一种中碳含氮钢及其板坯连铸生产方法技术

本发明专利技术公开了一种中碳含氮钢及其板坯连铸生产方法，其中，该钢种由以下质量百分比的元素组成：C：0.15～0.60％，0.7<Si≤2.0％，0.4<Mn≤4.0％，P≤0.04％，S≤0.04％，且10≤Mn/S≤100，Al：0.1～0.2％，N：0.01～0.2％，Ti、B、Nb的一种或几种，含量0.01～0.3％，并且2≤Ti+B+Nb/N≤5，余量为Fe和不可避免的杂质。连铸板坯经热轧和冷轧连续退后，调质度T

【技术实现步骤摘要】
一种中碳含氮钢及其板坯连铸生产方法


[0001]本专利技术涉及一种中碳含氮钢以及板坯连铸不产生纵裂与角横裂纹的制造方法，属冶金


技术介绍

[0002]含氮钢(N质量分数超过0.01％)这类特殊材料由于其优异的力学性能及耐腐蚀、抗氧化、耐磨损等性能，越来越广泛应用于能源、化工、冶金、交通运输、医疗及机械制造领域。由于受冶金资源—镍的匮乏和环保材料等因素的影响，含氮钢作为新一代资源节约型钢铁材料，已得到国际冶金界的高度重视。
[0003]中碳含氮钢种连铸过程中，从结晶器开始，直至二冷区后裂纹均有可能发生。当连铸坯在结晶器内时，在钢液凝固的过程中存在枝晶间的元素偏析，另一方面由于振痕处冷却较弱，使得生成的奥氏体晶粒粗大，并且整个坯壳凝固厚度不均匀，在坯壳薄的地方容易产生裂纹，而铁锰的氧硫化物在奥氏体晶界的析出会弱化晶界引发裂纹。当进入二冷区后，在高温区由于AlN、MnS等析出物在奥氏体晶界的生成，以及随着温度的降低发生的奥氏体向铁素体转变生成沿晶铁素体均会大幅度降低连铸坯的热塑性。在此基础之上，若二次冷却存在冷却不均匀、强度不适中等不合理条件，当连铸坯受到弯曲、矫直及热应力等外应力作用后，裂纹会大量生成并扩展，形成宏观角部横裂纹。随着温度的进一步降低，在晶界生成的渗碳体也会弱化晶界，增强裂纹敏感性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种中碳含氮钢。
[0005]其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
[0006]一种中碳含氮钢，按重量百分数计，其包括如下元素：
[0007]C：0.15～0.60％，0.7<Si≤2.0％，0.4<Mn≤4.0％，P≤0.04％，S≤0.04％，且10≤Mn/S≤100，Al：0.1～0.2％，N：0.01～0.2％；Ti、B和Nb中的一种或几种，每种含量0.01～0.3％，并且2≤Ti+B+Nb/N≤5(指Ti、B及Nb之和与N的比值范围)；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]作为本技术方案的优选实施例，该基板的钢种由以下质量百分比的元素组成：
[0009]C：碳作为固溶强化元素，为了提高中碳含氮钢镀锡基板的强度；碳含量低于0.15％，强度不满足产品要求；碳含量超过0.6％，产品脆性增强，生产难度过大。本专利技术的C：0.15～0.60％(优选0.20～0.50％)。
[0010]Si：硅能增加固溶强化性能，硅含量低于0.7％，固溶强化效果不良；但如果大量添加会增加材料脆性和降低耐蚀性，因此硅含量不宜过高。本专利技术的0.7<Si≤2.0％(优选0.8<Si≤1.8％)。
[0011]P和S：磷和硫均为有害元素，都能生成低熔点的脆性物、导致发生裂纹倾向性大，
本专利技术的P≤0.04％，S≤0.04％(优选P≤0.02％，S≤0.02％)。
[0012]Mn：锰一般可增加钢的韧性，通过固溶强化增加钢的强度；凝固过程中，当钢液中S含量较高时，容易发生热脆，S与Fe结合生成FeS，在晶界析出聚集容易导致表面裂纹，Mn对该现象的发生具有抑制作用；由于Mn与S的亲和力大于Fe与S，当Mn/S提高到一定程度的时候，钢水中的S几乎会全部与Mn结合，形成的MnS会替代低熔点FeS，避免FeS在奥氏体晶界处的析出，同时MnS以线状形态分布于奥氏体中，可改善钢的高温热塑性，抑制板坯热裂倾向。同时，在钢水凝固过程中MnS优先于AlN和BN析出，AlN和BN以先析出的MnS为异质核心形核，可有效减少AlN和BN在晶界的析出。故本专利技术采用的Mn含量范围是1.0～4.0％。但由于Mn与S结合形成MnS，加剧铸坯角横裂纹产生，研究表明Mn/S≥100能够提高中碳钢的临界应变，有利于改善裂纹。本专利技术的0.4<Mn≤4.0％、且10≤Mn/S≤100。
[0013]Al：Al作为脱氧剂，同时适量的AlN可起到细化晶粒作用；钢中大量细小的AlN沿晶界析出，降低了奥氏体晶界强度，易在应力作用下沿晶界开裂，导致镀锡基板塑性下降，因此必须将Al含量控制在合理范围内。本专利技术的Al：0.1～0.2％(优选0.11～0.18％)。
[0014]N：N的加入有利于后续连续退火和表面光轧等加工，氮含量越高镀锡基板的加工和烘烤性能越好；但钢中[N]含量增加，会引起连铸坯角横裂纹和气体析出的敏感性增强，从综合保证性能和控制质量，本专利技术的N：0.01～0.2％(优选0.01～0.18％)。
[0015]Ti、B、Nb：通过向钢液内加入Ti、B、Nb等元素来固定钢中N，形成TiN或BN或Nb(C,N)颗粒，从而降低与Al结合的N含量，有利于抑制AlN析出，从而有利于减轻铸坯角部横裂缺陷；过量的Ti、B、Nb易生成过多的氮化物或碳氮化物，降低材料性能，本专利技术的Ti、B和Nb中的一种或几种，每种含量0.01～0.3％，并且2≤Ti+B+Nb/N≤5。
[0016]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种上述中碳含氮钢的板坯连铸生产方法，以提高连铸坯质量。
[0017]其所要解决的技术方案可以通过以下技术方案来实施。
[0018]一种前述中碳含氮钢的板坯连铸生产方法，在所述连铸工序中，板坯的断面厚度
×
板坯宽度为(150～300)mm
×
(900～2150)mm，中间包过热度控制在10～40℃，平均拉速1.0～2.5m/min；结晶器电磁搅拌电流500～600A，二冷电磁搅拌电流为1000～2200A；结晶器宽面和窄面水量分别为1400～3000L/min和320～480L/min，二冷水比水量控制0.5
±
0.2L/kg；结晶器振动振频140～240次/min(cpm)、振幅3～7mm；连铸结晶器水口插入深度控制在120～180mm；结晶器窄面锥度1.0～1.25％。
[0019]在所述连铸工序中，针对断面板坯厚度
×
板坯宽度为(150～300)mm
×
(900～2150)mm，如果连铸过程钢水的过热度低于10℃，钢液流动性差，容易导致结晶器水口冻钢、迫使浇注中断，且保护渣熔化效果不好；如果钢水过热度高于40℃，极易发生偏析，导致凝固时间长、选分结晶充分，加剧铸坯质量问题；本专利技术中间包内钢液的过热度控制在10～40℃。
[0020]在所述连铸工序中，如果平均拉速高于2.5m/min，初生坯壳较薄，铸坯冷却不均匀，容易产生纵向裂纹乃至漏钢；考虑到炼钢连铸节奏和高拉速目标，如果平均拉速不低于1.0m/min，且不影响连铸机总体生产能力；本专利技术平均拉速控制在1.0～2.5m/min。
[0021]在所述连铸工序中，为了防止中碳含氮钢在结晶器内产生裂纹和凹陷，在结晶器内、二冷区宜采用弱冷工艺制度。结晶器宽面和窄面水量分别为1400～3000L/min和320～
480L/min。当进入二冷区后，在高温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中碳含氮钢，其特征在于，按重量百分数计，包括如下元素或组份：C：0.15～0.60％，0.7<Si≤2.0％，0.4<Mn≤4.0％，P≤0.04％，S≤0.04％，且10≤Mn/S≤100，Al：0.1～0.2％，N：0.01～0.2％；Ti、B和Nb中的一种或几种，每种含量0.01～0.3％，并且2≤Ti+B+Nb/N≤5；余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的中碳含氮钢，其特征在于，按重量百分数计，包括如下元素或组份：C：0.20～0.50％，0.8<Si≤1.8％，0.4<Mn≤4.0％，P≤0.02％，S≤0.02％，且10≤Mn/S≤100，Al：0.11～0.18％，N：0.01～0.18％；Ti、B和Nb中的一种或几种，每种含量0.01～0.3％，并且2≤Ti+B+Nb/N≤5；余量为Fe和不可避免的杂质。3.一种权利要求1或2所述中碳含氮钢的板坯连铸生产方法，其特征在于，在其连铸工序中，板坯的断面厚度
×
板坯宽度为(150～300)mm
×
(900～2150)mm，中间包内钢液过热度控制在10～40℃，平均拉速为1.0～2.5m/min；结晶器电磁搅拌电流500～600A，二冷电磁搅拌电流为1000～2200A；结晶器宽面和窄面水量分别为1400～3000L/min和320～48...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮亮，陈建梁，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：