CN101036939A - 含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法 - Google Patents

含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，该方法不仅能有效地消除连铸坯表面及皮下角横裂纹缺陷，同时还能消除连铸坯表面纵裂纹和表面横裂纹缺陷。该方法综合运用下述技术措施：预先设定结晶器冷却水量，宽面冷却水量3000～3050L/min，窄面水量设定为360～365L/min；提高铸机拉速，铸机拉速稳定在0.8～1.5m/min，振动频率140～210Hz；连铸拉速开浇后迅速向结晶器内加入保护渣，保护渣的碱度为1.0～1.40，熔点为1100～1160℃，1300℃时的粘度为0.10～0.40Pa·s；减少二冷段铸坯冷却水用量，静态或动态的调整方法将连铸比水量控制在0.55～0.60L/kg。

Description

含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法
技术领域
本发明涉及一种连铸板坯的质量控制方法，特别涉及一种含钒高氮钢连铸板坯表面及皮下质量控制方法。
背景技术
含钒高氮高强耐候钢钢种成分中Cu、Cr、Ni、Al、V、N元素的含量较高，碳含量位于包晶反应区。在连铸生产碳含量位于包晶反应区的钢种时，铸坯易产生表面裂纹，而钢中加入的Cu、Cr、Ni等成分使该钢种的裂纹敏感性更强，同时加入的Al、V、N等成分在连铸生产过程中，因高温下固溶的Al、V在温度降低时以AlN、V(CN)形式在奥氏体晶界呈动态析出或静态析出，进一步增加了裂纹敏感性。直弧型板坯连铸机铸坯在弯曲区域，铸坯内弧侧和外弧侧分别受到压应力和张应力，而在矫直区域，铸坯内弧侧和外弧侧分别受到张应力和压应力，尤其铸坯在张应力作用下，因振痕的缺口效应产生应力集中，加速了裂纹的形成和扩展。因此，采用直弧型板坯连铸机生产含钒高氮高强耐候钢不仅铸坯表面易产生纵裂纹、铸坯皮下易产生网状裂纹，而且铸坯角部极易产生角横裂。由于铸坯上产生的角横裂纹在生产中无法清理，带缺陷轧制后，产品表面边部会产生起层缺陷，使产品合格率仅达到40～70％。因此，生产合格的铸坯是生产优质含钒高氮高强耐候钢的关键环节，而研究开发与含钒高氮高强耐候钢相适应的连铸工艺是提高铸坯质量的核心技术。
《钢铁》杂志1998年1月(第33卷第1期第22～25页，减少含铌、钒、钛微合金化钢连铸板坯角横裂纹的研究，王新华，王文军，刘新宇等著)报道了通过提高恒拉速率、液面自动控制投入率和铸机对弧精度，并根据钢的高温延塑性特点采用合理的二冷工艺，宝钢含铌、钒、钛微合金化钢连铸坯角横裂发生率显著减少，角横裂指数由19.2减少到3.0。《首钢科技》杂志2006年4月(第2期第19～21页，含钒船板钢板坯角部横裂纹的产生原因及改进措施，麻庆申，姜中行，徐莉等著)报道了首钢通过采用低过热度浇铸，过热度低于25℃，保持拉速和结晶器液面稳定，减少二冷配水量，降低冷却强度，适当提高拉速，高强船板钢板坯角部横裂发生率由11.80％降至0.10％以下。
在上述研究中所报道的钢种氮含量较低([N]＝0.0028％～0.0042％)，且不含铜、镍、铬合金元素，裂纹敏感性低于含钒高氮高强耐候钢。报道中采取的“提高拉速和降低连铸二次冷却强度”工艺未与连铸结晶器锥度、结晶器保护渣、结晶器冷却制度结合起来，而影响结晶器传热的因素，如连铸拉速、结晶器铜板锥度、结晶器保护渣、结晶器冷却制度是相互关联的，必须使四者与连铸钢种成分相适应才能达到结晶器内铸坯均匀传热的效果，起到提高铸坯表面质量的作用，因此，对含钒高氮高强耐候钢仅仅从提高连铸拉速、改善二冷传热方式是难以消除连铸板坯角部横裂纹缺陷。目前，解决含钒高氮高强耐候钢铸坯角部横裂纹、横裂纹和网状裂纹缺陷的工艺尚未见报道。由上述研究可见，目前研究的微合金化铸坯表面质量控制仅仅局限于不含铜、镍、铬的低氮钢铸坯表面角横裂纹，这些研究在含钒高氮高强耐候钢铸坯表面及皮下角部横裂纹缺陷的控制方面，难以发挥较大作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含钒高氮钢连铸板坯角部横裂纹控制方法，通过该控制方法不仅能有效地消除连铸坯表面及皮下角横裂纹缺陷，同时还能消除连铸坯表面纵裂纹和表面横裂纹缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是该方法综合运用下述技术措施：①预先设定结晶器冷却水量，宽面冷却水量3000～3050L/min，窄面水量设定为360～365L/min；②提高铸机拉速，铸机拉速稳定在0.8～1.5m/min，振动频率140～210Hz；③连铸拉速开浇后迅速向结晶器内加入连铸保护渣，连铸保护渣的碱度为1.0～1.40，熔点为1100～1160℃，1300℃时的粘度为0.10～0.40Pa·s；④减少二冷段铸坯冷却水用量，静态或动态的调整方法将连铸比水量控制在0.55～0.60L/kg。
本发明的有益效果是，不仅能有效地消除含钒高氮钢连铸坯表面及皮下角部横部裂纹缺陷，同时还能消除其表面纵裂纹和表面横裂纹缺陷，以及表面及皮下网状裂纹和横裂纹缺陷；可对含钒高氮钢连铸坯实施热送热装工艺，以减轻高强耐候钢“铜脆”缺陷；可减少含钒高氮钢连铸坯清理损失，提高金属收得率；可消除因连铸板坯原始缺陷引起的含钒高氮钢成品起层缺陷。该控制方法同样适用于其他耐候钢、高氮钢等连铸生产易产生角部横裂纹的钢种。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法主要是通过预先设定结晶器冷却水量、向结晶器内加入保护渣、提高铸机拉速和减少二冷段铸坯冷却水用量等技术措施的综合运用来控制含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹。各技术措施具体如下：
1.预先设定结晶器冷却水量
宽面冷却水量3000～3050L/min，窄面水量设定为360～365L/min。从而将结晶器宽面和窄面热流密度分别控制在1250～1550kW/m2和1000～1350kW/m2，结晶器窄面与宽面的热流比为0.80～0.88。结晶器锥度由以前的1.25％/m调整至1.10％/m。
2.提高铸机拉速
铸机拉速稳定在0.8～1.5m/min，振动频率140～210Hz，将铸坯振痕深度减小至1.0mm以下，并将结晶器出口的铸坯表面温度提高至1050～1150℃。
3.连铸拉速开浇后迅速向结晶器内加入连铸保护渣
连铸保护渣的碱度(CaO/SiO2)为1.0～1.40，熔点为1100～1160℃，1300℃时的粘度为0.10～0.40Pa·s。连铸保护渣的消耗量控制在0.55～0.65kg/t，进一步地将铸坯振痕深度控制在0.8mm以内。
连铸保护渣可以是预熔渣或机械混合渣，产品为喷雾造粒生产的空心颗粒渣。并按重量百分比包含以下主要成分：CaO 28～38％、SiO2 26～36％、Al2O3≤10％、MgO≤8％、Na2O 5～15％、F- 2～12％，其中：CaO可以由预熔渣、硅灰石、水泥孰料等含CaO的材料配入；SiO2可以由预熔渣、硅灰石、水泥孰料、石英砂、长石等含SiO2的材料配入；Al2O3可以由预熔渣、铝矾土、水泥孰料、白泥等含Al2O3的材料配入；MgO可以由预熔渣、镁砂等含MgO的材料配入；Na2O可以由预熔渣、Na2CO3等含Na2O的材料配入；F-可以由预熔渣、CaF2(萤石)等含F-的材料配入。
4.减少二冷段铸坯冷却水用量(连铸比水量)
静态或动态的调整方法将连铸比水量控制在0.55～0.60L/kg。述二冷段，铸坯表面温度990～1020℃，铸坯表面最大回热速率≤30℃/m，最大温降速率≤20℃/m。
所述含钒高氮钢的成分中按重量百分比：V 0.02～0.15％，N 0.01～0.03％。
实施例1：
该实施例是运用本发明的控制方法来控制YQ450NQR1牌号的高强耐候乙字钢铸坯网状裂纹缺陷，YQ450NQR1高强耐候钢化学组分见表1。
在连铸生产时，在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为3000L/min，窄面水量设定为360L/min，开浇后迅速向结晶器内推入碱度(CaO/SiO2)为1.35、熔点为1100℃、1300℃的粘度为0.10Pa·s的结晶器保护渣，并在较短时间内将铸机拉速提高、稳定至1.5m/min，此时铸机振动频率达到210Hz，同时将二冷段铸坯冷却水用量(连铸比水量)设定为0.60L/kg。应用时保护渣的消耗量测定为0.55kg/t，结晶器出口处铸坯表面温度达到1120℃，二冷区铸坯表面温度1020℃，最大回热速率30℃/m，最大温降速率20℃/m。浇铸完毕后，对生产的铸坯进行表面和皮下质量检验，检验表明铸坯振痕深度≤0.8mm，铸坯表面无纵裂纹、角部横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见起层缺陷，成品合格率达100％。
表1--YQ450NQR1高强耐候钢化学组分
  C   Si   Mn   P   S   Cu   Cr   Ni   V   Als   N
  0.11～0.14   0.30～0.50   1.25～1.40   0.012～0.020   0.005～0.010   0.20～0.30   0.20～0.30   0.15～0.25   0.08～0.15   0.03～0.08   0.018～0.025
实施例2：
该实施例是运用本发明的控制方法来控制为Q450NQR1牌号的高强耐候钢铸坯网状裂纹缺陷，Q450NQR1高强耐候钢的化学组分见表2。
在连铸生产前将将结晶器宽面冷却水量设定为3050L/min，窄面水量设定为365L/min，二冷段铸坯冷却水用量(连铸比水量)设定为0.55L/kg。开浇后迅速向结晶器内推入碱度(CaO/SiO2)为1.20、熔点为1120℃、1300℃的粘度为0.20Pa·s的结晶器保护渣，并在较短时间内将铸机拉速提高、稳定至1.2m/min，此时铸机振动频率达到180Hz，应用时保护渣的消耗量测定为0.60kg/t，结晶器出口处铸坯表面温度达到1080℃，二冷区铸坯表面温度1000℃，最大回热速率28℃/m，最大温降速率18℃/m。浇铸完毕后，对生产的铸坯进行表面和皮下质量检验，检验表明铸坯振痕深度≤0.8mm，铸坯表面无纵裂纹、角部横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见起层缺陷，成品合格率达到100％。
表2--Q450NQR1高强耐候钢的化学组分
  C   Si   Mn   P   S   Cu   Cr   Ni   V   Als   N
  0.06～0.09   0.37～0.48   0.84～1.00   0.010～0.016   0.002～0.008   0.26～0.32   0.45～0.55   0.21～0.28   0.06～0.10   0.02～0.06   0.013～0.018
实施例3：
该实施例是运用本发明的控制方法来控制YQ450NQR1牌号的高强耐候乙字钢铸坯网状裂纹缺陷，YQ450NQR1高强耐候钢化学组分见表1。在连铸生产时，在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为3025L/min，窄面水量设定为362L/min，同时将二冷段铸坯冷却水用量(连铸比水量)设定为0.58L/kg。开浇后迅速向结晶器内推入碱度(CaO/SiO2)为1.0、熔点为1160℃、1300℃的粘度为0.40Pa·s的结晶器保护渣，并在较短时间内将铸机拉速提高、稳定至0.8m/min，此时铸机振动频率达到140Hz，应用时保护渣的消耗量测定为0.65kg/t，结晶器出口处铸坯表面温度达到1050℃，二冷区铸坯表面温度990℃，最大回热速率25℃/m，最大温降速率15℃/m。浇铸完毕后，对生产的铸坯进行表面和皮下质量检验，检验表明铸坯振痕深度≤0.8mm，铸坯表面无纵裂纹、横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见起层缺陷。

Claims (7)

1.含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是该方法综合运用下述技术措施：
①预先设定结晶器冷却水量，宽面冷却水量3000～3050L/min，窄面冷却水量设定为360～365L/min；
②提高铸机拉速，铸机拉速稳定在0.8～1.5m/min，振动频率140～210Hz；
③连铸拉速开浇后迅速向结晶器内加入保护渣，连铸保护渣的碱度为1.0～1.40，熔点为1100～1160℃，1300℃时的粘度为0.10～0.40Pa·s；
④减少二冷段铸坯冷却水用量，静态或动态的调整方法将连铸比水量控制在0.55～0.60L/kg。
2.如权利要求1所述的含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是：所述结晶器的锥度在线设定为1.10％/m。
3.如权利要求1或2所述的含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是：所述结晶器宽面和窄面热流密度分别控制在1250～1550kW/m2和1000～1350kW/m2，结晶器窄面与宽面的热流比为0.80～0.88。
4.如权利要求1所述的含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是：所述二冷段，铸坯表面温度990～1020℃，铸坯表面最大回热速率≤30℃/m，最大温降速率≤20℃/m。
5.如权利要求1所述的含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是：所述连铸保护渣的消耗量控制在0.55～0.65kg/t。
6.如权利要求1或5所述的含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是：所述连铸保护渣按重量百分比包含以下主要成分
CaO：28～38％、SiO2：26～36％、Al2O3：≤10％、MgO：≤8％、Na2O：5～15％、F-：2～12％。
7.如权利要求1所述的含钒高氮钢连铸板坯角横裂纹控制方法，其特征是：所述含钒高氮钢的成分中按重量百分比
V：0.02～0.15％，N：0.01～0.03％。
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