[发明专利]一种可改善大断面包晶钢连铸坯质量的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种可改善大断面包晶钢连铸坯质量的方法。

背景技术

连铸坯裂纹是生产无缺陷铸坯的重要障碍，尤其是浇铸大断面包晶钢时，出现铸坯质量缺陷的概率远远大于其它小断面类型的钢种。从铁碳平衡相图中可以看出，在1495℃时，[C]为0.09～0.17%的铁碳合金在凝固过程中会出现包晶反应，在结晶终了时将获得含有δ相的非平衡组织，导致产生局部气隙，局部“热点”处于裂纹敏感区。此时导出热量较小，坯壳较薄，表面容易产生凹陷，而且凹陷部位冷却和凝固速度比其他部位慢，造成初生坯壳厚度的不均匀，同时也会造成凝固坯壳内的温度梯度和应力梯度分布不均匀，这就促进了裂纹的形成。

同时，对于大断面结晶器来说，凝固速度相对较慢，液芯长度较长，杂质元素有较充分的时间进行结晶与迁移，导致中心偏析和中心疏松较为严重。当连铸坯在凝固过程中，优先生长的柱状晶在铸坯中心相遇形成“搭桥”，晶桥下部的钢液在凝固收缩时得不到上部的钢液补充而形成疏松或缩孔，并伴随中心偏析。中心偏析造成杂质元素在心部的富集，且会伴随夹杂物的产生，严重影响成品钢板的力学性能。

现有技术方法是在二次冷却时采用弱冷制度避免裂纹的扩大化，但这会造成二冷区铸坯坯壳生长减慢及坯壳表面温度相对较高。此种方法虽然在一定程度上可以减缓裂纹的进一步拓展，但是不能防止裂纹的产生，因为大部分表面裂纹在结晶器内已经形成，显然此种方法不能从根本上解决连铸坯裂纹的产生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可改善大断面包晶钢连铸坯质量的方法，该方法通过冶炼过程纯净化控制、杂质物控制、过热度控制、结晶器锥度控制、液面波动控制等工艺措施，并结合二冷区电磁搅拌技术，消除大断面包晶钢连铸坯中心偏析、裂纹、夹杂等质量缺陷，解决了常规工艺中大断面包晶钢连铸坯表面裂纹、中心偏析等质量问题，提高连铸坯表面质量和内部质量。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种可改善大断面包晶钢连铸坯质量的方法，所述方法包括对以下工艺步骤：

（1）优化低合金包晶钢化学成分；

（2）转炉熔炼、LF炉精炼、VD处理后，控制喂入钙线进行终脱氧和夹杂物变性处理，浇铸前进行软吹，控制夹杂物数量、形态、分布，保证T[Ca]/[Al]s为0.10～0.14；

（3）中间包采取满包操作，控制吨位，避免出现低液位浇铸；

（4）连铸时连铸机类型为直弧形连铸机，圆弧半径为10.5m，控制浇铸过程中连铸拉坯时中间包过热度，同时控制相邻两炉之间钢水温差，保持连铸机拉速稳定；

（5）控制结晶器进水温度，保持结晶器进出水温差稳定在5～7℃，且结晶器液面波动稳定在±3mm以内，同时增加结晶器窄边锥度，补偿包晶钢收缩量；

（6）选用包晶钢专用保护渣利于结晶器缓冷、减轻板坯裂纹产生；

（7）连铸坯出结晶器后，控制进入二冷区12m后施加电磁搅拌，改善中心偏析，同时降低二次冷却水量。

本发明所述步骤（1）中优化的低合金包晶钢化学成分组成及质量百分含量为：Al：0.020～0.040%，N≤40ppm，O≤20ppm，H≤1.5ppm，S≤0.005%，P≤0.008%。

本发明所述步骤（2）中VD处理后喂入钙线2.0-3.0㎏/t钢，氩气软吹10-12min。

本发明所述步骤（3）中的中间包采取满包操作，控制吨位为28-30t。

本发明所述步骤（4）中连铸铸坯厚度300mm和330mm，铸坯宽度在1400～2400mm。

本发明所述步骤（4）中控制浇铸过程连铸拉坯时中间包过热度，首炉浇铸控制中间包钢液过热度为25～45℃，稳定拉坯过程中控制中间包钢液过热度为15～25℃；控制相邻两炉之间钢水温差小于10℃。

本发明所述步骤（5）中控制结晶器进水温度31-33℃；增加结晶器窄边锥度0.01-0.03%/m，补偿包晶钢收缩量。

本发明所述步骤（6）中选用的保护渣为低速包晶钢保护渣，保护渣粘度：0.076Pa·S，熔速：35（S，1350℃），碱度：1.44。具体所用保护渣的参数如表1和表2所示：

表1 低速包晶钢结晶器保护渣主要成分（wt，%）

表2 低速包晶钢结晶器保护渣物性参数

本发明所述步骤（7）中电磁搅拌为辊式搅拌，搅拌电流为400A，搅拌电压为380V，频率为12HZ。