CN111411189A - 一种用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，依次包括铁水脱硫预处理、氧气转炉炼钢、LF精炼、RH真空精炼、钙处理和板坯连铸，通过全流程控制钢水中的氢含量，监测和管控钢水氢含量，并从钢种质量设计入手，防止氢侵入并稳定腐蚀产物；降低钢[S]、[C]、[P]和氧含量，减少夹杂物数量和大小；优化了轻压下工艺、二冷水工艺、拉速、过热度等工艺参数，改善了铸坯中心偏析。本发明的优点在于特别适合超宽薄比规格板坯连铸机，可以有效减轻铸坯偏析等缺陷，使得铸坯内部质量满足抗氢致裂纹的钢种要求，抗氢致裂纹检测合格率达到99%以上，达到生产质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，尤其是一种用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法。
背景技术
管线钢在含硫化氢的油、气环境中，因腐蚀产生的氢侵入钢内而产生的裂纹称为氢致开裂，即HIC。氢致开裂一般包括氢致鼓泡、氢致台阶开裂和氢压开裂。由腐蚀环境进入钢中的氢，因高的内压产生的表面裂纹称为氢致鼓泡，氢致鼓泡经常在氧化物处产生。进入钢内部的氢，在夹杂物和偏析带富集而产生阶梯状的裂纹，称为氢致台阶式开裂。HIC最常见的表现形式为氢致台阶开裂，如果裂纹处在钢管近表面，则也常表现为氢鼓泡。
1#板坯连铸机为世界上最大宽薄比中厚板板坯连铸机，最大比达到22，连铸坯断面150×1600～3300mm，超宽薄比规格铸坯由于铸坯宽度方向极易冷却不均匀，更加剧了铸坯中心偏析不可控性，制约了对铸坯内部质量极高要求品种的生产，尤其是抗氢致裂纹HIC要求的钢种对铸坯偏析内部质量要求更加苛刻，但是铸坯内部质量难以稳定地满足抗HIC钢种的要求，生产与质量稳定性矛盾突出。
发明内容
本发明目的就是为了解决现有超宽薄比板坯连铸机生产钢种质量低、氢致裂纹等缺陷严重的问题，提供了一种用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，可以有效减轻铸坯偏析的缺陷，满足铸坯内部高质量品种的生产，防止钢种氢致裂纹的产生。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，具体步骤如下：
（1）先将铁水进行脱硫预处理；
（2）氧气转炉炼钢：转炉冶炼脱磷，并在出钢时挡渣，控制钢水中最终[C] ≤0.05%、[P]≤0.013%，以用于防止氢致裂纹扩展，减少中心硬化组织，降低C、P的含量；
（3）LF精炼：钢种质量设计时，钢水中添加Cu、Ni、Cr合金，其中，Cu：0.10％～0.30％，Cr：0.10％～0.30％，Ni：0.10％～0.30％，以用于防止氢侵入并稳定腐蚀产物；其次，LF精炼炉造高碱度、强还原性精炼渣深脱硫，控制[S]≤0.0010%，同时LF精炼渣颜色呈白渣深脱氧，控制FeO+MnO含量≤0.8%，以用于防止氢致裂纹产生，降低钢S和O的含量；
（4）RH真空精炼：钢水入RH真空炉进行精炼， RH真空时间延长5min，以用于控制钢水的氢含量；
（5）钙处理：利用纯钙线进行钢水钙处理，提升钙处理效果，对钢中硫化物夹杂进行改质，即夹杂物的形态控制；充分利用脱氧夹杂物形核、碰撞长大以及去除机理，延长真空时间达到20min、静搅拌时间≥15 min，以用于减少钢水中夹杂物数量和大小；
（6）板坯连铸：利用枝晶检测方法，判定铸坯微观偏析，优化二次冷却强度和连铸中间包工艺，调整动态轻压下位置及压下量，控制连铸拉速，以用于改善铸坯中心偏析状况。
进一步地，所述步骤（6）中，二冷强度比水量≥0.8L/kg，以用于控制铸坯凝固组织。
进一步地，所述步骤（6）中，中包过热度控制在10~25℃，以用于控制铸坯凝固组织。
进一步地，所述步骤（6）中，连铸中间包烘烤时间延长至240min，且连铸中间包定氢，检测钢水氢含量，若氢含量≥1.8ppm，则使铸坯入加热式保温坑缓冷≥48小时，以用于增加铸坯扩氢条件。
进一步地，所述步骤（6）中，压下位置控制在2个扇形段，压下量≥4mm，压下率≥1mm/m，以恰好补偿凝固收缩导致的液相体积收缩，增大轻压下量和压下效率，改善铸坯中心偏析。
进一步地，所述步骤（6）中，控制连铸拉速在1.0~1.1m/min，控制动态轻压下期间分布在2个扇形段区域，以用于提高压下效率。
进一步地，所述步骤（5）和步骤（6）中，控制钙处理喷溅及连铸保护浇铸造成的钢水二次氧化，最终控制钢水中的氧含量≤12ppm。
本发明的技术方案中，通过全流程控制钢水中的氢含量，监测和管控钢水氢含量；其次，从钢种质量设计入手，防止氢侵入并稳定腐蚀产物；然后，为防止氢致裂纹产生，降低钢[S]和氧含量，减少夹杂物数量和大小；同时，为防止氢致裂纹扩展，减少中心硬化组织，降低了[C]、[P]的含量；最后，通过优化轻压下工艺、二冷水工艺、拉速、过热度等工艺参数，改善了铸坯中心偏析。本发明的方法特别适合超宽薄比规格板坯连铸机，可以有效减轻铸坯偏析等缺陷，使得铸坯内部质量满足抗氢致裂纹的钢种要求，抗氢致裂纹检测合格率达到99%以上，达到生产质量稳定。
附图说明
图1为本发明的生产抗氢致裂纹钢种的方法工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
一种用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，具体步骤如下，其特征在于：
（1）先将铁水进行脱硫预处理；
（2）氧气转炉炼钢：转炉冶炼脱磷，并在出钢时挡渣，控制钢水中最终[C] ≤0.05%、[P]≤0.013%，以用于防止氢致裂纹扩展，减少中心硬化组织，降低C、P的含量；
（3）LF精炼：钢种质量设计时，钢水中添加Cu、Ni、Cr合金，其中，Cu：0.10％～0.30％，Cr：0.10％～0.30％，Ni：0.10％～0.30％，以用于防止氢侵入并稳定腐蚀产物；其次，LF精炼炉造高碱度、强还原性精炼渣深脱硫，控制[S]≤0.0010%，同时LF精炼渣颜色呈白渣深脱氧，控制FeO+MnO含量≤0.8%，以用于防止氢致裂纹产生，降低钢S和O的含量；
（4）RH真空精炼：钢水入RH真空炉进行精炼， RH真空时间延长5min，以用于控制钢水的氢含量；
（5）钙处理：利用纯钙线进行钢水钙处理，提升钙处理效果，对钢中硫化物夹杂进行改质，即夹杂物的形态控制；充分利用脱氧夹杂物形核、碰撞长大以及去除机理，延长真空时间达到20min、静搅拌时间≥15 min，以用于减少钢水中夹杂物数量和大小；同时，控制钙处理喷溅及连铸保护浇铸造成的钢水二次氧化，最终控制钢水中的氧含量≤12ppm；
（6）板坯连铸区域改善铸坯中心偏析：
a.利用枝晶检测方法，判定铸坯微观偏析；
b.优化二次冷却强度和连铸中间包工艺，二冷强度比水量≥0.8L/kg，中包过热度控制在10~25℃，连铸中间包烘烤时间延长至240min，且连铸中间包定氢，检测钢水氢含量，若氢含量≥1.8ppm，则使铸坯入加热式保温坑缓冷≥48小时，以用于增加铸坯扩氢条件；
c.调整动态轻压下位置及压下量，压下位置控制在2个扇形段，压下量≥4mm，压下率≥1mm/m，以恰好补偿凝固收缩导致的液相体积收缩，增大轻压下量和压下效率，改善铸坯中心偏析；
d.控制连铸拉速在1.0~1.1m/min，控制动态轻压下期间分布在2个扇形段区域，以用于提高压下效率。
本发明中，（1）通过全流程控制钢水中的氢含量，监测和管控钢水氢含量；（2）从钢种质量设计入手，防止氢侵入并稳定腐蚀产物；（3）防止氢致裂纹产生，降低钢[S]和氧含量，减少夹杂物数量和大小；（4）防止氢致裂纹扩展，减少中心硬化组织，降低了[C]、[P]的含量；（5）通过优化轻压下工艺、二冷水工艺、拉速、过热度等工艺参数，改善了铸坯中心偏析。
本发明的方法特别适合超宽薄比规格板坯连铸机，可以有效减轻铸坯偏析等缺陷，使得铸坯内部质量满足抗氢致裂纹的钢种要求，抗氢致裂纹检测合格率达到99%以上，达到生产质量稳定。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，具体步骤如下，其特征在于：
（1）先将铁水进行脱硫预处理；
（2）氧气转炉炼钢：转炉冶炼脱磷，并在出钢时挡渣，控制钢水中最终[C] ≤0.05%、[P]≤0.013%；
（3）LF精炼：钢水中添加Cu、Ni、Cr合金，其中，Cu：0.10％～0.30％，Cr：0.10％～0.30％，Ni：0.10％～0.30％，LF精炼炉造高碱度、强还原性精炼渣深脱硫，控制[S]≤0.0010%，同时LF精炼渣颜色呈白渣深脱氧，控制FeO+MnO含量≤0.8%；
（4）RH真空精炼：钢水入RH真空炉进行精炼， RH真空时间延长5min；
（5）钙处理：利用纯钙线进行钢水钙处理，对钢中硫化物夹杂物进行形态控制，充分利用脱氧夹杂物形核、碰撞长大以及去除机理，延长真空时间达到20min、静搅拌时间≥15min；
（6）板坯连铸：利用枝晶检测方法，判定铸坯微观偏析，优化二次冷却强度和连铸中间包工艺，调整动态轻压下位置及压下量，控制连铸拉速。
2.根据权利要求1所述的用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，其特征在于：
所述步骤（6）中，二冷强度比水量≥0.8L/kg。
3.根据权利要求1或2所述的用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，其特征在于：
所述步骤（6）中，中包过热度控制在10~25℃。
4.根据权利要求1或2所述的用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，其特征在于：
所述步骤（6）中，连铸中间包烘烤时间延长至240min，且连铸中间包定氢，检测钢水氢含量，若氢含量≥1.8ppm，则使铸坯入加热式保温坑缓冷≥48小时。
5.根据权利要求1或2所述的用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，其特征在于：
所述步骤（6）中，压下位置控制在2个扇形段，压下量≥4mm，压下率≥1mm/m。
6.根据权利要求1或2所述的用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，其特征在于：
所述步骤（6）中，控制连铸拉速在1.0~1.1m/min，控制动态轻压下期间分布在2个扇形段区域。
7.根据权利要求1或2所述的用于超宽薄比板坯连铸机生产抗氢致裂纹钢种的方法，其特征在于：
所述步骤（5）和步骤（6）中，控制钙处理喷溅及连铸保护浇铸造成的钢水二次氧化，最终控制钢水中的氧含量≤12ppm。
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