CN102794423A - 一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板坯连铸高碳高锰耐磨钢的生产方法，包括电炉初炼工序，钢包炉精炼工序、钢包浇铸工序和中间包板坯连铸工序；中间包板坯连铸工序包括：使中间包内的钢液进入结晶器内，同时结晶器有规则的振动使钢液逐步下移，在下移的过程中，在二冷段通过搅拌、冷却，逐渐凝固成板连铸高碳高锰耐磨钢；中间包内钢液的过热度控制在20-35℃内；在200*1100～1300mm断面，连铸拉速控制在0.5-0.70m/min，在150*1100～1300mm断面，拉速控制在0.80～1.00m/min。本发明的板坯连铸生产方法适合于一般高碳高锰钢的，相对于模铸，收得率大大提高，降低了生产成本，增强了企业的竞争力。

Description

一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及冶金行业合金钢冶炼-浇铸领域，具体涉及高碳高锰耐磨钢的浇铸生产方法。

背景技术

高锰耐磨钢板已广泛用于机械设备的耐磨衬板等容易被强冲击磨损的部位。国外耐磨机械的衬板、护板早已淘汰铸件，而采用高锰耐磨钢Mn13轧制钢板。高锰耐磨钢Mn13热轧钢板以其优良的耐磨性能，广泛用于抛丸机、球磨机、粉碎机、保险柜、防弹车等易被强冲击磨损的部位，已在造船、汽车、机械、发电、水泥、矿山、煤炭等外资、合资企业中高端用户中得到普遍应用，已成为新一代耐磨钢选材的必然发展趋势。

由于Mn13含碳、锰量高，合金比例大，液相线温度低，固液相线差异性比较大等特性，造成连铸工艺控制比较困难，连铸生产的可浇性不强，浇铸难度比较大，国内目前普遍使用模铸进行生产，少数厂家虽连铸成功，但在热轧环节出现因裂纹等缺陷而报废。

由于该钢种系高碳高锰钢，生产过程中有碳化物析出及热应力集中这两个主要问题，国内各大厂家均进行了大量连铸生产试验，因无法解决这两个问题而不再进行生产。目前该钢种国内主要由太钢采用电炉+LF+模铸+热轧的生产工艺进行生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用板坯连铸来生产高碳高锰耐磨钢(Mn13)的方法，确保板坯连铸高锰耐磨钢(Mn13)的表面无纵向裂纹和重皮等缺陷。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，包括电炉初炼工序，钢包炉精炼工序和钢包浇铸工序，

所述钢包浇铸工序后，进行中间包板坯连铸工序；

所述中间包板坯连铸工序包括：使中间包内的钢液进入结晶器内，同时结晶器有规则的振动使钢液逐步下移，在下移的过程中，在二冷段通过搅拌、冷却，逐渐凝固成板连铸高碳高锰耐磨钢；

所述中间包内的钢液的过热度控制在20-35℃内；

在200*1100～1300mm断面，连铸拉速控制在0.5-0.70m/min，在150*1100～1300mm断面，连铸拉速控制在0.80～1.00m/min。

本发明如果过热度超过35℃，钢坯表面产生纵向裂纹和重皮缺陷；过热度低于20℃：易引起水口冻结，迫使浇铸中断；拉速过快：连铸坯不能均匀冷却，高碳高锰钢收缩系数大，容易产生纵向裂纹；拉速过慢：影响连铸机生产能力。所以连铸拉速控制在以上数值。

根据本发明所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，较好的是，对于中间包浇入结晶器中的钢液，采用浸入式水口保护。其目的是使高温钢水始终与大气隔离。

在一个优选的实施方案中，所述结晶器中的钢液用保护渣覆盖。用保护渣覆盖可以进一步使高温钢水始终与大气隔离。

在另一个优选的实施方案中，所述冷却采用冷却水进行。进一步地，在200*1100～1300mm断面，宽面冷却水流量2100-2400L/分钟，窄面冷却水流量280-330L/分钟；在150*1100～1300mm断面，宽面冷却水流量2500-2900L/分钟，窄面冷却水流量200-300L/分钟。

优选的是，所述二冷强度控制在0.1-0.6L/kg。控制在该二冷强度内可以使连铸坯的表面质量更好，二冷强度过大，连铸坯表面易出现纵向裂纹。

本发明提供一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，这种方法通过采用精确的钢水过热度、选择合理的二冷制度、连铸拉坯速度，从而生产无表面纵裂纹和重皮缺陷的板坯连铸高碳高锰耐磨钢(Mn13)。

本发明提供的板坯连铸高碳高锰耐磨钢(Mn13)的生产方法，采用二步法的冶炼-连铸工艺流程，40吨以上的交流电炉初炼(EBT出钢，添加精炼渣料、各种必需的铁合金、增碳剂和铝脱氧剂)→相应吨位的钢包炉精炼(底吹氩)→钢包浇铸--中间包板坯连铸高碳高锰耐磨钢(150/200*1100～1300mm断面)。

第一步，在40吨以上的直流电炉中进行初炼钢液的低磷化，将钢中的残余磷含量降至0.015％以下(如果钢中的残余磷含量大于0.015％，则增加晶界偏聚和富集并加剧液析碳化物的生成，而且能加剧奥氏体化时的二次碳化物的析出)。

(1)在40吨以上的交流电炉中(如果其容量小于40吨，那么，电炉出钢时，电炉中的氧化渣不易被挡住而进入钢包中使钢液中的残余磷含量增高)，通过通入交流电流和输入氧气，使装入的炉料熔化变成1600～1620℃温度范围内的钢液；

(2)间歇流出氧化性炉渣(例如，CaO≥20％；FeO≥30％；SiO2≥7％；MnO≤10％；MgO≤10％)及补充不大于8公斤/吨钢的石灰(如果石灰用量大于8公斤/吨钢，则在使钢中的残余磷含量降至0.005％以下的前提下，每炉钢液的冶炼时间延长10分钟以上，电耗增加5％以上)；

(3)向钢液中输入20～40立方米/吨钢的氧气(氧气供应量小于20立方米/吨钢使钢中的残余磷含量在0.010×10^-6以上，大于40立方米/吨钢使冶炼时间延长10～15分钟，钢铁料消耗增加1～2％)；

第二步，在交流式钢包精炼炉(容量与直流电炉相匹配)上，进行精炼钢液的低氧、低硫化，使精炼钢液的氧含量、硫含量降到10×10-6、0.005％以下：

(1)盛接钢液的钢包耐火材料是Al₂O₃-MgO-C石专，渣线为MgO-C石专。

(2)在交流电炉出钢的同时，在盛接钢液的钢包内，添加渣料、合金、增碳剂和1～3公斤/吨钢的纯铝脱氧剂。

(3)在交流式钢包精炼炉上，通入电压在240伏以下、电流在20000～35000安倍之间的交流电流。

(4)钢包底部吹入氩气，底吹氩强度分别控制在0.2～0.3MPa。底吹氩强度过大，导致钢渣反应、钢液对钢包耐火材料的冲刷严重，使渣中或耐火材料中的氧化物、硫化物进入钢液而使钢中氧含量、硫含量增加。底吹氩强度过小，钢液温度和成分以及钢渣反应都不均匀和充分，导致钢液的脱氧及其夹杂物不能充分上浮，合金化元素在钢中分布不均匀。

(5)钢液温度控制在1500～1630℃。使钢液之上的固体渣料熔化成液态，一边使钢液和炉渣均匀化，一边通过热交换和钢包底部的氩气气泡的不断沸腾上升，使钢渣之间发生化学反应，同时，钢中的脱氧反应及其产物不断吸附上升，达到钢液脱氧和脱硫的目的。

(6)精炼钢液冶炼时间在40分钟以上。如果时间小于40分钟，导致：钢液之上的固体渣料有可能无法完全熔化成液态；钢液中的固态合金及其他材料在钢液中分布不均匀；钢液的脱氧不完全，其脱氧产物无法充分上浮到炉渣中去，使钢中氧含量不可能达到10×10^-6以下；

第三步，将钢包内的钢液浇进盛钢量16吨的T型中间包，T型中间包中使用前完全清理、内表面为耐火涂层且不得有裂缝。(盛钢量过小，钢中大颗粒夹杂上浮时间不够，易产生卷渣。)其浇铸速度为1.5～2.5吨钢液/分钟。(浇铸速度过快，钢液溢出中间包；浇铸速度太慢，钢液流动不稳定，降低连铸拉速，使浇铸时间延长，钢液的二次氧化程度增加，不利于控制钢中氧含量)。对钢包中钢液浇入到中间包的液流，采用吹氩密封长水口加以保护，以达到高温钢水始终与大气隔离。同时，对中间包中的钢液，用保护渣覆盖，以达到高温钢水始终与大气隔离。

第四步则为中间包板坯连铸高碳高锰耐磨钢(150/200*1100～1300mm断面)，是本发明的主要发明点所在。150/200mm是指板坯厚度，1100～1300mm指板坯宽度。以上第一步、第二步和第三步为已有的技术。

和现有技术相比，本发明具有下列优点：

1、连铸生产高碳高锰钢(Mn13)相对于模铸生产，收得率大大提高，提高了产能，降低了生产成本；

2、装备和工艺通用性强：不须另添加专用设备；其工艺适合于一般高碳高锰钢的生产；

3、工艺适用性广：适合于般高碳高锰钢的生产。

用板坯连铸的方法生产高锰钢板材，一方面可以替代进口，引领市场，填补国内空白；另一方面，由于高锰钢特殊性质所导致的生产中的难度的克服，可以提高企业的综合竞争力，同时也为以后进一步生产高碳钢、高锰钢等热轧板材产品积累宝贵的生产研发经验。

具体实施方式

实施例1

采用板坯连铸的生产方法生产高碳高锰钢：

其工艺流程为：40吨以上的交流电弧炉(EBT出钢，添加精炼渣料、各种必需的铁合金、增碳剂和铝脱氧剂)→相应吨位的钢包炉精炼(底吹氩)→相应吨位的真空炉脱气→钢包浇铸--中间包连铸Mn13板坯(150×1100mm)。

第一步，在交流电炉中，通入交流电流和输入氧气，使装入的炉料熔化变成1580℃温度范围内的钢液，向钢液中输入29立方米左右/吨钢的氧气，间歇流出氧化性炉渣及补充不大于8公斤/吨钢的石灰。出钢前测温1620℃。

第二步，(1)盛接钢液的钢包准备：盛接钢液的钢包耐火材料是Al₂O₃-MgO-C石专，渣线为MgO-C石专；钢包使用前完全清理，内表面不得有冷钢和残渣；在交流电炉出钢的同时，在盛接钢液的钢包内，添加渣料、合金、增碳剂和2公斤/吨钢的纯铝脱氧剂。渣料成分：80％～90％石灰(CaO大于80％)；合金包括：含纯硅15公斤/吨钢的硅铁，80～110公斤/吨钢的碳锰铁合金，增碳剂是7公斤/吨钢的焦炭(含碳量在80％以上)；脱氧剂是SiFe粉C粉2公斤/吨钢。(2)在40吨交流式钢包精炼炉上，通过通入交流电流(电压在240伏以下，电流在20000A～35000A之间)和钢包底部吹入强度为0.25MPa的氩气。将钢液的温度控制在1580℃，使钢液之上的固体渣料熔化成液态，一边使钢液和炉渣均匀化，一边通过热交换和钢包底部的氩气气泡的不断沸腾上升，使钢渣之间发生化学反应，同时，钢中的脱氧反应及其产物不断吸附上升，达到钢液脱氧的目的，从而在55分钟之内，使钢液的氧降到8×10^-6，硫含量0.002％，

第三步，将钢包内的钢液浇进使用前完全清理、内表面为耐火涂层且不得有裂缝的盛钢量在16吨的T型中间包中，其浇铸速度为2吨钢液/分钟。

第四步，立式板坯连铸，通过结晶器内的引锭头使中间包内的钢液进入到结晶器内，同时由结晶器的有规则的振动使钢液在逐步下移的过程中，在零号段电磁搅拌器的搅拌、二冷段的冷却水的冷却下，逐步凝固成150*1100mm连铸板坯。中间包内的钢液的过热度控制在20-25℃内；在200*1100～1300mm断面，连铸拉速控制在0.5-0.70m/min，在150*1100～1300mm断面，连铸拉速控制在0.80～1.00m/min。

实施例2

在第四步板坯连铸工序中，对于中间包浇入结晶器中的钢液，采用浸入式水口保护。其他同实施例1.

实施例3

在第四步板坯连铸工序中，对于中间包浇入结晶器中的钢液，采用浸入式水口保护，并用保护渣覆盖结晶器中的钢液。其他同实施例1.

实施例4

在第四步板坯连铸工序中，对于中间包浇入结晶器中的钢液，采用浸入式水口保护。二冷强度控制在0.1-0.6L/kg.

其他同实施例1.

实施例5

在第四步板坯连铸工序中，中间包内的钢液的过热度控制在30-35℃内.在200*1100～1300mm断面，宽面冷却水流量2100-2400L/分钟，窄面冷却水流量280-330L/分钟；在150*1100～1300mm断面，宽面冷却水流量2500-2900k/分钟，窄面冷却水流量200-300L/分钟。

本发明的板坯连铸生产方法适合于一般高碳高锰钢的生产，相对于模铸生产，收得率大大提高，提高了产能，降低了生产成本，增强了企业的竞争力。

Claims (10)

1.一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，包括电炉初炼工序，钢包炉精炼工序和钢包浇铸工序，其特征在于：

所述钢包浇注工序后，进行中间包板坯连铸工序；

所述中间包板坯连铸工序包括：使中间包内的钢液进入结晶器内，同时结晶器有规则的振动使钢液逐步下移，在下移的过程中，在二冷段通过搅拌、冷却，逐渐凝固成板连铸高碳高锰耐磨钢；所述中间包内的钢液的过热度控制在20-35℃内；

在200*1100～1300mm断面，连铸拉速控制在0.5-0.70m/min；在150*1100～1300mm断面，连铸拉速控制在0.80～1.00m/min。

2.根据权利要求1所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：对于中间包浇入结晶器中的钢液，采用浸入式水口保护。

3.根据权利要求1或2所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：所述结晶器中的钢液用保护渣覆盖。

4.根据权利要求1所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：所述冷却采用冷却水进行。

5.根据权利要求4所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：在200*1100～1300mm断面，宽面冷却水流量2100-2400L/分钟，窄面冷却水流量280-330L/分钟；在150*1100～1300mm断面，宽面冷却水流量2500-2900L/分钟，窄面冷却水流量200-300L/分钟。

6.根据权利要求1所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：所述二冷强度控制在0.1-0.6L/kg。

7.根据权利要求1所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：所述电炉初炼工序采用40吨以上的电炉；所述电炉初炼工序中钢液供氧量为20～40立方米/吨钢。

8.根据权利要求1所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：所述钢包炉精炼工序中，精炼钢液时间在40分钟以上。

9.根据权利要求1所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：所述钢包炉精炼工序中，钢包底部吹氩强度控制在0.2～0.3MPa。

10.根据权利要求1所述的一种高碳高锰耐磨钢板坯连铸的生产方法，其特征在于：在所述钢包浇铸工序中，浇铸速度为1.5-2.5吨钢液/分钟。