[发明专利]含铌微合金钢板坯连铸生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铌微合金钢连铸生产工艺，特别涉及应用于连铸具有高的机械和技术特性的板坯的生产领域。

背景技术

含铌微合金钢指含铌量在0.02％以上的钢，同时含有镍、铝、钒等合金元素。含铌微合金钢板坯则是指厚度大于100毫米，宽度在750毫米与2500毫米之间的含铌微合金钢坯。这类钢坯存在的典型缺陷是表面纵裂纹和皮下横裂纹，特别是含铌微合金钢的含碳量为0.09％到0.14％时特别严重。

这种缺陷主要是在钢水凝固过程中产生的。根据铁碳合金相图可知，在1495℃有δ(铁素体)+L(液相)→γ(奥氏体)的包晶反应，伴随包晶反应有较大的体积变化和线收缩，凝固收缩和钢水静压力的不均衡作用以及结晶器的振动使薄的坯壳的形成不均匀、在热应力和钢水鼓胀力的作用下，坯壳凹陷处应力集中产生微裂纹。若有过大附加的外界机械应力作用在坯壳上，会加剧微裂纹的扩大。而钢水中铌镍铝等合金元素的存在，由于细微碳、氮化物的析出，使铸坯的脆性提高，加剧了裂纹发生的趋势。浇铸含铌钢时，铸坯横裂纹的出现较为频繁，一度废品率高达5％～10％(参见刘光明等《含铌钢铸坯横裂纹的分析及改进措施》；《炼钢》2006,NO,1：17-20)。

已有研究认为，通过提高恒拉速率、液面自动控制投入率和铸机对弧精度，采用合理的二冷工艺，含铌、钒、钛微合金化钢连铸板坯的角横裂显著减少。(参见王新华、王文军等《减少含铌、钒、钛微合金化钢连铸板坯角横裂纹的研究》；《钢铁》1998,NO,1：33-35)。

发明内容

本发明的技术问题是优化现有的含铌微合金钢板坯连铸生产工艺，降低含铌微合金钢板坯裂纹废品率。

为解决上述技术问题，本发明采用对生产过程中的二次冷却工艺环节中的矫直温度进行限定的技术方案。含铌微合金钢铸坯横裂纹多发生在内弧，这与矫直工艺有很大的关系。如果铸坯温度位于钢种的高温脆化区，矫直时铸坯振痕波谷处易产生横裂纹。为避开含铌钢的脆化温度区，可采用加大二冷水强度和减少二冷水强度两种方法。加大二冷水强度的方法，是使铸坯的温度控制在800℃以下，从低温区避开脆性温度区域；或者，减少二冷水强度的方法，是从高温区避开脆性温度区域。由于加大二冷强度对铸坯表面纵裂纹有一定影响，而且，含铌钢含有铌镍铝等合金元素，其高温脆化区和一般钢相比温度有所提高，因此本发明没有采用加大二冷水强度的方法，而是采用减少二冷水强度的方法，并且将铸坯矫直点温度提高到940℃以上。但是，由于过高的铸坯表面温度使冷却水量小，造成铸坯内部偏析严重。根据实验结果，本发明技术方案选取最佳的矫直点温度为940℃至960℃。

作为上述含铌微合金钢的板坯连铸生产工艺的进一步改进，在含铌微合金钢板坯连铸生产时，中包钢水过热度控制在15℃-30℃之间。如果中包钢水过热度低于15℃，将影响结晶器保护渣化渣；同时，中包浸入式水口结冷钢，不利于生产的顺行。如果中包钢水过热度高于30℃，则由于结晶器坯壳薄，容易带来漏钢的风险。优选地，中包钢水过热度为20℃至25℃。

作为上述含铌微合金钢的板坯连铸生产工艺的另一种改进，在一次冷却过程中，结晶器铜板的冷却水流速为5米/秒至6.0米/秒，即结晶器宽面和窄面铜板的水流量比其它浇铸钢种的水流量要小20％至25％，通过这种方案可以减少一次冷却产生的热应力。

作为上述含铌微合金钢的板坯连铸生产工艺的又一种改进，本发明采用高碱度的结晶器保护渣。众所周知，所谓碱度，即保护渣中CaO比SiO₂的比值，其中CaO和SiO₂的重量之和占保护渣总重量的65％至75％。高碱度的结晶器保护渣能限制结晶器钢水的热流，但碱度不能太高，否则容易出现漏钢等其它的事故。本发明方案设定的结晶器保护渣碱度为1.2～1.4。

本发明提供的含铌微合金钢板坯连铸生产工艺，满足含铌微合金钢的连铸板坯生产质量要求，获得质量好的铸坯，裂纹废品率控制在0.5％以内，比原有水平降低了50％以上，可以使含铌微合金钢吨钢成本降低15元以上。

具体实施方式

实施例1

含铌微合金钢板坯连铸生产过程中，二次冷却矫直点温度为940℃；含铌微合金钢板坯连铸生产时，中包钢水过热度15℃；一次冷却过程中，结晶器铜板的冷却水流速为5.0米/秒，结晶器保护渣碱度为1.2。所铸钢坯裂纹废品率为0.49％，实施过程中未出现漏钢现象。

实施例2