CN103600048B - 一种高合金不锈钢连铸开浇工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种高合金不锈钢连铸开浇工艺方法，高合金不锈钢的化学成分是：C≤0.020；Si≤1.00；Mn≤2.00；P≤0.045；S≤0.035；Cr为19.00～23.00；Mo为4.00～5.00；N≤0.100；Ni为23.00～28.00；Cu为1.00～2.00；余量为铁及不可避免的杂质；包括（1）堵引锭操作；（2）钢水出苗控制；（3）结晶器冷却；（4）钢水过热度控制。本发明解决了高合金不锈钢开浇时因为连接部位开裂、坯壳薄弱处开裂的漏钢问题，减少了生产事故的发生，提高了生产效率，极大降低了生产成本。

Description

一种高合金不锈钢连铸开浇工艺方法

技术领域

本发明涉及高合金不锈钢的连铸开浇方法，属钢铁冶金及材料制造领域。

背景技术

随着现代装备制造业及科学技术的飞速发展，对材料的抗高温、耐腐蚀性、强度等提严格要求。而高合金含量不锈钢在高温强度、抗高温氧化、抗高温蠕变性以及耐腐蚀方面具有优异性能。

这类钢在生产过程中由于合金含量高（合金含量在31.5%-62.3%之间，其中，Cr在19.5%-22.3%之间，Ni在12%-40%之间，同时还有Mo、Cu、Al、Ti等元素，其余为Fe元素）、钢水流动性差、凝固过程导热系数低等问题，导致连铸生产难度比较大，尤其是开浇漏钢事故频发，导致生产效率低、合同无法兑现、生产成本高、生产质量差。

发明内容

为了解决高合金不锈钢钢水在结晶器内的引锭材料中流通渠道不畅通、凝固后坯壳表面薄且分层，坯壳内部疏松不致密、不完整，从而导致坯壳与引锭头连接强度不足，在结晶器内的摩擦阻力和热应力作用下开裂漏钢的问题，减少生产事故，提高生产效率、产品质量和降低生产成本，本发明提供一种高合金不锈钢连铸开浇工艺方法。

高合金不锈钢的化学成分是：C≤0.020；Si≤1.00；Mn≤2.00；P≤0.045；S≤0.035；Cr为19.00～23.00；Mo为4.00～5.00；N≤0.100；Ni为23.00～28.00；Cu为1.00～2.00；余量为铁及不可避免的杂质。

高合金不锈钢的生产工艺路线为电弧炉（EAF）冶炼—氩氧精炼炉（AOD）精炼—钢包精炼炉（LF）精炼—立式板坯连铸机（VCCM）浇注。

本发明的技术方案：包括堵引锭操作，钢水出苗控制、结晶器冷却、过热度控制、开浇渣技术。

1、堵引锭操作包括下述步骤：

第一步，将弹簧4根或5根用铁丝困扎结实，规格是160mm厚的结晶器，捆4根弹簧，规格是180mm厚的结晶器捆5根弹簧；

第二步，将引锭头送入结晶器规定位置，用压缩空气吹扫干净，确保干燥、无杂物；将直径为Ф30mm的石棉绳用铁钎扎入结晶器铜板和引锭头的缝隙之间，要求扎紧扎实；

第三步，往引锭头的燕尾槽中放入两个长度是（750-800mm）的簧，将铁屑均匀铺撒在引锭头、石棉绳上，铁屑铺撒厚度控制在2-3mm；

第四步，将一块铁网板（950mm×80mm）和两块铁网板（150mm×180mm）放在引锭头上，铁网板边部距离结晶器铜板≥25mm；

第五步，将第一步中捆扎结实的弹簧放于铁网板上，堵引锭完毕。

2、钢水出苗控制

所述钢水出苗就是钢水从中间包开始进入结晶器的开始瞬间。

由于高合金不锈钢钢水流动性差，为确保坯壳完整和引锭材料中钢水通道畅通，中包开浇后的水口通钢量应遵循先大后小的原则，前期将浸入式水口的通钢量放大，以防止钢水在引锭材料缝隙中流通时温度降低凝固、流不动，堵塞钢水填充通道，导致坯头下部填充不足。待钢水淹没引锭材料后，逐步将通钢量减小，以此增加坯壳的冷却时间，提高坯壳的厚度和连接强度。

开浇时，累计出苗时间按照60s-95s控制。前期的25-35s淹没堵引锭材料，浸入式水口通钢量按0.009吨/s-0.012吨/s控制。待钢水淹没引锭材料后，加入准备好的开浇渣，同时将水口通钢量减少，按照0.005吨/s-0.006吨/s控制。

所述浸入式水口一种水口的专业名称，英文缩写为SEN。

3、结晶器冷却

由于高合金不锈钢的导热系数比较低，为确保结晶器内坯壳冷却均匀，避免形成纵裂，要求结晶器冷却强度不能过大，但为保证出结晶器下口时的坯壳厚度满足拉钢要求，结晶器冷却强度不能过小。

开浇时连铸机自动设定的拉坯速度是0.3m/min的起步拉速，结晶器冷却水进水温度要求≤36℃，宽面水流量控制在2100-2300L/min，窄面水流量控制在270-300L/min。

4 、过热度控制

通过采取理论计算和热分析相结合的手段，得出高合金不锈钢的液相线温度，在保证坯壳厚度足够抵抗拉坯阻力和热应力的前提下，尽可能提升钢水的过热度，一方面提升钢水的流动性和引锭材料填充效果，同时确保夹杂物的上浮效果。为此，在液相线的基础上，通过现场工业试验，确定钢水的过热度控制在35-55℃之间。

5、开浇渣技术

由于钢包底部散热快，包底温度偏低，进入中包后，钢水温度进一步降低，从而造成进入结晶器内部的开浇钢水温度偏低，容易造成钢水流动性不好，引锭材料填充不良，坯壳分层不完整，坯头与引锭头连接强度不足，同时，由于缺乏保护渣润滑，起步拉钢后由于摩擦阻力和应力作用，造成开裂漏钢。

在开浇出苗过程中，当钢水淹没引锭材料时，在水口两边加入开浇渣，加入量按照5-8kg/浇次控制，均分为两份，加入水口两边的吐出孔部分。随着结晶器内液面的上升，开浇渣迅速熔化，覆盖住钢水表面，一方面通过开浇渣发热，为钢水补充热量，提升钢水的流动性和保温性能，同时，起到坯壳润滑的作用，减少坯头的拉坯阻力。

本发明根据高合金不锈钢钢水流动性差、导热系数低的高温特性，通过优化结晶器堵引锭、钢水出苗、结晶器冷却、控制钢水过热度，同时结合先进的开浇渣技术，解决了高合金不锈钢钢水在结晶器内的引锭材料中流通渠道不畅通、凝固后坯壳表面薄且分层，坯壳内部疏松不致密、不完整，从而导致坯壳与引锭头连接强度不足，在结晶器内的摩擦阻力和热应力作用下，开裂漏钢的问题。形成一套高合金不锈钢的连铸开浇工艺，该工艺具有独特性、创新性和实用性。

本发明杜绝了生产高合金不锈钢时漏钢的现象，极大提高了生产效率、降低了生产成本。

例如：实施本发明之前，高合金不锈钢的开浇漏钢率为40%，每次漏钢影响生产时间350min，每月漏钢3次；每次漏钢损坏二冷一段、结晶器的设备损失约为40万RMB，生产损失约36万RMB；

本发明开浇漏钢率减少为0。从而提升连铸机日历作业率2.35%；

每月减少损失228万元RMB，从而吨钢成本减少57元。

附图说明

图1是本发明结晶器内堵引锭材料的布置示意图（加入弹簧前的俯视图）。

图2是本发明结晶器内堵引锭材料的布置示意图（加入弹簧后的俯视图）。

图3是图2的右视图。

其中：1—弹簧，2—结晶器，3—石棉绳，4—铁网板，5—燕尾槽，6—浸入式水口。

具体实施方式

生产钢种为超级奥氏体不锈钢904L，钢种特点为合金含量高[Cr%+Ni%+Cu%+Mo%≥47%]，属于超级奥氏体不锈钢，凝固组织为全奥氏体，具有良好的耐腐蚀性。生产规格为180mm×1238mm。

904L钢种成分：C≤0.020；Si≤1.00；Mn≤2.00；P≤0.045；S≤0.035；Cr为19.00～23.00；Mo为4.00～5.00；N≤0.100；Ni为23.00～28.00；Cu为1.00～2.00；余量为铁及不可避免的杂质。

1、堵引锭

1.1材料准备：

干燥干净的铁屑，缠绕好的石棉绳，直径为Ф30mm，铁丝，铁网板4（950mm×80mm一块，180mm×150mm两块），弹簧（500mm两根，1000mm五根）、困扎弹簧的钢架子、铁钎一根；铁钎为本领域的常用工具。

1.2堵引锭（图1、图2、图3所示）

第一步：先在架子上将1000mm规格的5根弹簧1用铁丝困扎结实，然后将石棉绳缠绕成股，直径为Ф30mm；

第二步：将引锭头送入结晶器2规定位置，用压缩空气吹扫干净，确保干燥、无杂物。将石棉绳3扎入结晶器铜板和引锭头的缝隙之间，要求扎紧扎实；

第三步：往引锭头的燕尾槽5中放入两根500mm的短弹簧，将铁屑均匀的铺撒在引锭头、石棉绳上，厚度控制在2-3mm。

第三步：将两块铁网板（150mm×180mm）放在引锭头两端，一块铁网板（950mm×80mm）放在引锭头上靠近燕尾槽部分。确保铁网板边部离结晶器铜板≥25mm的距离。

第四步：将捆扎结实的弹簧轻放于铁网板上，堵引锭完毕。

2、结晶器冷却

结晶器冷却水进水温度控制在35℃以下，宽面水流量为2100L/min，窄面水流量为300L/min。

3、过热度

通过采取理论计算和热分析相结合的手段，得出904L超级奥氏体不锈钢的液相线温度为1380℃，过热度按照53℃控制。

4、出苗

      中包开浇后，前35s的通钢量按照0.01吨/s控制，淹没引锭材料后，加入开浇渣，同时将通钢量减少到0.006吨/s，合计出苗时间控制为80s。

5、加开浇渣

开浇渣采用德国冶金生产的E841I（参数见下表），加入量为10kg，均匀加到水口两侧与结晶器窄面边部的中间点，加入时机为钢水淹没引锭材料时加入。

开浇渣的化学成分（质量百分比）：CaO+MgO为34.0～36.0；SiO₂为30.5～43.5；Al₂O₃为2.0～4.0；Na₂O+K₂O为6.5～9.0；Fe₂O₃为12.0～16.5；MnO＜0.2；C_free＜1.0；C_total为1.0～2.0；F为8.0～12.0。

开浇渣的物理指标：H₂O_600℃＜0.8；密度是0.8～1.0 kg/dm³；熔点是1100℃；粘度1300℃是0.9 dPa·s。

Claims (1)

1.一种高合金不锈钢连铸开浇工艺方法，高合金不锈钢的化学成分是：C≤0.020；Si≤1.00；Mn≤2.00；P≤0.045；S≤0.035；Cr为19.00～23.00；Mo为4.00～5.00；N≤0.100；Ni为23.00～28.00；Cu为1.00～2.00；余量为铁及不可避免的杂质；其工艺包括堵引锭操作、钢水出苗控制、结晶器冷却、过热度控制、开浇渣技术；其特征在于：

（1）所述堵引锭操作包括下述步骤：

第一步，先在架子上将1000mm规格的5根弹簧用铁丝捆扎结实，然后将石棉绳缠绕成股，直径为Ф30mm；

第二步，将引锭头送入结晶器规定位置，用压缩空气吹扫干净，确保干燥、无杂物；将石棉绳扎入结晶器铜板和引锭头的缝隙之间，要求扎紧扎实；

第三步，往引锭头的燕尾槽中放入两根500mm的短弹簧，将铁屑均匀的铺撒在引锭头、石棉绳上，厚度控制在2-3mm；

第三步，将两块150mm×180mm的铁网板放在引锭头两端，一块950mm×80mm的铁网板放在引锭头上靠近燕尾槽部分，确保铁网板边部离结晶器铜板≥25mm的距离；

第四步，将捆扎结实的弹簧放于铁网板上，堵引锭完毕；

（2）所述钢水出苗控制：中间包开浇后，前35s的通钢量按照0.01吨/s控制，淹没引锭材料后，加入开浇渣，同时将通钢量减少到0.006吨/s，合计出苗时间控制为80s；所述钢水出苗就是钢水从中间包开始进入结晶器的瞬间；

（3）所述结晶器冷却：开浇时连铸机自动设定的拉坯速度是0.3m/min的起步拉速，结晶器冷却水进水温度控制在35℃以下，宽面水流量为2100L/min，窄面水流量为300L/min；

（4）所述过热度控制：钢水的过热度控制在53℃；开浇渣加入量为10kg，均匀分为两份，分别均匀加到水口两侧与结晶器窄面边部的中间点，加入时机为钢水淹没引锭材料时加入；

（5）所述开浇渣的化学成分的质量百分比：CaO+MgO为34.0～36.0；SiO₂为30.5～43.5；Al₂O₃为2.0～4.0；Na₂O+K₂O为6.5～9.0；Fe₂O₃为12.0～16.5；MnO＜0.2；C_free＜1.0；C_total为1.0～2.0；F为8.0～12.0；

开浇渣的物理指标：H₂O_600℃＜0.8；密度是0.8～1.0 kg/dm³；熔点是1100℃；粘度1300℃是0.9 dPa·s。