CN117840395B - 低温钢的铸坯质量控制方法和板材生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种低温钢的铸坯质量控制方法和板材生产方法。所述控制方法包括：将钢水采用板坯连铸机进行浇注得到坯料；中间包钢水过热度30~50℃，结晶器采用低熔点碱性保护渣，拉速1.05~1.35m/min，结晶器锥度1.05~1.2%；坯料在二冷区的10个区段进行冷却；第1区段水量是结晶器的1/10以下，第2~4区段水量大于第1区段且依次递减，第5区段水量小于第1区段，第6区段内弧水量小于外弧水量，第7~10区段内外弧边部水量小于内外弧中部水量；坯料在第8~10区段进行压下且三个区段各分配25%、25%和50%的压下量；坯料离开全部扇形段之后进行切割和堆垛缓冷，得到质量优异的连铸坯。

Description

低温钢的铸坯质量控制方法和板材生产方法

技术领域

本发明属于钢铁材料制备技术领域，涉及一种低温钢的铸坯质量控制方法，以及一种低温钢的板材生产方法。

背景技术

由于能源需求的不断提高，造船、桥梁、天然气管线、海洋平台等领域对低温钢的需求也不断提高。通常，低温钢材料需要具有优异的低温韧性、较高的强度、较高的组织稳定性和焊接性能等。

现有技术对低温钢的生产工艺大致包括：铁水预处理、钢水冶炼、连铸、热轧、热处理等工序。其中，热处理工序之后得到低温钢成品（例如板材、棒材等），而此前的连铸工序中得到中间产品——低温钢铸坯。

为了保证最终成品的品质和成材率，要求中间产品——低温钢铸坯的表面质量、内部质量良好，需要严格控制元素偏析和铸坯裂纹问题。一种控制铸坯裂纹的常用技术，是通过调高铸坯温度来控制裂纹，但是会导致铸坯芯部出现严重偏析或疏松，无法兼顾表面质量（比如裂纹）和内部质量（比如偏析）两方面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温钢的铸坯质量控制方法，以及一种低温钢的板材生产方法。

为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种低温钢的铸坯质量控制方法。所述铸坯质量控制方法包括，

采用钢水的化学成分以质量百分比计为：C:0.03~0.10%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.5~0.9%、Ni:0.4~10.0%、Al:0.015~0.055%、Cu≤0.015%、Mo≤0.010%、Cr≤0.015%、T.O≤10ppm、P≤0.005%、S≤0.002%、N≤0.002%、H≤1.5ppm，其余为铁和不可避免的杂质；

将所述钢水采用板坯连铸机进行浇注，得到厚度220mm或320mm、宽度1500~2300mm的坯料；中间包钢水的过热度30~50℃，结晶器采用熔点为1100~1200℃的低熔点碱性保护渣，拉速v为1.05~1.35m/min，结晶器的锥度1.05~1.2%；

所述坯料出结晶器之后在二冷区进行冷却，所述二冷区按照水量不同分10个区段；第1区段的水量是结晶器的水量的1/10以下，第2~4区段的水量大于第1区段的水量且依次递减，第5区段的水量小于第1区段的水量，第6区段的内弧水量小于外弧水量，第7~10区段的内外弧边部水量小于内外弧中部水量；

坯料在第8~10区段进行压下且三个区段各分配25%、25%和50%的压下量，厚度220mm和320mm的坯料的压下量分别为3~5mm和6~8mm；

坯料离开全部扇形段之后进行切割和堆垛缓冷，得到低温钢连铸坯。

在一实施方式的进一步改进中，根据拉速v的变化调整结晶器的锥度、结晶器的水量以及第1至5区段的水量。

在一实施方式的进一步改进中，当拉速v在1.20m/min以下时，结晶器的锥度1.1~1.2%；否则，结晶器的锥度1.05~1.15%。

在一实施方式的进一步改进中，当拉速v在1.20m/min以下时，结晶器的宽侧水量3600~3900NL/min、窄侧水量390~420NL/min；否则，结晶器的宽侧水量3900~4100NL/min、窄侧水量420~450NL/min；

第1至5区段的内外弧具有对应拉速v=1.05m/min的标准水量以及对应于拉速v＞1.05m/min的增强水量，所述增强水量为标准水量与增量水量ΔT=T×floor((v－1.05m/min)/0.05m/min)之和，T取值5~10NL/min。

在一实施方式的进一步改进中，第1至5区段的内外弧的对应拉速v=1.05m/min的标准水量分别为250~290NL/min、575±25NL/min、525±25NL/min、475±25NL/min、175±25NL/min；

第1区段的窄侧水量40~60NL/min。

在一实施方式的进一步改进中，第6区段的内弧水量100~120NL/min、外弧水量150~170NL/min；

第7和8区段的内弧中部水量分别为50~60NL/min和70~80NL/min、内弧边部水量分别为40~50NL/min和60~70NL/min、外弧中部水量分别为90~100NL/min和150~160NL/min、外弧边部水量分别为80~90NL/min和140~150NL/min；第9和10区段的内外弧中部水量均为50~60NL/min、内外弧边部水量均为40~50NL/min。

在一实施方式的进一步改进中，所述低熔点碱性保护渣的Na₂O和K₂O的质量百分数合计为8~10%，且Na₂O的占Na₂O和K₂O之和的50~80%。

在一实施方式的进一步改进中，所述低熔点碱性保护渣的碱度为1.2~1.6，其化学成分以质量百分数计包括：Al₂O₃:2~5%、MgO:1~3%、Fe₂O₃:0.6~1.5%、F:8~10%、C:4~6%、H₂O≤0.2%。

在一实施方式的进一步改进中，所述低熔点碱性保护渣的粒度1~3mm的质量占比96%以上。

在一实施方式的进一步改进中，结晶器的低熔点碱性保护渣的消耗量为0.4~0.55kg/t。

在一实施方式的进一步改进中，中间包采用高碱度覆盖剂，所述高碱度覆盖剂的熔点1300~1450℃、碱度≥15。

在一实施方式的进一步改进中，所述高碱度覆盖剂的化学成分以质量百分数计包括：Al₂O₃:33~36%、MgO:4~6%、Fe₂O₃:1~2%、C≤1%、H₂O≤0.2%。

在一实施方式的进一步改进中，在浇注过程中，第一炉钢包的钢水浇注至中间包，且中间包的钢水向结晶器中开浇之前，向中间包中加入所述高碱度覆盖剂400~450kg；之后，从第二炉钢包的钢水向中间包中浇注开始，针对每一炉钢包的钢水，向中间包中加入所述高碱度覆盖剂5~10kg和石灰粉颗粒5~10kg。

在一实施方式的进一步改进中，所述石灰粉颗粒的粒度1~3mm的质量占比90%以上，CaO的质量占比95%以上。

在一实施方式的进一步改进中，在浇注过程中，向结晶器中开浇时中间包内的钢水总重50±2吨，稳定浇注期间中间包内的钢水总重55~60吨，钢包换包时中间包内的钢水总重50±2吨。

在一实施方式的进一步改进中，全部扇形段分为依次的弧形区、矫直区和水平区，坯料在矫直区的表面温度≥950℃，离开全部扇形段时的温度≥750℃，在切割完成之后的表面温度≥650℃。

在一实施方式的进一步改进中，所述板坯连铸机具有二冷电磁搅拌设备，在浇注过程中，所述二冷电磁搅拌设备的功率6~8Hz、电流200~400A。

在一实施方式的进一步改进中，所得低温钢连铸坯的中心碳偏析1.0级以下，表面裂纹≤1.5mm。

与现有技术相比，本发明一实施方式的有益效果在于：一方面，在拉速v和结晶器锥度的控制基础上，结合高过热度和低熔点碱性保护渣，保护渣的熔化速率度，对坯料的皮壳具有优异的保护和润滑作用，导热效果得到保障，提升坯料的冷却均匀性；再一方面，钢水在结晶器中的冷却强度大（水量大），出结晶器之后在第1区段大幅度降低冷却强度（水量突降9/10以上），使得坯料的皮壳适当回温，而第2~4区段的水量又再次增大，从而防止回温时皮壳减薄而造成漏钢；同时，第2~4区段的水量依次递减，也即第2区段的水量＞第3区段的水量＞第4区段的水量，这样在保证避免漏钢的同时，还可以避免疲劳过冷而引起坯料在矫直、切割和堆放时出现内部裂纹；再者，从第6区段开始，对内弧和外弧的水量、边部和中部的水量进行精准调节，从而保证坯料冷却的均匀性，并防止因边部/角部过冷而产生裂纹；另一方面，通过对坯料的压下以及对压下量的分配调控，可以优化铸坯的内部质量和偏析问题，综上各个方面的结合，实现对坯料的内部质量和表面质量的全面提高，降低内部偏析和减少表面裂纹缺陷。

为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种低温钢的板材生产方法。所述板材生产方法包括：

采用所述铸坯质量控制方法制备连铸坯；

将所述连铸坯送入加热炉进行加热，预热段最高温度为750~850℃，加热段最高温度为1100~1200℃，均热段最高温度为1150~1200℃，预热段时间30~40min，加热段时间35~45min，均热段保温时间65-85min；

离开加热炉之后，将所述连铸坯热轧成厚度5~60mm的板材，开轧温度为1030~1130℃，终轧温度为800~850℃，每道次的轧制量为10~15%；

对热轧所得板材自然空冷至200℃以下后，进行二次淬火；第一次淬火的温度为800~900℃，第二次淬火的温度为700~800℃；

对淬火后的板材进行回火热处理；对于厚度20mm以下的板材，回火温度600~620℃；对于厚度40mm以上的板材，回火温度560~580℃；其余厚度的板材，回火温度＞580℃且＜600℃；

冷却至室温之后，得到低温钢板材成品。

在一实施方式的进一步改进中，所得低温钢板材成品的Z向断面收缩率≥70%、板材低温冲击性能-80℃和-196℃低温冲击单值均≥245J。

与现有技术相比，本发明一实施方式的有益效果为：一方面，通过控制升温速率低，避免坯料内外部热量不均引起的内裂纹等问题；并且，均热段采用高温、长时间保温的方式，确保坯料受热均匀，进而避免后续热轧中造成表面裂纹；并且，通过控制轧制温度，稳定每道次压下量，控制位错变化的规律性、稳定性；再者，精准控制淬火、回火温度，控制相变，确保奥氏体、马氏体等组织的均匀性，同时确保强度及低温韧性等性能，获得高质量的低温钢板材。

附图说明

图1是本发明一实施方式的低温钢的铸坯质量控制方法的示意图；

图2是本发明一实施方式中的RH真空炉的部分结构示意图；

图3是图2中沿A-A剖线的剖面图；

图4是本发明一实施方式的低温钢的板材生产方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施方式提供了一种低温钢的铸坯质量控制方法，参图1，所述铸坯质量控制方法用于将基于低温钢的化学成分所冶炼出的钢水制备成连铸坯，并能够保证所得连铸坯的表面质量和内部质量。

具体地，所述钢水的化学成分以质量百分比计包括：C:0.03~0.10%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.5~0.9%、Ni:0.4~10.0%、Al:0.015~0.055%、Cu≤0.015%、Mo≤0.010%、Cr≤0.015%、T.O≤10ppm、P≤0.005%、S≤0.002%、N≤0.002%、H≤1.5ppm，其余为铁和不可避免的杂质。

将所述钢水采用板坯连铸机进行浇注，得到厚度220mm或320mm、宽度1500~2300mm的坯料；具体地，将盛有钢水的多炉钢包依次注入中间包，再将中间包内的钢水注入板坯连铸机的结晶器，然后从结晶器中拉出，得到坯料。所得坯料的厚度220mm、宽度1500~2300mm，或者厚度320mm、宽度1500~2300mm。

其中，拉速v为1.05~1.35m/min，结晶器的锥度1.05~1.2%，中间包钢水的过热度30~50℃，结晶器采用熔点为1100~1200℃的低熔点碱性保护渣，如此，在拉速v和结晶器锥度的控制基础上，结合高过热度和低熔点碱性保护渣，保护渣的熔化速率度，对坯料的皮壳具有优异的保护和润滑作用，导热效果得到保障，提升坯料的冷却均匀性。

所述坯料出结晶器之后在板坯连铸机的二冷区进行冷却，所述二冷区按照水量不同分10个区段。其中，第1区段的水量是结晶器的水量的1/10以下，第2~4区段的水量大于第1区段的水量且依次递减，第5区段的水量小于第1区段的水量，第6区段的内弧水量小于外弧水量，第7~10区段的内外弧边部水量小于内外弧中部水量。如此，钢水在结晶器中的冷却强度大（水量大），出结晶器之后在第1区段大幅度降低冷却强度（水量突降9/10以上），使得坯料的皮壳适当回温，而第2~4区段的水量又再次增大，从而防止回温时皮壳减薄而造成漏钢；同时，第2~4区段的水量依次递减，也即第2区段的水量＞第3区段的水量＞第4区段的水量，这样在保证避免漏钢的同时，还可以避免疲劳过冷而引起坯料在矫直、切割和堆放时出现内部裂纹；再者，从第6区段开始，对内弧和外弧的水量、边部和中部的水量进行精准调节，从而保证坯料冷却的均匀性，并防止因边部/角部过冷而产生裂纹。

坯料在第8~10区段进行压下，厚度220mm的坯料的压下量为3~5mm，厚度320mm的坯料的压下量为6~8mm；并且，第8~10区段各分配25%、25%和50%的压下量，举例说明，例如厚度220mm的坯料的压下量为4mm，则第8区段压下1mm，第9区段压下1mm，第10区段压下2mm。如此，通过对坯料的压下以及对压下量的分配调控，可以优化铸坯的内部质量和偏析问题。

经由以上处理之后，坯料离开全部扇形段，之后进行切割和堆垛缓冷，得到低温钢连铸坯。

通过以上各个工艺技术，可以控制所得低温钢连铸坯的内部质量和表面质量，降低内部偏析和减少表面裂纹缺陷。例如，对坯料表面进行扒皮检查，并取铸坯低倍酸洗检测铸坯内部和表面质量，所得低温钢连铸坯的中心碳偏析1.0级以下，表面裂纹≤1.5mm甚至无裂纹。

在一实施方式中，根据拉速v的变化调整结晶器的锥度。

具体地，如前所述，拉速v控制在1.05~1.35m/min，结晶器的锥度控制在1.05~1.2%，在此基础上：当拉速v在1.20m/min以下时，也即拉速v在1.05~1.20m/min范围内时，结晶器的锥度1.1~1.2%；否则，也即拉速v大于1.20m/min且小于等于1.35m/min时，结晶器的锥度1.05~1.15%。如此，基于拉速v来精准调控结晶器的锥度，降低坯料在冷却过程中收缩而导致的冷却不均匀。

在一实施方式中，根据拉速v的变化调整结晶器的水量以及第1至5区段的水量。

具体地，关于结晶器的水量。拉速v在1.20m/min以下时，也即拉速v在1.05~1.20m/min范围内时，结晶器的宽侧水量3600~3900NL/min、窄侧水量390~420NL/min；否则，也即拉速v大于1.20m/min且小于等于1.35m/min时，结晶器的宽侧水量3900~4100NL/min、窄侧水量420~450NL/min。如此，一方面，使得结晶器采用大的冷却强度，同时还根据拉速v来调整结晶器的水量不同，降低坯料在冷却过程中收缩而导致的冷却不均匀。

再者，关于第1至5区段的水量。第1至5区段的内外弧具有对应拉速v=1.05m/min的标准水量，也就是当拉速v为1.05m/min时第1至5区段的内外弧分别具有各自的标准水量；并且，第1至5区段的内外弧还具有对应于拉速v＞1.05m/min的增强水量，也就是当拉速v＞1.05m/min时第1至5区段的内外弧分别具有各自的增强水量，而增强水量和标准水量不同，具体地，增强水量为标准水量与增量水量ΔT=T×floor((v－1.05m/min)/0.05m/min)之和，T取值5~10NL/min。

其中，floor表示向下取整函数，也即对(v－1.05m/min)/0.05m/min进行向下取整，例如拉速v在前文所述的范围1.05~1.35m/min中取值1.14m/min时，将v=1.14m/min带入floor((v－1.05m/min)/0.05m/min)，得到floor(1.8)=1；再例如拉速v在前文所述的范围1.05~1.35m/min中取值1.31m/min时，将v=1.31m/min带入floor((v－1.05m/min)/0.05m/min)，得到floor(5.2)=5。

换一个角度讲，增强水量为标准水量与增量水量ΔT=T×floor((v－1.05m/min)/0.05m/min)之和，意味着，相较于对应拉速v=1.05m/min的标准水量而言，拉速v每增加0.05m/min，则水量增加T，T取值5~10NL/min。

这样，按照所述标准水量、所述增量水量的方式对第1至5区段的内外弧水量进行控制，能够使得坯料的皮壳适当回温，并且在保证避免漏钢的同时，进一步避免疲劳过冷而引起坯料在矫直、切割和堆放时出现内部裂纹。

优选地，第1至5区段的内外弧的对应拉速v=1.05m/min的标准水量分别为250~290NL/min、575±25NL/min、525±25NL/min、475±25NL/min、175±25NL/min。

另外，第1区段的窄侧水量40~60NL/min。

一实施方式中，第6区段的内弧水量100~120NL/min、外弧水量150~170NL/min；第7和8区段的内弧中部水量分别为50~60NL/min和70~80NL/min、内弧边部水量分别为40~50NL/min和60~70NL/min、外弧中部水量分别为90~100NL/min和150~160NL/min、外弧边部水量分别为80~90NL/min和140~150NL/min；第9和10区段的内外弧中部水量均为50~60NL/min、内外弧边部水量均为40~50NL/min。如此，对于第6至10区段，对内弧和外弧的水量、边部和中部的水量进行精准调节，从而保证坯料冷却的均匀性，并防止因边部/角部过冷而产生裂纹。

进一步地，所述低熔点碱性保护渣的Na₂O和K₂O的质量百分数合计为8~10%，且Na₂O的占Na₂O和K₂O之和的50~80%。如此，所述低熔点碱性保护渣中的碱性氧化物（例如Na₂O和K₂O）的含量高，能够对坯料的皮壳进行保护，起到润滑作用，导热效果也可以得到保障，进一步提升了冷却均匀性。

在一具体实例中，所述低熔点碱性保护渣的碱度（即CaO/SiO₂）为1.2~1.6，除了CaO、SiO₂、Na₂O和K₂O之外，其化学成分以质量百分数计还包括：Al₂O₃:2~5%、MgO:1~3%、Fe₂O₃:0.6~1.5%、F:8~10%、C:4~6%、H₂O≤0.2%。除上述成分之外，所述低熔点碱性保护渣的剩余成分为不可避免的杂质。

所述低熔点碱性保护渣的粒度1~3mm的质量占比96%以上，而粒度不到1mm的和超过3mm的质量占比不到4%。这样的粒度，可以保证所述低熔点碱性保护渣在结晶器内的融化速率，从而提升其保护效果。

一实施方式中，结晶器的低熔点碱性保护渣的消耗量为0.4~0.55kg/t，也即按照每吨钢水添加0.4~0.55kg所述低熔点碱性保护渣的配比，来向结晶器中添加所述低熔点碱性保护渣。

进一步地，一实施方式中，所述中间包采用高碱度覆盖剂，也即向中间包内的钢水上添加高碱度覆盖剂。所述高碱度覆盖剂的熔点1300~1450℃、碱度（即CaO/SiO₂）≥15。如此，通过采用高碱度、低熔点的覆盖剂，底层与钢液接触层处于熔融状态，从而能够吸附钢水中的氧化铝、硅酸盐类夹杂物，提高钢水的洁净度。

一具体实例中，除了CaO、SiO₂之外，所述高碱度覆盖剂的化学成分以质量百分数计还包括：Al₂O₃:33~36%、MgO:4~6%、Fe₂O₃:1~2%、C≤1%、H₂O≤0.2%。除上述成分之外，所述高碱度覆盖剂的剩余成分为不可避免的杂质。

在一实施方式中，在浇注过程中，第一炉钢包的钢水浇注至中间包，且中间包的钢水向结晶器中开浇之前，向中间包中加入所述高碱度覆盖剂400~450kg；之后，从第二炉钢包的钢水向中间包中浇注开始，针对每一炉钢包的钢水（即第二炉钢包之后的每一炉钢包），向中间包中加入所述高碱度覆盖剂5~10kg和石灰粉颗粒5~10kg。这样，可以保证高碱度覆盖剂对钢水的保护和净化作用。

所述石灰粉颗粒的粒度1~3mm的质量占比90%以上，CaO的质量占比95%以上。

在一实施方式中，在浇注过程中，向结晶器中开浇时中间包内的钢水总重50±2吨，稳定浇注期间中间包内的钢水总重55~60吨，钢包换包时中间包内的钢水总重50±2吨。如此，这样控制中间包内的钢水的方式，可以获得稳定的流场，避免钢水搅动卷渣，还可以促进所述高碱度覆盖剂吸附钢水中的氧化铝、硅酸盐类夹杂物，进一步提高钢水的洁净度。

在浇注过程中，进行全程保护浇注，长水口吹氩流量为150~250NL/min，塞棒及浸入式水口吹氩流量为3~5NL/min，开浇前中间包吹氩5min以上。

全部扇形段分为依次的弧形区、矫直区和水平区，在一实施方式中，坯料在矫直区的表面温度≥950℃，离开全部扇形段时的温度≥750℃，在切割完成之后的表面温度≥650℃。

在一优选地实施方式中，所述板坯连铸机具有二冷电磁搅拌设备，在浇注过程中，所述二冷电磁搅拌设备的功率6~8Hz、电流200~400A。如此，通过电磁搅拌，可以进一步控制连铸坯的内部质量和偏析问题，进而提升最终所得连铸坯的质量。

在一实施方式中，坯料在堆垛缓冷时，在四周具有围挡的位置进行堆垛缓冷，缓冷至200℃以下拆垛。

进一步地，如前文所述，制备坯料所用的钢水的化学成分以质量百分比计包括：C:0.03~0.10%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.5~1.6%、Ni:0.4~10.0%、Al:0.015~0.055%、Cu≤0.015%、Mo≤0.50%、Cr≤0.70%、Nb≤0.035%、T.O≤10ppm、P≤0.005%、S≤0.002%、N≤0.002%、H≤1.5ppm，其余为铁和不可避免的杂质。其中，Cu是杂质元素而非合金添加元素，Mo和Cr和Nb在一些具体实施例中可以是杂质元素而非合金添加元素，而在另一些实施例中可以是合金添加元素。例如，在Mo和Cr和Nb作为杂质元素的一实施例中，所述连铸坯的化学成分以质量百分数计为：C:0.03~0.10%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.5~0.9%、Ni:0.4~10.0%、Al:0.015~0.055%、Cu≤0.015%、Mo≤0.010%、Cr≤0.015%、Nb≤0.006%、T.O≤10ppm、P≤0.005%、S≤0.002%、N≤0.002%、H≤1.5ppm，其余为铁和不可避免的杂质。

下面对该化学成分中各个元素的作用进行介绍。

C：是钢的强化元素，也是奥氏体稳定元素，逆转奥氏体富集C后会显著降低Ms点，提高其稳定性。但C含量过高会导致韧-脆转变温度升高，对HAZ低温韧性有害。因此，在保证强度的前提下，C应该越低越好。

Si：在炼钢过程中是脱氧元素，对降低镍系钢中有害元素O含量非常重要。同时Si可以提高强度。Si除了和Mn按一定比例存在于钢中可抑制Mn偏聚外，Si还可以抑制P在晶界偏聚。Si含量过高则不利于焊接性能，降低Si含量可使母材及焊接热影响区（HAZ）低温韧性得到改善。

Mn：是奥氏体稳定元素，富集于奥氏体中有利于逆转奥氏体的稳定。Mn也是基体强化元素，可以通过固溶强化和沉淀强化（形成细小MnS颗粒）来提高强度。Mn对淬透性也有强烈影响，显著提高材料的淬透性。Mn含量过低则强度达不到要求，过高则容易形成大尺寸的MnS夹杂物恶化韧性，最优选择为0.6wt%。Mn、Si以一定比例存在于钢中，还有利于抑制Si偏聚。

Al：用作炼钢时的脱氧定氮剂，细化晶粒，抑制低碳钢的时效，改善钢在低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度，提高钢的抗氧化性能。

Ni：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。

Nb：可提高钢的强度，Nb元素能够与C形成高硬度的碳化物，增强钢的强度和硬度，提高钢的耐磨性和抗拉强度。Nb元素能够稳定碳化物的形成，限制了晶界处的腐蚀和氢致开裂现象，提高了钢的抗腐蚀能力和耐候性。

Cu：铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。

Mo：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。

Cr：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

P、S：容易在晶界偏聚，与铁形成Fe₃P，使Fe原子与周围Fe原子结合力变弱，降低晶界抗裂纹扩展能力，恶化低温韧性。因此S、P都是对低温韧性有害的元素，S易与金属元素Mn形成析出物MnS，降低低温韧性。

O/N：O、N与Al容易形成高熔点析出物Al₂O₃和AlN。而且析出物直径较大，能达到几微米，在析出物附近容易造成应力集中而成为裂纹源，严重影响基体的低温韧性，应尽量减少这几种元素含量。氧和氢一样，都会对钢的机械性能产生不良影响。不仅是氧的浓度，而且含氧的夹杂物的多少、类型及其分布等也有很重要的影响。

H：当钢中氢含量大于2ppm时，氢在所谓“鳞片剥落”现象中起重要作用。在滚轧和锻造后的冷却过程中出现内裂和断裂现象时，这种剥落现象一般更加明显，而且在大的断面或者高碳钢中更经常发现这种现象。

在一实施方式中，所述钢水可通过KR脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH真空精炼的工艺路线予以炼制。

<炼制钢水的第一实施方式>

在该实施方式中，在KR脱硫工序中，对高炉铁水采用KR脱硫技术进行脱硫处理。脱硫后出站铁水的温度1300~1350℃、以质量百分比计S≤0.0015%。具体地KR脱硫的技术可以采用本领域已公开的任意可行技术予以实施，在此不加赘述。

在转炉冶炼工序中，对所述KR脱硫工序的出站铁水采用转炉进行冶炼，出钢钢水温度1590~1630℃，且出钢以质量百分比计C含量0.02~0.05%、O含量0.045~0.085%、P含量≤0.008%、S含量≤0.003%、N含量≤0.001%。并且，出钢前对钢水进行成分检测，并根据检测结果和目标化学成分确定需要补加的硅铁、金属锰、镍的各自总量M1、M2、M3；在出钢至10~20%时开始向钢水中投入硅铁、金属锰、镍以进行弱脱氧及合金化，直至出钢至60~70%时投入硅铁、金属锰、镍的重量分别为k×M1、k×M2、M3，k取值为60~80%，而后结束投放。发明人研究发现，如此，通过低碳高氧出钢，并且在出钢过程中先不加铝、并且采用部分（例如系数k，即60~80%）而非全部的硅铁和金属锰进行弱脱氧，可以大大降低钢水吸N，降低最终的N含量。

所述转炉冶炼工序可以采用所述KR脱硫工序的出站铁水、镍板、废钢进行冶炼。此处所提的镍板和废钢的二者总重量占铁水、镍板和废钢的三者总重量的20~25%。并且，该镍板的化学成分以质量百分比计包括Ni≥99%、P≤0.025%、S≤0.008%，余量Fe和其它不可避免的杂质；废钢的化学成分以质量百分比计包括Si≤0.6%、Mn≤1.8%、Al≤0.08%、P≤0.02%、S≤0.01%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。

再者，所述转炉冶炼工序中，在结束投放硅铁、金属锰、镍之后，加5~8kg/t的石灰、10~15kg/t的铝酸钙合成渣进行造渣，在出钢至80~90%时全部加完；之后搅拌2~5min，再将全部钢水运至LF精炼炉以进行所述LF精炼工序。如此，可以实现大渣量以保护钢水，利于后续LF精炼中进一步降低钢水吸N。

进一步地，在所述转炉工序中，出钢过程中钢包底吹氩气的流量为400~600NL/min，出钢完成之后钢包底吹氩气的流量提高为800~1000NL/min。

在LF精炼工序中，对所述转炉冶炼工序的出钢钢水采用LF炉进行精炼。

具体地，所述LF精炼工序包括依序的通电升温阶段、合金化阶段和造渣阶段。在造渣阶段中加入0.15~0.35kg/t的电石、低碳钢渣面脱氧剂以将炉渣成分调整为以质量百分比计含50~55%的CaO、30~35%的Al₂O₃、3~6%的SiO₂、4~7%的MgO、2~5%的（T.Fe+MnO）以及其它不可避免的杂质组分；出钢钢水温度1610~1630℃。如此，通过电石和低碳钢渣面脱氧剂来调整炉渣的成分，尤其是从传统的低占比T.Fe+MnO提高到2~5%，经发明人研究发现，这样可以大大减小钢水吸N。

而进一步地，在造渣阶段中将炉渣成分调整为以质量百分比计含50~55%的CaO、30~35%的Al₂O₃、3~6%的SiO₂、4~7%的MgO、3~5%的（T.Fe+MnO）以及其它不可避免的杂质组分。

所述的低碳钢渣面脱氧剂的具体成分可以是按质量百分数计CaO 25-35%、Al₂O₃10-20%、CaF₂5-10%、金属铝45-55%，以及其他不可避免的组分。

进一步地，在合金化阶段中补加剩余的(1-k)×M1的硅铁、(1-k)×M2的金属锰，也即至此，通过转炉冶炼工序的出钢过程和该LF精炼工序的合金化阶段，完成了全部的重量M1的硅铁和重量M2的金属锰的加入。

所述LF精炼工序中，全程底吹氩气，通电升温阶段底吹氩气的流量为400~500NL/min，合金化阶段底吹氩气的流量为300~400NL/min，造渣阶段底吹氩气的流量为500~600NL/min，其余时间底吹氩气的流量为150~250NL/min。如此，通过中小底吹为主，避免钢水剧烈翻腾，再结合前面转炉冶炼工序中的弱脱氧技术和LF精炼工序中的炉渣成分设计，可以在降低吸N的基础上进一步降低吸N。

在RH真空精炼工序中，采用在真空室的真空排气管路中依序设置的第一级蒸汽泵、第二级蒸汽泵、第三级蒸汽泵、第四级蒸汽泵、两级水循环泵的RH真空炉，这种RH真空炉为本领域的已知技术，在此为了便于说明，通过附图2绘示的简图对第一级蒸汽泵E1、第二级蒸汽泵E2、第三级蒸汽泵E3、第四级蒸汽泵E4、两级水循环泵W1&W2和真空室10的位置关系进行简单示意，以便于对该RH真空精炼工序的技术内容进行理解。

在所述RH真空精炼工序中，在钢水到站后3min内按顺序打开两级水循环泵W1&W2、第四级蒸汽泵E4、第三级蒸汽泵E3、第二级蒸汽泵E2、第一级蒸汽泵E1，并在钢水到站后4min内将真空度降至1.5mbar以下；且在钢水到站后4min内的提升气体流量为100~120Nm³/h，4min后的提升气体流量为230~250Nm³/h；在真空度降至1.5mbar后加入金属铝、2~4kg/t的低碳钢渣面脱氧剂，之后持续真空处理15~20min；然后关闭真空室的两级真空泵，在真空室上升到5mbar以上后，降低提升气体流量为180~200Nm³/h；之后持续处理10~15min，再破空、出钢。如此，一方面通过快速抽深真空，再一方面通过真空状态下加入低碳钢渣面脱氧，可以利用钢水C~O反应形成的微小气泡、深真空下大流量提升气体吹入的氩气泡以及深真空钢水界面反应等综合大幅脱气，降低钢水O、N含量，然后在真空条件下加入金属铝，避免金属铝的氧化和合金化吸气，另外，在LF精炼工序中的炉渣成分设计的情况下，该RH真空精炼工序的处理还可以避免因LF精炼工序中的炉渣成分设计所引起的氧化性高的问题。

将所述RH真空精炼工序的出钢钢水吊至所述板坯连铸机的平台上静置10min以上，即可得到用于浇注来制备所述坯料的钢水。

换一个角度讲，也即，所述RH真空精炼工序的出钢钢水的化学成分以质量百分比计包括：C:0.03~0.10%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.5~0.9%、Ni:0.4~10.0%、Al:0.015~0.055%、Cu≤0.015%、Mo≤0.010%、Cr≤0.015%、T.O≤10ppm、P≤0.005%、S≤0.002%、N≤0.002%、H≤1.5ppm，其余为铁和不可避免的杂质。

<炼制钢水的第二实施方式>

该实施方式的KR脱硫工序与前面所介绍的<炼制钢水的第一实施方式>相同，不再赘述。

该实施方式中，所述转炉冶炼工序中，将所述KR脱硫工序的脱硫后铁水在转炉中进行钢水冶炼，出钢钢水温度1580~1620℃，且出钢钢水以质量百分比计C含量0.02~0.05%、O含量0.025~0.040%、P含量≤0.0055%、S含量≤0.0025%。

而进一步地，将所述KR脱硫工序的脱硫后铁水，以及镍板和废钢共同投入转炉中，进行钢水冶炼。其中，脱硫后铁水的重量占脱硫后铁水、镍板和废钢的总质量的80%以上，相应的，镍板和废钢的总重量占脱硫后铁水、镍板和废钢的总质量的20%以内。而具体的镍板的实际投放量可以在上述重量占比范围内，根据所计划生产的低温钢的目标化学成分予以确定。

优选地，所用镍板的化学成分可以是以质量百分比计包括Ni≥99%、P≤0.015%、S≤0.003%，余量Fe和其它不可避免的杂质。废钢的化学成分以质量百分比计包括P≤0.012%、S≤0.005%，当然废钢还可以包括Fe以及Al、Si、Mn等元素。

进一步地，在转炉中进行钢水冶炼的过程中，先向钢水中吹入15~18m³/t的氧气，吹氧完成之后进行第一次留渣倒渣；在第一次留渣倒渣结束之后，重新进行吹氧，直至钢水中的C含量达到0.05%以下时结束吹氧，之后进行第二次留渣倒渣；在第二次留渣倒渣结束之后，向转炉内依次加入2~4kg/t的硅铁粒、1~3kg/t的镁铁粒，按照流量0.05-0.10Nm³/min开启底吹氩气并持续1.5~3min之后，出钢。如此，通过两次留渣倒渣，可以确保钢种的磷含量低，进一步提升钢的洁净度，改善低温钢的低温性能。

所述的留渣倒渣，指的是在倒渣时保留一部分钢渣在钢水中。具体地，在第一次留渣倒渣时，留渣量大概是30~50%，倒渣量相应为50~70%；在第二次留渣倒渣时，留渣量大概是20~40%，倒渣量为60~80%。此处，所述倒渣量的计量方式具体可以是：基于倒出的钢渣的重量和倒渣之前钢水中钢渣总重量的比值；相对应的，留渣量则是100%与该比值的差值。

再者，所述硅铁粒的化学成分以质量百分比计包括：Si:45~55%，P≤0.015%，S≤0.008%，其余为Fe和其他不可避免的杂质；且其中，95%以上的所述硅铁粒的粒度在30~50mm。

所述镁铁粒的化学成分以质量百分比计包括：Mg:25~35%，P≤0.025%，S≤0.01%，其余为Fe和其他不可避免的杂质；且其中，98%以上的所述硅铁粒的粒度在30~50mm。

进一步地，转炉出钢过程中还可以采用挡渣出钢，例如采用滑板挡渣，并且控制下渣量≤2kg/t。

另外，转炉出钢过程中进行脱氧及合金化。例如，在出钢完成10~20%时按照金属铝、硅铁、金属锰、镍板进行脱氧及合金化，出钢至60~70%时合金全部加完。当然，脱氧及合金化中具体所用的元素、合金成分不限于此，可根据所计划生产的低温钢的目标化学成分予以确定。如此，在前面倒渣的基础上，通过脱氧，可以将钢水、炉渣氧化性适当降低，实现了低碳、低氧出钢。

在合金化结束之后，加5~8kg/t的石灰、15~20kg/t的铝酸钙合成渣进行造渣，并在出钢完成前全部加完。所述铝酸钙合成渣的组分按质量百分数计包括40~45%的CaO、10~15%的Al₂O₃、5~10%的CaF₂、3%以内的SiO₂、2~5%的MgO、5~10%的CaC₂、15~20%的单质铝，且其中物相12CaO•7Al₂O₃的质量百分数超30%，其余为CaO、CaF₂、SiO₂、MgO的单相或复合相。这样，通过大渣量、强脱氧合成渣进行快速脱氧和成渣，可以进一步改善钢水的纯净度。

再者，出钢过程钢包底吹氩气的流量为300~500NL/min，在出钢结束之后钢包底吹氩气的流量降低为200~300NL/min，之后持续处理2~5min，再运至LF精炼炉进行精炼。

在该实施方式中，在LF精炼工序中，对所述转炉冶炼工序的出钢钢水采用LF精炼炉进行精炼，也即，将对所述转炉冶炼工序的出钢钢水运至LF精炼炉进行精炼。

期间依序进行通电升温、合金化和造渣，出钢温度1610~1630℃。

优选地，在造渣之后，向钢水中加0.3~0.5kg/t的电石、1.0~2.0kg/t的铝酸钙合成渣，以将炉渣成分调整为以质量百分比计含50~55%的CaO、30~35%的Al₂O₃、1~3%的CaF₂、3%以内的SiO₂、4~6%的MgO、1%以内的（T.Fe+MnO）以及其它不可避免的杂质组分。

其中，所述铝酸钙合成渣的组分按质量百分数计包括40~45%的CaO、10~15%的Al₂O₃、5~10%的CaF₂、3%以内的SiO₂、2~5%的MgO、5~10%的CaC₂、15~20%的单质铝，且其中物相12CaO•7Al₂O₃的质量百分数超30%，其余为CaO、CaF₂、SiO₂、MgO的单相或复合相。

这样，在转炉冶炼工序中的大渣量、强脱氧合成渣的基础上，该LF精炼工序也同样采用大渣量、强脱氧合成渣进行快速脱氧和成渣，可以进一步降低钢水总氧含量，减少吸附夹杂物，改善钢水的纯净度。

进一步地，在LF精炼的过程中，全程底吹氩气，通电升温期间底吹氩气的流量为400~500NL/min，合金化期间底吹氩气的流量为300~400NL/min，造渣期间底吹氩气的流量为500~600NL/min，其余时间底吹氩气的流量为150~250NL/min。

在该实施方式中，在RH真空精炼工序中，将LF精炼炉所出的钢水吊运至RH真空炉进行真空精炼。例如，参图2所示，LF精炼炉所出的钢水通过钢包20吊运至RH真空炉处。

所述RH真空炉的真空室10的真空排气管路中依序设置第一级蒸汽泵E1、第二级蒸汽泵E2、第三级蒸汽泵E3、第四级蒸汽泵E4、两级水循环泵W1&W2。

在钢水运至RH真空炉后，1min内打开两级水循环泵W1&W2，将真空度维持在200mbar以上，并将提升气体流量维持在80~100Nm³/h，处理3~5min；之后，按顺序打开第四级蒸汽泵E4、第三级蒸汽泵E3、第二级蒸汽泵E2、第一级蒸汽泵E1，并将提升气体流量提高到150~200Nm³/h，在真空度降至1.5mbar以下之后，持续处理10~15min；然后关闭第三级蒸汽泵E3、第二级蒸汽泵E2、第一级蒸汽泵E1，将真空度调整到50mbar以上，之后处理5min以上，这期间提升气体流量维持不变，也即保持150~200Nm³/h，最后破空、出钢。

其中，参图2，所述的提升气体可通过提气管11通入，该提气管11连通于真空室10下方的上升管32中。

如此，先采用高压力（具体例如在200mbar以上）、低提升气体流量（具体例如提升气体流量维持在80~100Nm³/h），再采用深真空（具体例如1.5mbar以下）、高提升气体流量（具体例如提升气体流量为150~200Nm³/h），最后再用较高压力（具体例如50mbar以上）继续处理，这样的方式，使得先控制低循环量来处理钢水，促进夹杂物上浮的同时，减少对耐材的侵蚀，再采用深真空高循环量来处理钢水，从而快速以及更强的去除夹杂物（也即除氧），最后再降低循环量，从而减少耐材侵蚀所引入的夹杂物的同时，大量带走夹杂物，综上来控制总氧含量，提高钢水的纯净度，进而保证最终低温钢的低温性能。

进一步地，一实施方式中，参图3，在真空度降至500mbar之后，从靠近真空室10下方的下降管31的区域S1处喂入钙线1.0~1.5m/t且喂线速度4~6m/s。如此，通过向钢水中喂入钙线，利用Ca来进行进一步脱氧，并且改善夹杂物的成分，从而进一步提升钢水的纯净度。

而作为一种更优选的变化实施方式，在真空度降至1.5mbar以下之后，持续处理10~15min期间，从靠近真空室10下方的上升管32的区域S2处向钢水中喂入钙线0.5~1.0m/t且喂线速度1~1.5m/s。

其中，所述钙线的内部为Ca含量在95%以上的钝化金属钙粉，外层为外径8~10mm、厚度1~2mm的铁皮。

如此，在临近上升管32的区域S2喂钙线的实施方式，结合低喂线速度+薄铁皮，使得Ca能够喂入钢水的中上部并快速地和钢水中的O元素接触来形成夹杂物，这一大部分Ca元素快速地从上升管32随钢水抽入真空室10内部，从而实现快速脱氧，而剩余的少部分Ca元素则可以溶入钢包20的钢水中，参与钢水脱氧循环，经发明人研究意外地发现，这种方式的脱氧效果超出在临近下降管31的区域S1喂入钙线的方式，例如可以比在区域S1喂入钙线的方式进一步降低T.O含量2~5ppm。

其中，所述钙线的铁皮的化学成分以质量百分比计包括：Al:0.005~0.035%、Si:0.2~0.4%、Mn:0.3~0.5%、P≤0.001%、S≤0.003%，其余为Fe和不可避免的杂质。

此处，区域S1和区域S2的分割面M，以其中各个位置与上升管32的最小距离、与下降管31的最小距离的大小关系而定。例如，区域S1中的任意一个位置点，与上升管32的最小距离大于与下降管31的最小距离；区域S2中的任意一个位置点，与上升管32的最小距离小于与下降管31的最小距离；分割面M上的任意一个位置点，与上升管32的最小距离等于与下降管31的最小距离。而换个角度讲，分割面M为上升管32和下降管31的对称面（或称镜像面）。

将所述RH真空精炼工序的出钢钢水吊至所述板坯连铸机的平台上静置10min以上，即可得到用于浇注来制备所述坯料的钢水。

换一个角度讲，也即，所述RH真空精炼工序的出钢钢水的化学成分以质量百分比计包括：C:0.03~0.10%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.5~0.9%、Ni:0.4~10.0%、Al:0.015~0.055%、Cu≤0.015%、Mo≤0.010%、Cr≤0.015%、T.O≤10ppm、P≤0.005%、S≤0.002%、N≤0.002%、H≤1.5ppm，其余为铁和不可避免的杂质。

当然，以上<炼制钢水的第一实施方式>和<炼制钢水的第二实施方式>仅为浇注所述坯料所用的钢水的冶炼方式两种具体方式，本发明不限于此，通过其它工艺路线炼制出满足要求的化学成分的钢水，同样可以采用本发明所提供的铸坯质量控制方法来生产低温钢连铸坯，并能够达成保证控制连铸坯的内部质量和表面质量的目的。

如此，与现有技术相比，本发明一实施方式的有益效果在于：一方面，在拉速v和结晶器锥度的控制基础上，结合高过热度和低熔点碱性保护渣，保护渣的熔化速率度，对坯料的皮壳具有优异的保护和润滑作用，导热效果得到保障，提升坯料的冷却均匀性；再一方面，钢水在结晶器中的冷却强度大（水量大），出结晶器之后在第1区段大幅度降低冷却强度（水量突降9/10以上），使得坯料的皮壳适当回温，而第2~4区段的水量又再次增大，从而防止回温时皮壳减薄而造成漏钢；同时，第2~4区段的水量依次递减，也即第2区段的水量＞第3区段的水量＞第4区段的水量，这样在保证避免漏钢的同时，还可以避免疲劳过冷而引起坯料在矫直、切割和堆放时出现内部裂纹；再者，从第6区段开始，对内弧和外弧的水量、边部和中部的水量进行精准调节，从而保证坯料冷却的均匀性，并防止因边部/角部过冷而产生裂纹；另一方面，通过对坯料的压下以及对压下量的分配调控，可以优化铸坯的内部质量和偏析问题，综上各个方面的结合，实现对坯料的内部质量和表面质量的全面提高，降低内部偏析和减少表面裂纹缺陷。

下面提供本发明一实施方式的所述铸坯质量控制方法的若干实施例。下面进行具体介绍。

首先，通过KR脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH真空精炼的工艺路线炼制钢水，钢水的化学成分以质量百分比计为：C:0.03~0.10%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.5~1.6%、Ni:0.4~10.0%、Al:0.015~0.055%、Cu≤0.015%、Mo≤0.50%、Cr≤0.70%、Nb≤0.035%、T.O≤10ppm、P≤0.005%、S≤0.002%、N≤0.002%、H≤1.5ppm，其余为铁和不可避免的杂质。具体通过前面介绍的<炼制钢水的第一实施方式>炼制多炉钢水A，以及通过前面介绍的<炼制钢水的第二实施方式>炼制多炉钢水B。

然后，各个实施例采用以上钢水A或钢水B，利于板坯连铸机进行全程保护浇注，得到坯料。在浇注过程中，向结晶器中开浇时中间包内的钢水总重50±2吨，稳定浇注期间中间包内的钢水总重55~60吨，钢包换包时中间包内的钢水总重50±2吨。

中间包钢水的过热度30~50℃；在浇注过程中，第一炉钢包的钢水浇注至中间包，且中间包的钢水向结晶器中开浇之前，向中间包中加入高碱度覆盖剂400~450kg；之后，从第二炉钢包的钢水向中间包中浇注开始，针对每一炉钢包的钢水（即第二炉钢包之后的每一炉钢包），向中间包中加入所述高碱度覆盖剂5~10kg和石灰粉颗粒5~10kg。所述高碱度覆盖剂的熔点1300~1450℃、碱度（即CaO/SiO₂）≥15。

另外，浇注期间，向结晶器中按照0.4~0.55kg/t添加低熔点碱性保护渣。该低熔点碱性保护渣的熔点为1100~1200℃，所含Na₂O和K₂O的质量百分数合计为8~10%，且Na₂O的占Na₂O和K₂O之和的50~80%，粒度1~3mm的质量占比96%以上。

所述坯料出结晶器之后在二冷区进行冷却，所述二冷区按照水量不同分10个区段；各个实施例的低温钢连铸坯在制备过程中的重要参数，例如所用钢水、拉速v、结晶器的锥度、结晶器的水量、第1~5区段的水量等，如表1所示。

[表1]

第6区段的内弧水量100~120NL/min、外弧水量150~170NL/min；第7和8区段的内弧中部水量分别为50~60NL/min和70~80NL/min、内弧边部水量分别为40~50NL/min和60~70NL/min、外弧中部水量分别为90~100NL/min和150~160NL/min、外弧边部水量分别为80~90NL/min和140~150NL/min；第9和10区段的内外弧中部水量均为50~60NL/min、内外弧边部水量均为40~50NL/min。

坯料在第8~10区段进行压下，第8~10区段各分配25%、25%和50%的压下量，且离开全部扇形段之后进行切割和堆垛缓冷，缓冷至200℃以下时拆垛，得到最终的低温钢连铸坯。

各个实施例的坯料厚度如表2所示，对各个实施例的连铸坯进行取样和检测，对连铸坯表面进行扒皮检查，并取铸坯低倍酸洗检测铸坯内部和表面质量，得到的检测结果如表2所示。

[表2]

接下来，本发明一实施方式还提供了一种低温钢的板材生产方法，其用于将连铸坯制备成低温钢板材成品。所述连铸坯的制备采用本发明一实施方式的铸坯质量控制方法。具体地，参图4，所述板坯生产方法包括加热、热轧、二次淬火、回火和冷却等工序。下面分别对这些工序进行详细介绍。

在所述加热工序中，将所述连铸坯送入加热炉进行加热，预热段最高温度为750~850℃，加热段最高温度为1100~1200℃，均热段最高温度为1150~1200℃，预热段时间30~40min，加热段时间35~45min，均热段保温时间65-85min。如此，通过控制升温速率低，避免坯料内外部热量不均引起的内裂纹等问题；并且，均热段采用高温、长时间保温的方式，确保坯料受热均匀，进而避免后续热轧中造成表面裂纹。

在所述热轧工序中，离开加热炉之后，将所述连铸坯热轧成厚度5~60mm的板材，开轧温度为1030~1130℃，终轧温度为800~850℃，每道次的轧制量为10~15%，板材离开轧机之后，自然空冷至200℃以下，而后进入后续的二次淬火工序。如此，通过控制轧制温度，稳定每道次压下量，控制位错变化的规律性、稳定性。

在所述二次淬火工序中，第一次淬火的温度为800~900℃，第二次淬火的温度为700~800℃。接下来，所述回火工序中，对淬火后的板材进行回火热处理；对于厚度20mm以下的板材，回火温度600~620℃；对于厚度40mm以上的板材，回火温度560~580℃；其余厚度的板材，回火温度＞580℃且＜600℃。再之后，冷却至室温，得到低温钢板材成品。

如此，精准控制淬火、回火温度，控制相变，确保奥氏体、马氏体等组织的均匀性，同时确保强度及低温韧性等性能，获得高质量的低温钢板材。例如，所得低温钢板材成品的Z向断面收缩率≥70%、板材低温冲击性能-80℃和-196℃低温冲击单值均≥245J。

进一步地，下面提供本发明一实施方式的所述板坯生产方法的若干实施例。下面进行具体介绍。

各个实施例采用的表2中的连铸坯，将所述连铸坯送入加热炉进行加热，离开加热炉之后进行热轧，而后将所得热轧板进行二次淬火和回火，最后冷却至室温，得到低温钢板材成品。各个实施例的重要参数如表3所示。

[表3]

对各个实施例的低温钢板材成品进行力学性能、低温性能和表面质量检测，结果如表4所示。

[表4]

/>

Claims (20)

1.一种低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，包括，

采用钢水的化学成分以质量百分比计为：C:0.03~0.10%、Si:0.15~0.35%、Mn:0.5~1.6%、Ni:0.4~10.0%、Al:0.015~0.055%、Cu≤0.015%、Mo≤0.50%、Cr≤0.70%、Nb≤0.035%、T.O≤10ppm、P≤0.005%、S≤0.002%、N≤0.002%、H≤1.5ppm，其余为铁和不可避免的杂质；

将所述钢水采用板坯连铸机进行浇注，得到厚度220mm或320mm、宽度1500~2300mm的坯料；中间包钢水的过热度30~50℃，结晶器采用熔点为1100~1200℃的低熔点碱性保护渣，拉速v为1.05~1.35m/min，结晶器的锥度1.05~1.2%；

所述坯料出结晶器之后在二冷区进行冷却，所述二冷区按照水量不同分10个区段；第1区段的水量是结晶器的水量的1/10以下，第2~4区段的水量大于第1区段的水量且依次递减，第5区段的水量小于第1区段的水量，第6区段的内弧水量小于外弧水量，第7~10区段的内外弧边部水量小于内外弧中部水量；

坯料在第8~10区段进行压下且三个区段各分配25%、25%和50%的压下量，厚度220mm和320mm的坯料的压下量分别为3~5mm和6~8mm；

坯料离开全部扇形段之后进行切割和堆垛缓冷，得到低温钢连铸坯。

2.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，根据拉速v的变化调整结晶器的锥度、结晶器的水量以及第1至5区段的水量。

3.根据权利要求2所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，当拉速v在1.20m/min以下时，结晶器的锥度1.1~1.2%；否则，结晶器的锥度1.05~1.15%。

4.根据权利要求2所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，当拉速v在1.20m/min以下时，结晶器的宽侧水量3600~3900NL/min、窄侧水量390~420NL/min；否则，结晶器的宽侧水量3900~4100NL/min、窄侧水量420~450NL/min；

第1至5区段的内外弧具有对应拉速v=1.05m/min的标准水量以及对应于拉速v＞1.05m/min的增强水量，所述增强水量为标准水量与增量水量ΔT=T×floor((v－1.05m/min)/0.05m/min)之和，T取值5~10NL/min。

5.根据权利要求4所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，第1至5区段的内外弧的对应拉速v=1.05m/min的标准水量分别为250~290NL/min、575±25NL/min、525±25NL/min、475±25NL/min、175±25NL/min；

第1区段的窄侧水量40~60NL/min。

6.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，第6区段的内弧水量100~120NL/min、外弧水量150~170NL/min；

第7和8区段的内弧中部水量分别为50~60NL/min和70~80NL/min、内弧边部水量分别为40~50NL/min和60~70NL/min、外弧中部水量分别为90~100NL/min和150~160NL/min、外弧边部水量分别为80~90NL/min和140~150NL/min；第9和10区段的内外弧中部水量均为50~60NL/min、内外弧边部水量均为40~50NL/min。

7.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述低熔点碱性保护渣的Na₂O和K₂O的质量百分数合计为8~10%，且Na₂O的占Na₂O和K₂O之和的50~80%。

8.根据权利要求7所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述低熔点碱性保护渣的碱度为1.2~1.6，其化学成分以质量百分数计包括：Al₂O₃:2~5%、MgO:1~3%、Fe₂O₃:0.6~1.5%、F:8~10%、C:4~6%、H₂O≤0.2%。

9.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述低熔点碱性保护渣的粒度1~3mm的质量占比96%以上。

10.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，结晶器的低熔点碱性保护渣的消耗量为0.4~0.55kg/t。

11.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，中间包采用高碱度覆盖剂，所述高碱度覆盖剂的熔点1300~1450℃、碱度≥15。

12.根据权利要求11所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述高碱度覆盖剂的化学成分以质量百分数计包括：Al₂O₃:33~36%、MgO:4~6%、Fe₂O₃:1~2%、C≤1%、H₂O≤0.2%。

13.根据权利要求11所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，在浇注过程中，第一炉钢包的钢水浇注至中间包，且中间包的钢水向结晶器中开浇之前，向中间包中加入所述高碱度覆盖剂400~450kg；之后，从第二炉钢包的钢水向中间包中浇注开始，针对每一炉钢包的钢水，向中间包中加入所述高碱度覆盖剂5~10kg和石灰粉颗粒5~10kg。

14.根据权利要求13所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述石灰粉颗粒的粒度1~3mm的质量占比90%以上，CaO的质量占比95%以上。

15.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，在浇注过程中，向结晶器中开浇时中间包内的钢水总重50±2吨，稳定浇注期间中间包内的钢水总重55~60吨，钢包换包时中间包内的钢水总重50±2吨。

16.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，全部扇形段分为依次的弧形区、矫直区和水平区，坯料在矫直区的表面温度≥950℃，离开全部扇形段时的温度≥750℃，在切割完成之后的表面温度≥650℃。

17.根据权利要求1所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，所述板坯连铸机具有二冷电磁搅拌设备，在浇注过程中，所述二冷电磁搅拌设备的功率6~8Hz、电流200~400A。

18.根据权利要求1至17任一项所述的低温钢的铸坯质量控制方法，其特征在于，所得低温钢连铸坯的中心碳偏析1.0级以下，表面裂纹≤1.5mm。

19.一种低温钢的板材生产方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1至17任一项所述的铸坯质量控制方法制备连铸坯；

将所述连铸坯送入加热炉进行加热，预热段最高温度为750~850℃，加热段最高温度为1100~1200℃，均热段最高温度为1150~1200℃，预热段时间30~40min，加热段时间35~45min，均热段保温时间65-85min；

离开加热炉之后，将所述连铸坯热轧成厚度5~60mm的板材，开轧温度为1030~1130℃，终轧温度为800~850℃，每道次的轧制量为10~15%；

对热轧所得板材自然空冷至200℃以下后，进行二次淬火；第一次淬火的温度为800~900℃，第二次淬火的温度为700~800℃；

对淬火后的板材进行回火热处理；对于厚度20mm以下的板材，回火温度600~620℃；对于厚度40mm以上的板材，回火温度560~580℃；其余厚度的板材，回火温度＞580℃且＜600℃；

冷却至室温之后，得到低温钢板材成品。

20.根据权利要求19所述的低温钢的板材生产方法，其特征在于，所得低温钢板材成品的Z向断面收缩率≥70%、板材低温冲击性能-80℃和-196℃低温冲击单值均≥245J。