CN111715858A - 一种实现低过热度连续铸造的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼钢连铸技术领域，具体涉及到一种实现低过热度连续铸造的生产方法。钢水经洁净冶炼、中间包、连铸机铸造，在中间包中通过加入冷钢丝降温，将钢水过热度稳定控制在5‑15℃之间，获得的连铸坯低倍C类合格率达到80%以上，等轴晶区域扩大至30‑60%，柱状晶区域降低至70%以下。本发明解决了传统工艺钢水生产节奏不稳定、浇注温度波动等因素造成的炉与炉之间的浇注过热度变化大的问题，实现稳定的低过热度浇注，保证了连铸拉速的稳定性，对提高连铸坯低倍质量、减轻连铸坯厚度方向中心偏析、扩大连铸坯等轴晶比例效果明显，尤其对300mm以上的特厚连铸坯的低倍组织改善作用明显。

Description

一种实现低过热度连续铸造的生产方法

技术领域

本发明属于炼钢连铸技术领域，具体涉及到一种实现低过热度连续铸造的生产方法。

背景技术

连铸坯低倍质量是决定轧制钢板探伤质量及性能均匀性的最关键因素之一。特别是特厚板坯连铸坯，连铸坯容易产生柱状晶粗大、中心偏析，心部夹杂物聚集等宏观缺陷，这些缺陷后续加热、轧制等工艺是很难消除的，对钢板探伤质量、Z向性能，厚度方向性能均匀性都产生较大影响。同时合金元素含量越高，连铸钢坯厚度越厚，连铸坯低倍质量越差，对成品钢板的使用性能的影响越大。

目前，国内实现低过热度连续铸造的主要措施有连铸坯轻压下、电磁搅拌等技术，这些技术都对提高低倍质量取得一定的效果，但是对于300mm以上特厚连铸坯效果不明显，限制连铸坯生产特厚板的技术发展及大规模应用。

工业生产实践中，低过热度浇注对连铸坯低倍质量改善作用明显，但是因炼钢低过热度浇注对操作水平、生产节奏控制要求极高，控制不当容易造成钢包水口堵塞、引流、下渣、连铸坯拉速降低等问题，工业生产上难以大规模推广。目前，为了保证生产的稳定性及安全性，连铸坯浇注钢水过热度一般只能控制在15-30℃之间，难以进一步降低过热度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定、可靠降低连铸坯的过热度，实现低过热度浇注，提高连铸坯低倍质量，减轻连铸坯厚度方向中心偏析，扩大连铸坯等轴晶比例的连铸坯制造方法。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种实现低过热度连续铸造的生产方法，钢水经洁净冶炼、中间包、连铸机铸造，在中间包中加入冷钢丝降温，将钢水过热度稳定控制在5-15℃之间，获得的连铸坯低倍C类合格率达到80%以上，等轴晶区域扩大至30-60%，柱状晶区域降低至70%以下。

进一步地，所述钢丝加入量按照过热度每降低1℃加入0.6-0.8kg/t冷钢丝来控制，喂入速度按照0-3m/s进行，具体喂入速度按照下列公示计算：

其中W为中间包钢丝喂丝速度，单位kg/min; Q为连铸坯钢水浇注速度，单位t/min；T为钢水到中间包初始温度，单位为℃；T₀为钢水设定浇注温度，单位为℃；C_p为钢水融化态比热容，单位为J/(g.K），数值一般为0.80-0.85，具体根据生产钢种确定; R_p为冷钢熔化热，单位为J/(g.K），数值一般为1100-1300之间，由喂入冷钢丝的化学成分确定。

进一步地，所述钢丝直径为Φ6-12mm，成分要求：C≤0.25%、Si≤0.40%、P≤0.025%、S≤0.010%、Als≥0.015%，各项残余元素含量不超过国家标准要求，夹杂物等级≤2.0的优质钢丝。

所述钢丝加入位置位于中间包钢包浇注长水口附近，位于钢包浇注钢水冲击区域，利于钢丝的快速融化及流动，严禁在中间包边缘进行喂丝；喂丝过程中所述钢丝以60-90°角度切入中间包钢水液面，避免钢渣过多的卷入钢水。

钢水到中间包初始温度为1540-1560℃，首炉按正常浇注温度进行，不加入钢丝降温，其余炉次换钢包前1-3分钟及换钢包期间停止加入钢丝，浇注期间正常加入钢丝降温。

中间包容量在30吨以上、深度在0.6米以上。

LF精炼环节配比各类合金成分时，按照目标成分上限进行控制。

本发明的有益效果是：

在连铸中间包中，采用钢丝喂丝机，根据钢水温度、浇注速度、浇注阶段等因素，喂丝机可适时、自动调整钢丝喂入速度，利用冷钢融化吸热，将钢水浇注过热度稳定控制在5-15℃，代替传统工艺通过控制钢包钢水温度来控制浇注过热度的办法，不仅解决了钢包冶炼生产节奏不稳定、浇注温度波动等因素造成的炉与炉之间的浇注过热度变化大的问题，而且避免了传统工艺因浇注过热度较低造成水口堵塞及频繁引流问题，或过热度过高导致铸坯中心偏析严重、柱状晶发达、成分偏析严重、钢板轧制后分层及Z向性能差的问题，实现连铸浇注过热度平稳控制，近凝固点浇注；

在连铸中间包进行浇注温度控制，连铸过程按照正常连铸工艺进行，因钢水浇注过热度的降低，钢水内部热量降低，连铸坯冷却过程中冷却水量的需求降低，冷却强度的加大，提高连铸坯的低倍质量；同时冷钢丝的加入，增加连铸坯中间包钢水凝固时的晶核形核核心，提高连铸坯等轴晶区域比例，减轻连铸坯的偏析；

采用该工艺可将铸坯等轴晶区域扩大至30-60%，柱状晶区域降低至70%以下，显著改善Mn、Si、P、S等易偏析元素中心偏聚问题，连铸坯中心偏析黑线基本消失，轧制钢板分层现象大幅度降低，连铸坯Z向性能提高明显，探伤三级合格率达到90%以上；对于连铸保探伤、保Z向性能的特厚板的质量合格率提高的效果明显；

连铸坯首炉浇注过程中不喂钢丝，待中间包预热完毕，中间包温度场及连铸坯拉速稳定后，采用钢丝喂丝机在中间包按照一定速度喂入冷钢丝，控制钢丝直径及喂入速度，同时对中间包容量及规格做适当的限制，可避免喂丝速度过快，不能充分熔化；

选用适当的钢丝加入位置及切入角度，有利于钢丝的快速熔化及流动，同时可避免钢丝加入过程带入钢渣等夹杂物。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本申请实施例提供的实现低过热度连续铸造的生产方法进行具体说明。

实施例1

某公司1#直弧型单点矫直连铸机，连铸主半径9m，中间包容量为30吨，深度0.8米，没有电磁搅拌及末端压下装置。采用250*1650mm断面生产时，连铸拉速为0.75m/min，连铸钢水浇注速度为2.37t/min；浇注低合金结构钢Q345B时，钢水液相线温度为1516℃，钢水到中间包的初始温度为1548℃，设定浇注温度为1528±3℃。

采用Φ10mm的钢丝，各化学成分含量为：C:0.16%，Si:0.20%，Mn：0.50%，P:0.015%，S:0.005%，Als:0.020%，Cr<0.10%，Ni<0.05%，Mo<0.05%，Cu<0.05%，N<70ppm。

连铸坯浇注首炉不进行喂丝，第2炉浇注时开始喂丝，喂丝速度31kg/min，喂丝位置位于中间包水口冲击区域内，初始喂丝速度按照1m/s进行，同时每隔3-5分钟测量一次连铸中间包钢水温度，测量温度反馈至喂丝机，钢水温度降低至1528℃时，降低喂丝速度至稳态速度0.85m/s，若钢水过低时，则进一步降低喂丝速度；具体控温根据中包测量温度及温控模型实时修正喂丝速度，将连铸中间包钢水温度稳定控制在1528±3℃之间。

每包钢水浇注结束前1-3分钟停止喂丝，喂丝机转离工位；钢包换包后，待中间包钢水液面稳定后，继续喂丝，循环进行上述操作，保持中间包浇注温度稳定。

采用上述所述工艺措施后，在未改造连铸设备及使用电磁搅拌、轻压下的情况下，连铸低倍C类达标率达到90%以上，轧制钢板探伤三级合格率达到98%以上，轧制钢板头部分层及焊接分层现象大幅度降低，经济效益显著。

实施例2

某公司3#连铸420*2700mm特厚断面直弧型连铸机，连铸坯中间包容量为50吨，深度1.2米，配备电磁搅拌及轻压下等装置。采用400*2320断面生产时，连铸拉速为0.60m/min，连铸钢水浇注流量为4.27t/min，浇注普碳结构钢Q235B时，钢水液相线温度为1520℃，钢水到中间包的初始温度为1550℃，设定浇注温度为1530±3℃。

采用Φ10mm的钢丝，各化学成分含量为：C:0.16%，Si:0.20%，Mn：0.50%，P:0.015%，S:0.005%，Als:0.020%，Cr<0.10%，Ni<0.05%，Mo<0.05%，Cu<0.05%，N<70ppm。

连铸坯浇注首炉不进行喂丝，第2炉浇注时开始喂丝，喂丝速度60-65kg/min，喂丝位置位于钢板水口冲击区域内，采用双流喂丝机，分别在中间包两侧进行喂丝，初始喂丝速度按照1-1.2m/s进行，同时每隔3-5分钟测量一次连铸中间包钢水温度，测量温度反馈至喂丝机，钢水温度降低至1530℃时，降低喂丝速度至稳态速度0.83m/s，后续钢水过低时，进一步降低喂丝速度；具体控温根据中包测量温度及温控模型实时修正喂丝速度，将连铸中间包钢水温度控制在1530±3℃之间。

每包钢水浇注结束前1-3分钟停止喂丝，喂丝机转离工位；钢包换包后，待中间包钢水液面稳定后，继续喂丝，循环进行上述操作，保持中间包浇注温度稳定。

采用上述工艺后，解决了特厚板坯低倍质量差及成分中心偏析严重的问题，连铸坯低倍C类达标率达到80%以上，生产60mm以上特厚板探伤三级合格率达到90%以上，经济效益显著。

对比例1

某公司1#直弧型单点矫直连铸机，连铸主半径9m，中间包容量为30吨，深度0.8米，没有电磁搅拌及末端压下装置。采用250*1650mm断面生产低合金结构钢Q345B，连铸拉速为0.75m/min，连铸钢水浇注速度为2.37t/min，钢水到中间包的温度为1540-1560℃，中间包没有钢丝降温措施，中间包钢水只能自然降温，不同炉次间钢水浇注温度约在1530-1550℃之间波动，过热度过高炉次也无法人工干预；虽然可采用降低连铸拉速的方法，又影响连铸产量及生产的稳定性。

获得的连铸低倍质量稳定性较差，低倍质量达到C类要求的比例在20%以下；浇注低合金Q345B/C/D钢板时，低倍质量更差，连铸中心偏析线明显可见，轧制钢板探伤合格率较低，探伤三级合格率不足90%，轧制钢板头部分层及焊接分层现象时有发生，轧制钢板不进行堆冷时，探伤三级合格率不足60%，严重影响合同履约及经济效益。

对比例2

某公司3#连铸420*2700mm特厚断面直弧型连铸机，连铸坯中间包容量为50吨，深度1.2米，配备电磁搅拌及轻压下等装置。采用400*2320断面生产普碳结构钢Q235B，连铸拉速为0.60m/min，连铸钢水浇注流量为4.27t/min，钢水到中间包的初始温度为1540-1560℃，中间包钢水自然降温，不同炉次间钢水浇注温度约在1530-1550℃之间波动，部分浇注温度过高的炉次，为了防止漏钢及改善低倍质量，不得不降低拉速，对连铸的产量及生产的稳定性造成影响。

获得的连铸坯，因断面较厚，连铸低倍质量并不好，连铸低倍C类比例只有20%左右，连铸坯中心偏析及成分偏聚现象明显，特别是Mn含量中心偏聚问题严重，冶炼低合金钢板，心部局部区域Mn含量高3%，造成心部容易产生贝氏体等缺陷，探伤质量合格率较低；生产60mm以上特厚板探伤三级合格率只有60%左右，严重影响合同履约及经济效益。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种实现低过热度连续铸造的生产方法，钢水经洁净冶炼、中间包、连铸机铸造，其特征在于，在中间包中加入冷钢丝降温，将钢水过热度稳定控制在5-15℃之间，获得的连铸坯低倍C类合格率达到80%以上，等轴晶区域扩大至30-60%，柱状晶区域降低至70%以下。

2.根据权利要求1所述的实现低过热度连续铸造的生产方法，其特征在于，所述钢丝加入量按照过热度每降低1℃加入0.6-0.8kg/t冷钢丝来控制，喂入速度按照0-3m/s进行，具体喂入速度按照下列公示计算：

其中W为中间包钢丝喂丝速度，单位kg/min; Q为连铸坯钢水浇注速度，单位t/min；T为钢水到中间包初始温度，单位为℃；T₀为钢水设定浇注温度，单位为℃；C_p为钢水融化态比热容，单位为J/(g.K），数值一般为0.80-0.85,具体根据生产钢种确定; R_p为冷钢熔化热，单位为J/(g.K），数值一般为1100-1300之间，根据喂入钢丝的化学成分确定。

3.根据权利要求2所述的实现低过热度连续铸造的生产方法，其特征在于，所述钢丝直径为Φ6-12mm，成分要求：C≤0.25%、Si≤0.40%、P≤0.025%、S≤0.010%、Als≥0.015%，各项残余元素含量不超过国家标准要求，夹杂物等级≤2.0的优质钢丝。

4.根据权利要求2所述的实现低过热度连续铸造的生产方法，其特征在于，所述钢丝加入位置位于连铸中间包的钢包浇注长水口附近，位于钢包浇注钢水冲击区域，利于钢丝的快速融化及流动，严禁在中间包边缘进行喂丝；喂丝过程中所述钢丝以60-90°角度切入中间包钢水液面。

5.根据权利要求1所述的实现低过热度连续铸造的生产方法，其特征在于，钢水到中间包初始温度为1540-1560℃，首炉按正常浇注温度进行，不加入钢丝降温，其余炉次换钢包前1-3分钟及换钢包期间停止加入钢丝，浇注期间正常加入钢丝降温。

6.根据权利要求1所述的实现低过热度连续铸造的生产方法，其特征在于，中间包容量在30吨以上、深度在0.6米以上。

7.根据权利要求1所述的实现低过热度连续铸造的生产方法，其特征在于，LF精炼环节配比各类合金成分时，按照目标成分上限进行控制。