一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法技术

一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法，铸坯通过连铸得到，连铸过程结晶器内加入保护渣，所述保护渣的四元碱度满足式1，所述保护渣的黏度与铸机拉速的关系满足式2，所述保护渣的熔化温度与钢液液相线温度的关系满足式3，（CaO％＋MgO％）/（SiO2％＋Al2O3％）＝1.0～1.2（1），0.2≤η

【技术实现步骤摘要】
一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金领域，进一步属于连铸领域。

技术介绍

[0002]铸坯表面横裂纹是连铸生产中最常见的质量缺陷之一，常发生于连铸坯边角部或侧面，多沿深振痕分布。横裂纹通常很细，可以隐藏在铸坯表面氧化铁皮以下5～8mm的深度，通常很难在铸坯表面上发现。这种缺陷长期困扰着微合金成分或亚包晶成分的板坯或大方坯生产。对于这些钢种，较大的奥氏体晶粒粗化倾向使得其横裂纹发生倾向最为显著。同时，出于对钢材组织与性能的需求，钢中普遍存在的Al或Nb、V、Ti等微合金元素，进一步加大了这类钢种横裂纹的控制难度。
[0003]现有技术中大量文献和专利都对铸坯宽面和边角部的横裂纹缺陷进行深入研究，提出了优化成分控制(如控制C\N\Al等元素含量)；连铸弱冷却控制(减少结晶器和二冷水量，提高铸坯弯曲和矫直温度)、结晶器保护渣绝热控制(提高碱度)、连铸坯浅振痕控制等多种方法，对连铸表面横裂纹的控制已取得一定的效果，但在实际操作中均存在较大的局限性，对裂纹的改善效果非常有限。
[0004]关于铸坯侧面横裂纹(简称侧裂)的研究和控制现有技术中鲜见有报道，也是实际生产中最难解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是改善铸坯侧面横裂纹缺陷。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案是：一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法，铸坯通过连铸得到，连铸过程结晶器内加入保护渣，所述保护渣的四元碱度满足式1，所述保护渣的黏度与铸机拉速的关系满足式2，所述保护渣的熔化温度与钢液液相线温度的关系满足式3，
[0007](CaO％+MgO％)/(SiO2％+Al2O3％)＝1.0～1.2
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(1)
[0008]0.2≤η
×
Vc≤0.4
ꢀꢀ
(2)
[0009]T
L
‑
425≤T
m
≤T
L
‑
395
ꢀꢀ
(3)
[0010]式1中，CaO％、MgO％、SiO2％、Al2O3％分别为保护渣中CaO、MgO、SiO2、Al2O3的质量百分含量；式2中，η为保护渣1300℃时液渣的黏度/Pa
·
S，Vc为铸机拉速/m/min，如工作拉速在1.0～1.4m/min范围内，则结晶器保护渣粘度控制在0.14～0.40Pa
·
S范围内；式3中，T
m
为保护渣的熔化温度，T
L
为所浇注钢液的液相线温度。
[0011]在坯壳凝固过程中，铸坯宽度变化主要分为2个阶段，
[0012]①
结晶器弯月面附近的凝固收缩阶段:即钢水受结晶器强烈冷却的影响，形成一定厚度的坯壳，铸坯宽度处于收缩阶段。此阶段，钢水的凝固收缩量越大，铸坯宽度的收缩越大。
[0013]②
结晶器中下部及出口的热膨胀延展阶段：即铸坯中尚未凝固的钢水对已凝固的
坯壳产生静压力的作用从而产生膨胀效应，使铸坯的宽度增加，铸坯宽度处于延展阶段；此阶段，初生坯壳的厚度越薄，铸坯宽度的延展越大。
[0014]无论是收缩还是延展，变形量越大，铸坯承受的外力越大，在铸坯的最薄弱处就产生裂纹。因此，既要保证结晶器内弯月面附近较小的收缩变形，又要保证结晶器中下部及出口较小的延展变形，以减小坯壳受力。
[0015]通过高碱度、高粘度、低熔化温度的保护渣液渣均匀流入来控制结晶器弯月面附近的合理冷却强度，既可以避免结晶器内强冷带来的强收缩，又可以保证结晶器中下部及出口坯壳有足够的厚度，减少铸坯宽度延展。
[0016]保护渣采用较高的碱度目的是控制结晶器保护渣合适的传热，保证合理的结晶器冷却强度。
[0017]保护渣的黏度与铸机拉速的关系满足式2，目的是控制结晶器内保护渣的均匀流入，保证全程润滑和避免负滑脱底部的液渣堆积。
[0018]保护渣的熔化温度与钢液液相线温度的关系满足式3，目的是控制结晶器内保护渣合适的熔化速度和消耗量，形成多层熔融结构。
[0019]进一步的，所述的一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法，其特征在于，所述保护渣的化学成分及其质量百分含量为SiO2：24
‑
28％、CaO：25
‑
30％、MgO：4
‑
6％、Al2O3：3
‑
6％、Na2O：7
‑
13％、F：9
‑
13％、C：4
‑
6％，其余为不可避免的杂质。
[0020]进一步的，所述的一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法，其特征在于，所述保护渣的理化性能为：熔化温度1080
‑
1130℃，粘度η
1300℃
为0.14
‑
0.40Pa
·
s，堆比重为0.4
‑
0.8g/cm3。
[0021]进一步的，所述的一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法，其特征在于，所述保护渣的配碳量为4～6％，其中炭黑的含量为1.5
‑
2.0％，所述炭黑的比表面积为100
‑
150m2/g；所述保护渣基料粒度为0.01
‑
0.1mm。
[0022]在连铸过程中保护渣不断加入到结晶器钢液面上，由于钢水温度高于保护渣熔化温度，使保护渣在钢液面上依次形成液渣层一烧结层一粉渣层，烧结现象严重时，一方面能使烧结成块的固渣卷入初生坯壳或卷入结晶器与坯壳间缝隙，使铸坯表面产生夹渣和凹坑裂纹缺陷；另一方面保护渣在结晶器壁上产生渣圈，严重的渣圈不仅会阻塞液渣的流入通道，液渣流入不均匀导致铸坯表面裂纹甚至诱发漏钢。而铸坯裂纹敏感钢种为控制结晶器传热多采用高碱度保护渣，由于高碱度保护渣碱度大，对温度改变更加敏感，更容易在加热熔化过程中发生严重烧结。
[0023]配碳量和炭质材料的种类与特性对保护渣的烧结性有着关键的影响，炭质材料抑制烧结性能的机理在于：炭质材料可以对基料进行包裹，随着配碳量的增加，可以相应的提高固相反应的发生温度，抑制保护渣的烧结。而比表面积较大的炭质材料在抑制烧结方面能发挥主要作用，对基渣粒子进行第一层紧密的包裹，当这类炭质材料加入量不足时，在较高温度环境下保护渣烧结性能很严重。在足够量的较细炭质材料条件下，比表面积较小的炭质材料才会在此基础上发挥第二层隔离的作用，抑制基料中液滴的产生和汇聚，从而抑制烧结作用。因此保护渣炭质材料的比表面积直接影响着烧结性能，特别是高比表面积的炭质材料不能过少。
[0024]保护渣的配碳量为4～6％，并尽量多加入高比表面积的炭质材料对基渣粒子进行
包裹，但不超过炭质材料比表面积的阈值150m2/g(超过此阈值后，熔化温度起主要作用)。如当保护渣中加入较多分散度大的炭黑(比表面积为100
‑
150m2/g)时，由于炭黑比表面积大，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法，铸坯通过连铸得到，连铸过程结晶器内加入保护渣，其特征在于，所述保护渣的四元碱度满足式1，所述保护渣的黏度与铸机拉速的关系满足式2，所述保护渣的熔化温度与钢液液相线温度的关系满足式3，（CaO％＋MgO％）/（SiO2％＋Al2O3％）＝1.0～1.2
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（1）0.2≤η
×
Vc≤0.4 （2）T
L
‑
425≤T
m
≤T
L
‑
395
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（3）式1中，CaO％、MgO％、SiO2％、Al2O3％分别为保护渣中CaO、MgO、SiO2、Al2O3的质量百分含量；式2中，η为保护渣1300℃时液渣的黏度/Pa
·
S， Vc为铸机拉速/m/min；式3中，T
m
为保护渣的熔化温度，T
L
为所浇注钢液的液相线温度。2.根据权利要求1所述的一种改善铸坯横裂纹缺陷的生产方法，其特征在于，所述保护渣的化学成分及其质量百分含量为 SiO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洪峰，张军国，张红波，李腾飞，尹宽，赵晓虎，田伟，李长海，张贺君，
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：