一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺，属于冶金技术领域。连铸工艺为将液态超高碳钢钢水通过长水口从钢包浇注至中间包，再通过浸入式水口浇注至结晶器内，液态钢水在结晶器内冷却凝固，形成厚度均匀的带液芯的坯壳，在二冷室内全部凝固并完成弯曲和矫直，连续浇铸，最后拉出铸机，并由火焰切割机切割成需要定尺的铸坯，控制冷却后装入热轧加热炉。本发明专利技术获得的铸坯无表面裂纹，中心偏析≤C1.0级，中心疏松≤1.0。中心疏松≤1.0。中心疏松≤1.0。

【技术实现步骤摘要】
一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺。

技术介绍

[0002]超高碳钢是国内外近年来发展起来的一种新型的、并具有重要发展前景的高性能钢铁材料，是高附加值、高技术含量的钢铁产品，主要用于工具钢、刀模具钢、锯片钢等用途。
[0003]超高碳钢钢水中的碳含量一般为0.6%
‑
1.2%，连铸凝固过程中在选分结晶的作用下，大量的低熔点溶质在凝固末期富集，再加上连铸坯凝固末端两相区凝固收缩产生的强大吮吸作用，使富集低熔点杂质的溶质向连铸坯的中心流动，形成中心偏析，并伴随中心疏松，严重时产生中心缩孔。这些连铸坯的内部缺陷在后继加热、轧制过程中又难以有效消除，并影响最终产品质量。
[0004]超高碳钢连铸生产过程中面临的诸多技术难点，主要是由其凝固和冶金特性决定的。由铁碳相图可知，高碳钢液相线低，固液两相区比较宽，当碳质量分数大于0.053%时从液相中直接析出奥氏体，不发生包晶相变，总的凝固收缩相对较小。初生坯壳凝固收缩小，意味着结晶器与凝固壳之间液渣流入通道变得更窄，液渣流入量少，这些因素造成了保护渣在结晶器内的流动润滑不好，铸坯表面及内部裂纹敏感性高，易产生铸坯表面纵裂凹陷、铸坯中心偏析疏松等质量缺陷及结晶器粘结、漏钢等生产事故。因此，超高碳钢连铸生产十分困难，被认为是“碳钢中的无人区”。已成为冶金界连铸生产中的主要技术难题和热点问题。
[0005]目前行业内超高碳钢的铸造大部分采用传统模铸生产，少部分采用喷射成形、真空铸造等特殊的方法。而有关超高碳钢铸坯连铸的文献资料很少，实际成功进行高碳钢连铸铸坯生产的厂家也很少，其生产实践情况未见详细报道，对超高碳钢连铸冷却工艺的系统研究更是未见报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是提供一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺，纠正传统的连铸技术偏见，有效解决行业内长期存在的困扰超高碳钢连铸生产和铸坯质量的技术难题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采取的的技术方案如下：一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺，所述工艺包含以下步骤：将液态超高碳钢钢水通过长水口从钢包浇注至中间包，再通过浸入式水口浇注至结晶器内，液态钢水在结晶器内冷却凝固，形成厚度均匀的带液芯的坯壳，在二冷室内冷却凝固并完成弯曲和矫直，最后拉出铸机，并由火焰切割机切割成需要定尺的铸坯，运输过程中控制冷却后，装入热轧加热炉；所述工艺包含以下控制参数：所述结晶器内使用结晶器保护渣，所述结晶器保护渣碱度（CaO/SiO2）1.10
‑
1.20；所述二冷室使用上强下弱的连铸二冷工艺：二冷区头部强
冷，比水量0.9
‑
1.10L/kg；二冷区中下部弱冷，比水量0.4
‑
0.6L/kg。
[0008]本专利技术所述结晶器保护渣性能：黏度（η
1300℃
）0.06
‑
0.10Pa.S，凝固温度1095
‑
1135℃。
[0009]本专利技术所述结晶器保护渣为添加发热剂的结晶器保护渣，发热剂成分及在结晶器保护渣中的含量为：CaSi：4%
‑
6%、FeO：6%
‑
8%。
[0010]本专利技术所述结晶器保护渣的消耗量≥0.4kg/t。
[0011]本专利技术所述结晶器的倒锥度：结晶器窄面倒锥度：1.15%
±
0.05%；结晶器宽面收缩1mm
±
0.02mm。
[0012]本专利技术所述中间包钢水过热度按20℃
‑
30℃控制，中间包钢水中氮含量按[N]≤30ppm控制。
[0013]本专利技术所述浸入式水口直径50
‑
55mm，比同一连铸机其它钢种浸入式水口直径小5%
‑
10%。
[0014]本专利技术所述运输过程中控制冷却，铸坯冷却必需按热送组织，若缓冷必须满足：铸坯温降速度≤10℃/h；铸坯精整结束温度≥150℃；所述铸坯在热轧加热炉内需缓慢预热，在800℃以下要缓慢升温，升温速率≤10℃/min。
[0015]本专利技术所述铸坯严禁纵切、横切等冷态切割作业，禁止热态下接触水；在连铸切割完5小时内铸坯优先进加热炉轧制；非保温坑缓冷的铸坯在连铸切割完48小时内必须进加热炉轧制。
[0016]本专利技术所述超高碳钢钢水化学成分及质量百分含量如下：C：1.0%
‑
2.10%，Si：0.10%
‑
0.50%，Mn：0.30%
‑
1.80%，其余为Fe、合金元素及不可避免的杂质。
[0017]本专利技术所述铸坯质量：铸坯无表面裂纹；中心偏析≤C1.0，中心疏松≤1.0。
[0018]本专利技术的设计思路如下：1、连铸结晶器保护渣工艺：传统的连铸工艺认为超高碳钢由于没有包晶反应，高碳钢在结晶器内具有低的收缩行为。因此超高碳保护渣通常是低粘度，低熔点的酸性渣，主要功能是具有略低的熔点以提供良好的润滑，但传热控制不好，易产生凹陷和纵裂等质量缺陷，且在连铸生产过程中保护渣易结渣圈，挑渣圈和捞渣操作频繁，即既影响铸坯质量又影响生产顺行，易造成黄牌报警(漏钢预报警，发生时须降速操作，严重的会导致漏钢)、黏结性漏钢。
[0019]本专利技术纠正传统的技术偏见，超高碳钢连铸结晶器保护渣采用碱度高、凝固温度高、黏度低和添加发热剂的碱性渣。原理是采用本专利技术的保护渣具有发热作用，使结晶器类钢水（主要是弯月面附近）得到保温，并且保护渣碱度大、凝固温度高、早期大量生成保护渣薄膜的不透明层（保护渣液层为结晶化层，具有防止热辐射效果），减少了结晶器内的热损失，使凝固壳得到缓冷。
[0020]本专利技术结晶器保护渣主要指标如下：（1）碱度（CaO/SiO2）=1.10
‑
1.20%；（2）凝固温度=1095
‑
1135℃；（3）黏度（η
1300℃
）=0.06
‑
0.08Pa.s；（4）发热剂成分及含量：CaSi：4
‑
6%、FeO：6
‑
8%；（5）结晶器保护渣的消耗量≥0.4kg/t。
[0021]2、连铸二次冷却工艺传统的连铸工艺认为超高碳钢由于表面纵裂和表面角裂纹、横裂纹比较敏感，因此需要采用弱冷的二次冷却工艺，但也有少数钢厂为控制超高碳钢的中心偏析，采用强冷
的二次冷却工艺，以控制坯壳鼓肚和选分结晶。
[0022]本专利技术通过研究发现：超高碳钢连铸坯容易产生内部裂纹。这与该钢种在1350℃时变形率低和在1250℃以上时强度急剧降低有关。因此超高碳钢在刚出结晶器时铸坯鼓肚倾向大，铸坯内裂容易生成在二冷区上部。所以高碳钢连铸时的拉速要低， 二冷比水量要大，在二冷区头部水量分配要高，二冷比水量在0.9
‑
1.10L/kg范围内。如果拉速过高，二冷强度不足，就会生成内部裂纹。但铸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺，其特征在于，所述工艺包含以下步骤：将液态超高碳钢钢水通过长水口从钢包浇注至中间包，再通过浸入式水口浇注至结晶器内，液态钢水在结晶器内冷却凝固，形成厚度均匀的带液芯的坯壳，在二冷室内冷却凝固并完成弯曲和矫直，最后拉出铸机，并由火焰切割机切割成需要定尺的铸坯，运输过程中控制冷却后，装入热轧加热炉；所述工艺包含以下控制参数：所述结晶器内使用结晶器保护渣，所述结晶器保护渣碱度1.10
‑
1.20；所述二冷室使用上强下弱的连铸二冷工艺：二冷区头部强冷，比水量0.9
‑
1.10L/kg；二冷区中下部弱冷，比水量0.4
‑
0.6L/kg。2.根据权利要求1所述的一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺，其特征在于，所述结晶器保护渣性能：黏度（η
1300℃
）0.06
‑
0.10Pa.S，凝固温度1095
‑
1135℃。3.根据权利要求1所述的一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺，其特征在于，所述结晶器保护渣为添加发热剂的结晶器保护渣，发热剂成分及在结晶器保护渣中的含量为：CaSi：4%
‑
6%、FeO：6%
‑
8%。4.根据权利要求1所述的一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺，其特征在于，所述结晶器保护渣的消耗量≥0.4kg/t。5.根据权利要求1所述的一种提高超高碳钢铸坯质量的连铸工艺，其特征在于，所述结晶器的倒锥度：结晶器窄面倒锥度：1.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洪峰，秦亮，徐政，马新光，李肖德，王丽娜，赵强，张杰，
申请(专利权)人：唐山钢铁集团有限责任公司河钢股份有限公司唐山分公司，
类型：发明
国别省市：