一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，涉及一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法，包括：（1）冶炼工序：控制钛合金的加入时机和添加量；（2）连铸工序：控制连铸机拉速，同时低碳含硼钢采用高黏度结晶器保护渣和低碳钢二次冷却工艺，中高碳含硼钢采用低黏度结晶器保护渣和中高碳钢二次冷却工艺；（3）加热工序：二加热段末温度≥1160℃，板坯出炉温度≤1210℃，一加热段快速升温，二加热段和均热段缓慢升温；（4）轧制工序：控制板坯开轧温度。本发明专利技术提高了Ti的收得率，避免了Ti的氧化物危害；全工序控制冷却速率，不仅可以做到热送热装，节能降耗，还可以提高产量，不需要任何设备改造和成本投入，连铸板坯表面质量合格率≥99.8%。

A method to improve the surface quality of continuous casting slab of boron containing steel

【技术实现步骤摘要】
一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法。
技术介绍
硼是中国富产元素，总贮量为世界第5位。硼作为一种微合金元素，具有极高的促进淬透性的作用，相同添加量条件下其促进淬透性的作用是其它合金元素的100倍以上，被广泛应用到钢中替代铬镍等稀有合金元素。近年来，随着人们对微合金元素硼在钢中作用机理认识的深入，硼已广泛应用于其它钢中。如向薄板坯连铸连轧生产冷轧基料中加硼，可以降低热轧带钢的屈服强度，减小冷轧轧制力，提高轧辊寿命、降低能耗等；向无取向硅钢中加入硼，可提高硅钢片的磁性能，减轻磁时效、降低铁损以及提高表面质量等。但是国内外很多钢厂在生产硼钢时均会面临连铸坯角裂的难题，这与硼在钢中的微观行为有着密切的关系。因为硼可与钢中自由氮在高温奥氏体中优先结合形成粗大的氮化硼BN颗粒，并在晶界沉淀，有效地锁住晶界，阻碍原生γ晶界滑动引起晶粒间断裂，从而降低钢的热塑性，增加钢的热脆性。目前，改善加硼钢铸坯表面质量的途径主要有两种，一种是通过加钛元素固氮(生成稳定的TiN)来抑制加硼钢凝固过程BN的析出，从而改善钢种的高温力学性能，减少板坯表面裂纹的产生。另一种是尽可能弱冷，提高连铸弯曲矫直区域板坯表面温度，尽可能避开第三脆性区温度范围，从而控制板坯表面裂纹的产生。然而在实际生产过程中，现有技术往往存在如下问题：通过添加Ti元素固氮：现有技术Ti的添加量只能根据经验来添加，不能做到定量精准添加；此外由于Ti元素特别活泼，极易被氧化，若Ti元素的添加时机和方法不当，不但Ti元素被氧化，收得率低，且Ti元素被氧化后的氧化物形成钢中夹杂物，污染钢水，造成生产成本高，且损害板坯质量。尽可能弱冷，提高板坯表面温度：现有技术弱冷采用的措施主要为，一是过分地减小结晶器水量或提高冷却水温度，这将导致出结晶器坯壳厚度减薄，出结晶器后增大漏钢的可能性，给生产带来严重的后果。二是尽可能降低二冷水量和使用高碱度、高凝固温度、低黏度的结晶器保护渣，但二冷水量过低，首先，板坯冷却不够，坯壳强度将难以抵抗钢水静压力，产生鼓肚和鼓肚造成的皮下裂纹、结晶器液面波动等多种质量和生产危害；其次，连铸机设备冷却不够温度过高，极大降低设备的使用寿命和增大设备故障率；再次，使用高碱度、高凝固温度、低黏度的结晶器保护渣虽然传热差，实现了结晶器弱冷，但保护渣黏度低，钢水极容易卷渣，造成产品卷渣质量缺陷，并且高碱度、高凝固温度会带来保护渣润滑不良的后果。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术在深入研究含硼钢中BN析出规律的基础上，提供一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法，通过优化Ti元素的加入量和加入时机，提高连铸机拉速，优化加热工艺和开轧温度，减少BN的析出，提高含硼钢连铸板坯的表面质量。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法，包括以下步骤：(1)冶炼工序：必须先加Al以充分脱氧，待Al脱氧产物充分上浮后方可加入钛合金。具体操作为当Al元素加入钢水时间≥3min且钢水中溶氧量≤5ppm时，加入钛合金，钢水中Ti元素的添加量按下述公式计算：Ti％＝3.43×N％+1.5×S％。同时，控制钢水中Mn/S≥30。(2)连铸工序：控制连铸机拉速为1.20～1.60m/min。因此，本专利技术提高拉速后需要达到的工艺条件是：结晶器出口凝固壳厚度为7～10mm；二冷区冷却速率为100～120℃/S；铸坯角部两个直角边30mm范围内铸坯表面0.5～2mm深度的温度≥1000℃；对于C≤0.08％的低碳含硼钢，采用高黏度结晶器保护渣和低碳钢二次冷却工艺，所述高黏度结晶器保护渣黏度为1.5～2.5Pa·S，低碳含硼钢二次冷却工艺为强冷却工艺，冷却强度0.8～1.1L/kg；对于C:0.081～0.60％的中高碳含硼钢采用低黏度结晶器保护渣和中高碳钢二次冷却工艺，所述低黏度结晶器保护渣0.7～1.0Pa·S，中高碳含硼钢二次冷却工艺为弱冷却工艺，冷却强度0.4～0.7L/kg。(3)热轧工序：1)加热工序：板坯加热工序热负荷前移，避免在二加热段和均热段快速升温；二加热段末温度≥1160℃，板坯出炉温度≤1210℃；一加热段快速升温，升温速率8～10℃/S，二加热段和均热段缓慢升温，二加热段升温速率5～7℃/min，均热段升温速率2～4℃/min；2)轧制工序：板坯开轧温度为1170～1200℃。本专利技术所述含硼钢中B的重量百分含量为0.0005～0.0025％。本专利技术的设计思路如下：1、优化Ti元素的加入量和加入时机冶金热力学计算表明：Al的脱氧能力远大于Ti和B，脱氮能力的顺序为Ti＞B＞Al。因此含硼钢的冶炼应先加Al充分脱氧后，再加入Ti脱氮，最后加入B。但Ti是非常活泼的易氧化金属元素，首先，如果钢水不用Al充分脱氧，则Ti与氧反应生成Ti20等含Ti氧化物，堵塞连铸水口和形成钢中夹杂物。其次，钢水加入Ti的主要作用是固定N和S，如果加入过量，一则会生成TiC，影响钢材性能，二则过量的Ti极易在连铸过程被二次氧化，生成Ti氧化物，堵塞连铸水口和形成钢中夹杂物，故Ti的加入量必须精确。此外，在钢中添加一定量的钛有助于抑制BN的析出。如图1所示，不添加钛时，BN的析出温度为1250℃，钢水中添加0.03％～0.05％的钛后,BN的析出温度为580℃。可见钛的加入能够在很大程度上降低BN的析出温度和析出量。2、控制钢水中Mn/S≥30如图2所示，在钢水的凝固过程中，MnS优先于BN析出，BN以先析出的MnS为异质核心形核，从而减少BN在晶界的析出。因此，控制钢水中Mn/S≥30，既抑制了FeS、FeO在奥氏体晶界处析出，又降低了BN在奥氏体晶界的析出，控制了形成裂纹的两大危害成分。3、控制连铸拉速、冷却工艺和热轧加热工艺、开轧温度，目的都是控制各工序BN在晶界的析出，避免裂纹缺陷和夹杂缺陷。连铸拉速直接影响着铸坯凝固壳厚度、二冷区冷却速率、铸坯表面温度；不同的铸坯规格(厚度、宽度)和连铸机工艺设计，影响程度有所不同。反之，由铸坯凝固壳厚度、二冷区冷却速率、铸坯表面温度是可以反算出连铸机拉速值。同时，铸坯表面角部(指铸坯直角边左右各30mm范围)以下0.5～2mm深度的温度是直接控制铸坯表层细小等轴晶生长的温度，精确控制此处的温度，可以有效控制铸坯表层细小等轴晶的厚度，增强抵抗裂纹的能力。对含B微合金化钢的高温塑性研究表明：首先，含B钢铸坯高温塑性曲线为850～950℃和1250℃以上存在比较明显的低塑性温度区；在低塑性区850～950℃其面缩率在40％左右，裂纹非常敏感。其次，铸坯冷却速率直接影响BN的析出，冷却速率越大，BN析出物越多，如果矫直时铸坯温度位于氮化物析出高峰温度区，将会引起钢的脆化，矫直变形下铸坯振痕波谷处易产生裂纹。因此需要严格控制含B钢铸坯的冷却速率和铸坯表面温度。采用上述技术方案所产生的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：/n（1）冶炼工序：Al元素加入钢水时间≥3min且钢水中溶氧量≤5ppm时，加入钛合金，钢水中Ti元素的添加量按下述公式计算：/nTi%=3.43×N%+1.5×S%；/n（2）连铸工序：控制连铸机拉速为1.20～1.60m/min；对于低碳含硼钢采用高黏度结晶器保护渣和低碳钢二次冷却工艺，对于中高碳含硼钢采用低黏度结晶器保护渣和中高碳钢二次冷却工艺；所述低碳含硼钢中C≤0.08%，中高碳含硼钢中C：0.081～0.60%；/n（3）加热工序：二加热段末温度≥1160℃，板坯出炉温度≤1210℃；一加热段快速升温，升温速率8～10℃/S，二加热段和均热段缓慢升温，二加热段升温速率5～7℃/min，均热段升温速率2～4℃/min；/n（4）轧制工序：板坯开轧温度为1170～1200℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
（1）冶炼工序：Al元素加入钢水时间≥3min且钢水中溶氧量≤5ppm时，加入钛合金，钢水中Ti元素的添加量按下述公式计算：
Ti%=3.43×N%+1.5×S%；
（2）连铸工序：控制连铸机拉速为1.20～1.60m/min；对于低碳含硼钢采用高黏度结晶器保护渣和低碳钢二次冷却工艺，对于中高碳含硼钢采用低黏度结晶器保护渣和中高碳钢二次冷却工艺；所述低碳含硼钢中C≤0.08%，中高碳含硼钢中C：0.081～0.60%；
（3）加热工序：二加热段末温度≥1160℃，板坯出炉温度≤1210℃；一加热段快速升温，升温速率8～10℃/S，二加热段和均热段缓慢升温，二加热段升温速率5～7℃/min，均热段升温速率2～4℃/min；
（4）轧制工序：板坯开轧温度为1170～1200℃。


2.根据权利要求1所述的一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的方法，其特征在于：所述步骤（1）钢水中Mn/S≥30。


3.根据权利要求1所述的一种提高含硼钢连铸板坯表面质量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洪峰，吴艳青，
申请(专利权)人：河钢乐亭钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13