1120℃。

所述保护渣的吨钢消耗量为0.23kg/t。

所述铸造采用的铸机弧度为R9m；所述拉矫的压力为4MPa。

实施例3

一种低碳小方坯的生产方法，包括如下步骤：

所述钢水中，按照质量百分比计，包括：

0.055％的碳，0.03％的硅，0.38％的锰，≤0.022％的磷，0.027％的硫，余者为铁。

调整锰的含量，使锰与硫的质量比等于13。

所述浇铸的温度为1543℃；所述浇铸的过热度为18℃。

所述保护渣的吨钢消耗量为0.23kg/t。

所述铸造采用的铸机弧度为R9m；所述拉矫的压力为4MPa。

实施例4

一种低碳小方坯的生产方法，包括如下步骤：

所述钢水中，按照质量百分比计，包括：

0.06％的碳，0.04％的硅，0.38％的锰，≤0.024％的磷，0.029％的硫，余者为铁。

调整锰的含量，使锰与硫的质量比等于13。

所述浇铸的温度为1547℃；所述浇铸的过热度为22℃。

所述保护渣的吨钢消耗量为0.23kg/t。

所述铸造采用的铸机弧度为R9m；所述拉矫的压力为4MPa。

实施例5

一种低碳小方坯的生产方法，包括如下步骤：

所述钢水中，按照质量百分比计，包括：

0.06％的碳，0.04％的硅，0.39％的锰，≤0.025％的磷，0.030％的硫，余者为铁。

调整锰的含量，使锰与硫的质量比等于13。

所述浇铸的温度为1544℃；所述浇铸的过热度为19℃。

所述保护渣为河南西保冶材集团有限公司生产的保护渣，所述保护渣的碱度为0.92，保护渣的熔点为1120℃。

所述保护渣的吨钢消耗量为0.23kg/t。

所述铸造采用的铸机弧度为R9m；所述拉矫的压力为4MPa。

对比例1

所述钢水中，按照质量百分比计，包括：

0.06％的碳，0.04％的硅，0.28％的锰，≤0.021％的磷，0.024％的硫，余者为铁。

锰与硫的质量比等于11.6，低于12。

所述浇铸的温度为1545℃；所述浇铸的过热度为20℃。

所述保护渣的吨钢消耗量为0.23kg/t。

所述结晶器的液面稳定性控制在±2mm，结晶器冷却的冷却水流速为11m/S，所述二冷室冷却的冷却强度为1.45L/kg。

所述结晶器的振动方式采用正弦振动，振动频率为200HZ，振痕间距为21.0mm，结晶器的超前量为5.2mm。

所述铸造采用的铸机半径弧度为R9m；所述拉矫的压力为4MPa。

对比例2

对比例2与对比例1的操作基本相同，不同之处在于：对比例2使用的钢水硫含量为0.025％，锰与硫的质量比等于11.2，结晶器冷却中冷却水流速为11m/S。

对比例3

对比例3与对比例1的操作基本相同，不同之处在于：对比例3使用的钢水硫含量为0.027％，锰与硫的质量比等于11.5，结晶器冷却中冷却水流速为12m/S。

对比例4

对比例4与对比例1的操作基本相同，不同之处在于：对比例4使用的钢水硫含量为0.029％，锰与硫的质量比等于11，结晶器冷却中冷却水流速为11m/S。

对比例5

对比例5与对比例1的操作基本相同，不同之处在于：对比例2使用的钢水硫含量为0.03％，锰与硫的质量比等于10，结晶器冷却中冷却水流速为11m/S。

结果分析

实施例和对比例在生产过程中钢水硫含量均控制≤0.030％，选择相同拉速下，用对比例的方法进行生产，在不同情况下均产生了铸坯角部横裂纹(可参照图1所示)，而实施例生产的铸坯质量与对比例对比，实施例的铸坯均无角部横裂纹的产生。铸坯角裂缺陷为铸坯表面缺陷，肉眼可见，通过跟踪不同案例下的铸坯，样本10支，记录存在角裂的支数，角裂存在的支数/样本10支的百分比为缺陷机率，对比情况如下表2所示。

表2

通过以上案例对比，在相同拉速情况下，本发明实施例提供的方法能大幅度消除了小方坯高拉速下的角部横裂纹，提高了铸坯表面质量，轧制成品合格率提升至99.95％以上。

本发明实施例提供的低碳小方坯生产方法是一种低碳小方坯高拉速下角部横裂纹控制方法。在连铸生产过程中，低碳小方坯钢坯主要用来轧制加工线材，线材表面质量要求高，方坯生产拉速≥4m/min时，根据低碳小方坯高拉速下横裂控制方法，可以将方坯横裂纹产生机率降低在0.05％以下，有效的减少轧制方坯产生成品结疤缺陷，提高产品质量以及成分合格率。

以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种低碳小方坯的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

将钢水浇铸在结晶器中，加入保护渣，通过结晶器冷却、二冷室冷却，拉矫，得到低碳小方坯。

2.根据权利要求1所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，所述钢水中，按照质量百分比计，包括：

0.03-0.07％的碳，≤0.05％的硅，0.25-0.35％的锰，≤0.025％的磷，≤0.030％的硫，余者为铁。

3.根据权利要求2所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，当钢水中硫的质量百分比含量＞0.024％时，调整锰与硫的质量比≥12。

4.根据权利要求1所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，所述浇铸的钢水温度为1535-1550℃，过热度为10-25℃。

5.根据权利要求1所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，所述保护渣为武汉方圆冶金科技有限公司或河南西保冶材集团有限公司生产的保护渣。

6.根据权利要求1所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，所述保护渣的碱度＞9.0，保护渣的熔点为1100-1150℃。

7.根据权利要求1所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，所述保护渣的吨钢消耗量为0.22-0.25kg/t。

8.根据权利要求1所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，所述结晶器的液面稳定性控制在±2mm，结晶器冷却的冷却水流速为12-15m/S，所述二冷室冷却的冷却强度为1.4-1.5L/kg。

9.根据权利要求1所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，所述结晶器的振动方式采用正弦振动，振动频率为220-240HZ，振痕间距16-18mm，结晶器的超前量为3.5-4.5mm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的低碳小方坯的生产方法，其特征在于，所述铸造采用的铸机弧度为半径R9m弧铸机；所述拉矫的压力≤5.0MPa。