[发明专利]一种微合金钢薄板坯边角裂纹控制装备及工艺

说明书

本发明提供一种微合金钢薄板坯边角裂纹控制装备及工艺，涉及钢的薄板坯连铸连轧技术领域。控制装备包括二冷配水系统、角部高效传热窄面高斯凹形曲面结晶器和结晶器窄面足辊区新增强喷淋系统，新增强喷淋系统包括新增供水管路、新增强喷淋架以及配水控制系统。控制工艺中，采用角部高效传热窄面高斯凹形曲面结晶器、整体增强冷却工艺协同结晶器窄面足辊区新增强喷淋系统的配水工艺、宽面整体缓冷却配水工艺进行动态配水。本发明可稳定实现铸坯边角部组织微合金碳氮化物弥散化析出，自身强化铸坯边角部组织，同时促进铸坯液芯大变形压下过程窄面金属向侧弧流动，降低铸坯边角部应力，“治本”控制微合金钢薄板坯边角部裂纹产生。

技术领域

本发明涉及钢的薄板坯连铸连轧技术领域，尤其涉及一种微合金钢薄板坯边角裂纹控制装备及工艺。

背景技术

薄板坯连铸连轧工艺开发于上世纪80年代末、90年代初，是一种全新的短流程带钢生产新工艺，显著区别于目前传统带钢生产工艺，具有显著节能、高产品合格率、生产工艺简化、产线简短、产品生产周期短等优点，近年来发展十分迅速。

薄板坯生产节奏紧凑，若铸坯生产过程产生表面裂纹，由于所生产的铸坯无法下线表面清理，其后续连轧产品将产生显著表面质量缺陷。尤其需要指出的是，薄板坯在连铸生产含Nb、B、Al等微合金钢过程，受该类钢高温凝固特性及后续铸坯生产过程热/力学行为作用影响，铸坯生产过程呈现出高表面裂纹敏感性，铸坯边角部频发严重裂纹，进而引发其后连轧卷板边部产生“烂边”、“掉块”等严重质量缺陷，备受行业关注。

为了有效消除微合金钢薄板坯连铸过程边角裂纹缺陷，申请号为201020149011.3的实用新型专利，公布了一种工作面为内凹弧面结构、冷却水槽横截面中心直线排布的薄板坯连铸机结晶器窄面铜板结构。其通过使用该结晶器结构，铸坯在结晶器内凝固过程角部形成钝角化角部结构并远离结晶器冷却水槽，铸坯在结晶器内凝固以及后续连铸生产过程矫直等区的角部温度均显著提高，从而避开钢的第三脆性温度区，减少铸坯角部裂纹产生。申请号为201120089500.9的实用新型专利，公布了一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板，其通过角部区域弧形面结构设计，倒除了薄板坯直角结构，铸坯角部在弯曲与矫直等过程的温度显著提高，降低了薄板坯边角部裂纹产生。申请号为200720089029.7的实用新型专利，同样公布了一种类似的角部区域圆弧形曲面结构的窄面结晶器，其铸坯角部裂纹控制原理与申请号为201120089500.9的实用新型专利类似。近期，申请号为201710511057.1的发明专利，公布了一种控制CSP含铌低合金钢边裂的方法。其主要通过控制钢水成分、中间包精准化保护浇铸、连铸二冷弯曲辊内弧增加“T”型排水槽、以及轧制过程加热温度及压下量等控制，降低含铌低合金钢边裂纹产生。

此外，题目为“CSP热轧板卷边部裂纹成因及控制”的学术论文公布了一种通过控制钢水碳与氮等含量、优化结晶器振动参数及二冷配水工艺等措施，降低微合金钢薄板坯角部裂纹产生；题目为“薄板坯角横裂成因分析”的学术论文提出采用提高薄板坯温度和降低氮含量两种措施来防止角横裂的发生；题目为“CSP连铸薄板坯边裂成因与控制”的学术论文，提出通过降低钢中Cu、N成分含量并避开包晶范围、降低二冷配水并增加交叉扇形段喷淋挡水板、优化保护渣物性等方法控制微合金钢边角裂纹产生。

近年来，经对微合金钢连铸坯高温凝固特性深入检测及薄板坯连铸生产过程铸坯受力行为系统分析，已明确造成微合金钢薄板坯角部裂纹产生的关键因素是铸坯边角组织高温凝固过程冷却速度不足，造成微合金碳氮化物沿其组织晶界呈链状集中析出，致使铸坯角部组织晶界脆化。与此同时，由于薄板坯连铸拉速高，铸坯在格栅、扇形1段等二冷区域的冷却强度大，造成了进入扇形1段的铸坯边角部温度在液芯大变形压下过程过低，铸坯边角部本已脆化的组织在集中应力作用下产生严重开裂。因此，高速冷却微合金钢薄板坯角部高温凝固过程组织，弥散化其微合金碳氮化物于组织晶内析出，提高铸坯边角部组织塑性，同时适当提高铸坯进入液芯压段的边角部温度并降低其受力，是解决微合金钢薄板坯边角部裂纹频发的根本途径。