一种中碳含铌钢减少表面裂纹的方法技术

本发明专利技术公开了一种减少中碳含铌钢表面裂纹的方法，包括以下步骤：微合金低线控制：降低Ｎｂ的加入量，由先前的０．０２５％降低到０．０１５％，精确控制Ｎｂ，并采用部分Ｔｉ代替Ｎｂ避免单独Ｎｂ或Ｔｉ细化晶粒，改使用Ｔｉ－Ａｌ，Ｔｉ－Ｎｂ－Ａｌ，Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ－Ａｌ组合。氮含量的控制：通过对原料以及设备精度的控制，尽量做到生产中不增氮，以及采用ＲＨ真空循环脱气工艺，最终保证［Ｎ］＜４５ｐｐｍ；矫直温度的控制：在二冷段配水采用弱冷，总水量减少１０％，使矫直温度为９５０－９８０℃。采用本发明专利技术生产出的中碳含铌的板坯质量得到大幅度提高，其表面裂纹明显减少，产品合格率上升到９９．８０％左右。判废量由以前的７．５％降到现在的０．４－０．５％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中碳含铌钢的生产方法，具体地说是一种中碳含铌钢减少表面裂 纹的方法。
技术介绍
在20世纪五六十年代，便广泛对铌微合金化技术进行研究。通常是在普碳钢基础 上，减少钢中的含碳量，添加铌增加钢的强度和韧性。其中，石油运输管线钢、高强度板材、 汽车用钢、无间隙原子钢和铁素体不锈钢都采用了铌微合金化技术。除此之外，铌还可以应用于化工领域的热交换器，高温炉构件的加热和屏蔽元件， 加工领域的吸气剂和照明领域的钠蒸气灯元件。目前，在中碳含铌微合金化钢中厚板产品广泛应用于造船、桥梁、建筑和容器制造 等行业，近年来成为国内钢铁企业的主要品种，为企业带来了大量的利润，虽然我国中厚板 生产技术正逐年得到完善，且取得了很大进步。但在质量方面还存在许多问题，制约了我国 中厚板的发展，主要包括(1)内在质量比较差。国内中厚板强度和国外同种钢板相比，通常低30_50MPa左 右，且性能波动大。钢材纯净度不高，磷、硫、氢等有害元素和夹杂物含量多，时常发生结晶 不良现象，使得钢板出现气泡、白点、偏析，进而造成夹杂、内裂、分层等缺陷，降低钢板成材 率；(2)外观质量比较差。主要是板形不良和尺寸偏差。厚度偏差一般可达 0. 25mm-0. 5mm,宽度偏差可达40mm-50mm，长度偏差最大达到50mm ；(3)和国外先进技术相比，我国的厚板连铸比仍较低，仅为百分之十几，日本可达 到92%以上;(4)钢板种类不齐全，即使有该种类，质量也较差，和国外先进水平差距较大；(5)和国外先进技术相比，我国的生产工艺仍处在落后阶段，操作管理水平低，生 产消耗高。其中表面裂纹是中厚板轧制过程中最常见的缺陷，它造成厚度方向力学性能相比 轧向性能差异加大，尤其塑性、韧性严重恶化，导致钢板的冲击韧性，抗疲劳能力变弱，易发 生层状撕裂。铸坯出现裂纹，会造成严重危害，重者会导致漏钢或废品，轻者要进行精整。致 使钢板的切损增加、改判量上升。这样不但影响铸机生产率，而且影响产品质量，从而增加 了生产成本，降低了经济效益。中厚板表面裂纹主要成因主要是钢中的化学成分如碳、硫以及微量合金元素含量 的影响。浸入式水口设计与插入深度将直接影响结晶器内钢流分布，进而影响板坯坯壳生 长均勻性。从而水口浸入深度对板坯表面缺陷有明显影响，水口插入太深，虽然这减少液面 保护渣卷入的可能性，但也减少了夹杂物上浮、去除的机会，结晶器内的高温区也随着水口 浸入深度的增加而下移，这将使钢液向自由液面提供的热量减少，不利于保护渣的熔融，影 响保护渣作用的发挥；同时结晶器内高温区的下移，使初生凝固坯壳的再熔化加剧，影响了初生坯壳的均勻生长速度；水口插入太浅钢流可以将液渣裹入凝固前沿，扰动剧烈时甚至 会造成自由液面的裸露，增加钢水与空气的接触机会，钢水中因二次氧化而生成的夹杂物 进入钢液，使钢中的夹杂物含量增加，最终将影响到连铸坯的质量。所以插入深度既要兼顾 减少纵裂纹又要减少裹渣，此外浸人式水口浸人深度对化渣有很大的影响，如中包温度较 低，浸人深度就不能太深。还有在炼钢、连铸工序时操作不当，而在铸锭表面出现的横裂纹、纵裂纹、结疤或 皮下气泡等缺陷，在进一步轧制中会演变成裂纹。还可能是在坯料加热制度不合理，钢坯过 热或过烧，表面出现脱碳等现象时，会使坯料塑性变差，在轧制时易出现裂纹。当然连铸坯 在低温脆性区矫直或剪切时也易产生裂纹。针对中厚板中碳含铌钢表面裂纹的成因，通常采取的措施是单一地控制钢水中的 氮、硫以及微量合金元素的含量，还有调节二冷段的配水量控制矫直温度。然而到目前为 止，还没有发现系统地控制氮含量、微合金元素的含量以及二冷段配水量来减少表面裂纹， 提高合格率的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法通过控制钢水 中氮、微合金的含量以及控制矫直温度来减少中碳含铌钢表面裂纹的产生，提高产品合格率。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的，其特征在于该方法对微合金进行优化，严 格控制N含量，减少碳氮化钛的大量富集超标，对二冷段配水量进行调整来控制矫直温度， 降低夹杂的脆性转化；具体包括以下步骤1)控制钢中微合金成分向钢包冶金炉加入合金为Ti-Al，Ti-Nb-Al，Ti-Nb-V-Al 组合，Nb的加入量降低在0.015%以下，Ti的加入量保证在0.015%以上；2)控制钢中的氮含量通过对原料以及设备精度的控制，做到生产中不增氮，以 及采用RH真空循环脱气去除钢液作用，最终保证 < 45ppm ；3)控制连铸矫直温度，在二冷段配水采用弱冷，使连铸矫直温度为950-980°C。本专利技术对合金成分进行调整，精确控制Nb的使用Q345、船板、容器板以及A709等 产品中的薄规格的产品取消或不加Nb，对中规格厚度(20<d<40mm)的高强度钢种，降低 Nb的加入量，由先前的0. 025%降低到0. 015%，精确控制Nb，并采用部分Ti代替Nb，单独 使用Ti，容易生成TiN粗大颗粒(TiN容易在钢水凝固过程中析出)；单独使用Nb，Nb(CN) 也容易在1100°C 1200°c下析出，建议使用Ti-Al，Ti-Nb-Al,Ti-Nb-V-Al组合，通过Ti固 化大部分N，虽然生成的TiN粗大，但在铸坯温度降到1000 1050°C下后，细小的其它氮化 物富集在TiN颗粒上，减弱了其对钢高温塑性的危害。但保证Ti含量0.015%以上。降低 钢中的氮含量在转炉吹炼时，将氧枪和吹氮的阀门关掉，防止由于氧气和氮气的渗漏，造 成钢种增氮。在底吹氮气管路增加挡板，确保氮气不会污染氩气；将Al粒改为Al粉，快速 成渣，防止钢水由于化渣不及时，造成二次吸氮。在原材料控制方面，使用自产石灰，并且在 12小时内用完，以防止石灰从空气中吸氮，造成原材料增氮，拉速保持稳定，防止结晶器液 面波动，造成卷渣，从而导致钢中氮含量增加。测定氧气的纯度，保证氧气的纯度，防止因氧气纯度不够，造成吹氧时增氮。设备精度控制，要定期对设备进行排查，对于铸机的各项部 件，要保持其精准性，LF炉精炼时，一个包换一个垫片，做好Ar封，减少精炼过程中的增氮。 适当提高矫直温度铸坯二冷制度设置不合理时，造成铸坯表面温度局部过低(如整体冷 却过强或滴漏等造成局部过冷)，且钢中含量高，碳化物过早析出晶粒粗大，在铸坯回 温过程中出现裂纹，或进入矫直时出现裂纹。通过减少而二冷段配水量，来提高矫直温度至 950-980 "C。在控制钢水中微合金调整优化和严格控制氮含量成分后，需要对侵入式水口的出 口倾角和插入深度进行调整和优化，当水口的倾角在15°时，对液面平稳有利，熔池表面附 近向上流动的回流区大小适中，自由液面的湍流和扰动较弱，有利于降低结晶器保护渣卷 入的可能性，有利于钢液中夹杂物的上浮去除。水口浸入深度250 270mm左右时，熔池表 面附近向上流动的回流区大小适中，自由液面的湍流和扰动减弱，有利于防止结晶器保护 渣的卷入，避免由于卷渣而生成新的夹杂物。结晶器内高温区域的位置适宜，向自由液面供 给的热量适当，有利于结晶器保护渣的熔融，也有利于初生坯壳的均勻生长；还要对结晶器 的液面还需优化加热制度，在现有的基础上，均热时间作了适当的延长，但比冷坯的均热时 间短20-30min。对于含Nb钢，采取温装或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中碳含铌钢减少表面裂纹的方法，其特征在于该方法对微合金进行优化，严格控制Ｎ含量，减少碳氮化钛的大量富集超标，对二冷段配水量进行调整来控制矫直温度，降低夹杂的脆性转化；具体包括以下步骤：　　１）控制钢中微合金成分：向钢包冶金炉加入合金为Ｔｉ－Ａｌ，Ｔｉ－Ｎｂ－Ａｌ，Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ－Ａｌ组合，Ｎｂ的加入量降低在０．０１５％以下，Ｔｉ的加入量保证在０．０１５％以上；　　２）控制钢中的氮含量：通过对原料以及设备精度的控制，做到生产中不增氮，以及采用ＲＨ真空循环脱气去除钢液作用，最终保证［Ｎ］＜４５ｐｐｍ；　　３）控制连铸矫直温度，在二冷段配水采用弱冷，使连铸矫直温度为９５０－９８０℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何烈云，李翔，王端军，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84