一种低合金钢宽厚板坯的连铸方法
【专利摘要】本发明公开了一种低合金钢宽厚板坯的连铸方法，该连铸方法包括将钢水从中间包浇注至结晶器中，在所述结晶器中，在钢水的液面上加入保护渣，钢水通过所述结晶器的振动以及所述结晶器的宽面和窄面的冷却作用而形成为带有液芯的铸坯，然后将该带有液芯的铸坯以拉速Vc从所述结晶器的出口连续拉出并经过二次冷却区，以得到完全凝固的铸坯，其特征在于，所述结晶器由铜板构成，所述铜板的冷却水缝中冷却水的流速为8.8～9.3m/s，并且所述结晶器的窄面热流与宽面热流的比值为0.85～0.95。本发明的低合金钢宽厚板坯的连铸方法中通过对结晶器的冷却制度合理控制，能够减少生产出的宽厚板坯的表面裂纹，优化产品质量。
【专利说明】一种低合金钢宽厚板坯的连铸方法 【技术领域】
[〇〇〇1] 本发明涉及连铸领域，具体地，涉及一种低合金钢宽厚板坯的连铸方法。 【背景技术】
[0002] 能源石化、高速运输、装备制造等国家重点发展和振兴的行业均需要大量优质、大 规格的钢材，因而为适应宽厚规格板材的生产需要，板坯断面大型化是重要途径之一。但 是，随着板坯断面大型化，因结晶器冷却不均匀、二冷制度不适合等原因而造成的铸坯表面 缺陷(例如纵裂纹缺陷和横裂纹缺陷）和铸坯内部缺陷(例如铸坯变形和中心疏松等）随之 增强。因此需针对宽厚板坯的凝固特性，根据钢水凝固过程和铸坯冷却过程的坯壳的厚度 和温度变化制定适合的连铸方法以保证生产出的宽厚板坯的表面和内部质量。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种能够降低漏钢报警率的低合金钢宽厚板坯的连铸方法。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种低合金钢宽厚板坯的连铸方法，该连铸方法 包括将钢水从中间包浇注至结晶器中，在所述结晶器中，在钢水的液面上加入保护渣，钢水 通过所述结晶器的振动以及所述结晶器的宽面和窄面的冷却作用而形成为带有液芯的铸 坯，然后将该带有液芯的铸坯以拉速Vc从所述结晶器的出口连续拉出并经过二次冷却区， 以得到完全凝固的铸述，其中，所述结晶器的冷却水缝中冷却水的流速为8. 8?9. 3m/s，并 且所述结晶器的窄面热流与宽面热流的比值为〇. 85?0. 95。
[0005] 优选地，在所述结晶器中，所述保护渣的二元碱度为0. 85?1. 05,所述保护渣在 1300°C下的粘度为0. 05?0. 15Pa · s，所述保护渣的熔点为1050?1150°C。
[0006] 优选地，在所述二次冷却区进行喷水冷却时，二冷比水量为0. 50?0. 56kg/吨铸 坯。
[0007] 优选地，所述拉速Vc控制在1. 2?1. 8m/min。
[0008] 优选地，所述低合金钢宽厚板坯的断面尺寸为（1000?1930) mmX (230?250) mm〇
[0009] 优选地，所述中间包中的中间包覆盖剂的加入量为400?500kg。
[0010] 优选地，所述结晶器采用正弦振动形式。
[0011] 优选地，所述低合金钢为P510L、X80、X60或者P590L。
[0012] 本发明的低合金钢宽厚板坯的连铸方法中对结晶器的冷却制度合理控制，具体 地，通过控制结晶器的冷却水缝中的冷却水流速至适宜范围，使得结晶器中的冷却强度适 宜以从源头上减小表面裂纹发生的可能性，并合理控制窄面热流与宽面热流的比值，优化 结晶器的热流情况，使结晶器中带液芯的铸坯的生长均匀从而厚度均匀，以减少裂纹的产 生，因而，本发明能够有效地降低初生的带有液芯的铸坯产生裂纹，从而减少生产出宽厚板 坯的表面裂纹，优化产品质量。
[0013] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。 【具体实施方式】
[0014] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0015] 在宽厚板坯的连铸生产中，宽厚板坯的缺陷主要包括宽厚板坯的表面缺陷和宽厚 板坯的内部缺陷。宽厚板坯的表面缺陷主要为表面纵裂纹，宽厚板坯的表面纵裂纹起源于 结晶器中，在结晶器中钢水在冷却作用下形成带有液芯的铸坯，当结晶器中热流分布不均 匀时会造成初生的带有液芯的铸坯的厚度不均匀，该带有液芯的铸坯受到由于四周温度不 均匀而产生收缩力、收缩时由钢水静压力而产生的膨胀力以及收缩时由于侧面约束产生的 弯曲应力等，这些力作用在所述带有液芯的坯壳上，在该初生的带有液芯的铸坯的厚度较 薄的部位会出现应力集中，该较薄的部位的铸坯的厚度不足以承受这种应力时就会开裂从 而导致裂纹产生，并且这些表面裂纹在二次冷却区会进一步的扩展。铸坯内部缺陷主要指 影响铸坯的中心致密度的中心偏析和中心疏松等，其成因可能是铸坯凝固中柱状晶过于发 达或者是带有液芯的铸坯发生鼓肚等，而这些缺陷的产生在很大程度上与二次冷却区的冷 却情况有关。
[0016] 本发明提供了一种低合金钢宽厚板坯的连铸方法，该连铸方法包括将钢水从中间 包浇注至结晶器中，在所述结晶器中，在钢水的液面上加入保护渣，钢水通过所述结晶器的 振动以及所述结晶器的宽面和窄面的冷却作用而形成为带有液芯的铸坯，然后将该带有液 芯的铸坯以拉速Vc从所述结晶器的出口连续拉出并经过二次冷却区，以得到完全凝固的 铸坯，其中，所述结晶器由铜板构成，所述铜板的冷却水缝中冷却水的流速为8. 8?9. 3m/ s，并且所述结晶器的窄面热流与宽面热流的比值为〇. 85?0. 95。
[0017] 由于铸坯表面裂纹主要源于结晶器中初生的带有液芯的铸坯，因而控制结晶器的 冷却制度对减少铸坯表面裂纹的产生尤为重要。因此，钢水在结晶器中进行一次冷却时控 制结晶器的冷却水缝中的冷却水流速至适宜范围，使得结晶器中的冷却强度适宜以从源头 上减小表面裂纹发生的可能性。另外，结晶器中，窄面和宽面的冷却水带走的热量与窄面和 宽面的有效传热面积的比值分别为窄面热流和宽面热流，通过合理控制窄面热流与宽面热 流的比值，优化结晶器的热流情况，使结晶器中带液芯的铸坯的生长均匀从而厚度均匀，以 减少裂纹的产生。
[0018] 优选情况下，在结晶器中，保护渣的二元碱度为0. 85?1. 05,保护渣在1300°C下 的粘度为〇. 05?0. 15Pa · S，保护渣的熔点为1050?1150°C。
[0019] 所述保护渣可以含有34?39重量％的Ca0、20?25重量％的Si02、2?4重量％ 的Al 203、2?3. 2重量％的MgO、小于2重量％的Fe203、7. 5?8. 5重量％的F、2?3. 2重 量％的Li20、4?5重量％的Na20+K20 (Na20+K20表示Na20和K20的总和）。
[0020] 其中，由于保护渣通常由多种成分组成的混合物，没有固定的熔点，此处所述的熔 点是指利用半球点法测得的保护渣的熔点；并且其中，保护渣的二元碱度指保护渣成分中 CaO和SiO的重量百分含量的比值。保护渣的作用是在结晶器壁与带液芯的铸坯之间形成 一层渣膜起到润滑的作用、减小拉坯阻力从而防止铸坯与铜板粘连，同时填充结晶器壁与 带液芯的铸坯之间的缝隙改善结晶器传热，因而，当结晶器内钢水的液面上的保护渣不能 均匀流入并分布到带液芯的铸坯的周围时就会导致带液芯的铸坯的厚度不均、致使应力集 中而产生裂纹，因此，合理控制保护渣的理化性能，保证保护渣适宜的流动性、结晶器壁和 带液芯的铸坯之间的良好的润滑性以及稳定的传热性，从而减少裂纹的产生。
[0021] 优选地，结晶器采用正弦振动形式，结晶器的振动可以防止带液芯的铸坯与结晶 器壁粘连并且渣膜的润滑以改善铸坯的表面质量，当结晶器采用正弦振动形式时，加速度 曲线变化缓和，结晶器振动平稳，有利于消除铸坯的粘连和脱模，降低裂纹产生的可能性。
[0022] 进一步优选地，在所述二次冷却区进行喷水冷却时，二冷比水量为0. 50? 0. 56kg/吨铸坯。其中，二冷比水量是指连铸机的二次冷却区中单位时间内消耗的总水量 与单位时间内通过该二次冷却区的铸坯质量的比值，铸坯的内部缺陷和表面裂纹均与二次 冷却有着紧密联系。适当地提高二冷比水量以增大二次冷却区的冷却强度：首先可以降低 铸坯的温度，增加铸坯的强度，防止鼓肚；并且冷却速度的提高可以组织溶质元素的析出和 扩散，有利于减轻中心偏析；此外冷却强度的提高有利于正大拉速从而减轻中心偏析。因 此，本发明的连铸方法中通过合理控制对二冷比水量优化款厚板坯的内部质量并进一步提 高铸坯表面质量。
[0023] 此外，所述拉速Vc优选控制在1. 2?1. 8m/min，拉速Vc增大能够提高生产效率但 是会增大鼓肚发生率影响产品质量，因此，优化拉速Vc使得在高生产效率与高产品质量之 间平衡，即保证产品的质量的前提下尽可能提高生产效率。
[0024] 进一步优选地，中间包中中间包覆盖剂的加入量为400?500kg,通过加入足量的 覆盖剂，更好地吸收中间包中钢水中的夹杂物，以更好地对钢水起到净化作用，并且，增强 对中间包内的钢水的保温效果，减少浇注过程中钢水温度的降低，为高速且恒速进行浇注 提供更好的条件，从而提_铸述质量。
[0025] 所述覆盖剂可以含有9?13重量％的Al203、30?35重量％的Ca0、30?35重 量％的Si0 2、不大于0. 15重量％的S、不大于0. 5重量％的自由C以及不大于0. 45重量％ 的 H20。
[0026] 并且，所述低合金钢可以为P510L、X80、X60或者P590L。
[0027] 本发明优选适用于连铸断面尺寸为（1000?1930) mmX (230?250) mm的低合 金钢宽厚板坯，连铸断面尺寸可以为（1000?1930) mmX 230mm，例如1350mmX 230mm，也可 以为（1000 ?1930) mmX 250mm，例如 1600mmX 250mm。
[0028] 本发明通过优化连铸过程中的工艺条件，例如，结晶器的冷却制度、拉速制度、保 护渣的理化性能以及二次冷却制度等，以提高连铸得到的低合金钢的宽厚板坯的铸坯质 量，尽量减少铸坯的表面裂纹和内部缺陷。
[0029] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这 些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述 的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。此外，本发 明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样 应当视为本发明所公开的内容。
[0030] 下面，将通过实施例对本发明进行更详细的描述。
[0031] 实施例
[0032] 进行11组连铸操作生产低合金钢宽厚板坯，第1?8组生产的低合金钢宽厚板坯 的钢种为P510L，第9?11组生产的低合金钢宽厚板坯的钢种分别为X80、X60和P590L， 其中第1?6组和第9?11组采用本发明的方法铸造，第7组和第8组为对比例。每组铸 造1000炉钢水，这11组连铸操作中所使用的连铸设备为直弧形连铸机，每次连铸操作中， 将钢水从中间包中浇注至结晶器中；中间包中加入有覆盖剂；在结晶器中，在钢水的液面 上加入保护渣，通过在结晶器中冷却，钢水凝固为带有液芯的铸坯；然后将该带有液芯的铸 坯以拉速Vc从结晶器的出口连续拉出并经过二次冷却区，在二次冷却区进行喷水冷却以 得到完全凝固的铸坯。其中：上述11组连铸操作中每组所使用的保护渣的理化性能(包括 二元碱度、在1300°C下的粘度以及熔点）如表1中所示，保护渣的成分如表2中所示；在上 述11组连铸操作中，中间包中所加入的中间包覆盖剂的成分以及加入量如表3中所示；结 晶器由铜板构成，所述铜板上形成有用于冷却水流动的水缝，所述水缝内的冷却水的流量、 结晶器的窄面热流与宽面热流的比值和结晶器的振动形式如表4中所示；在二次冷却区进 行喷水冷却时的二冷比水量、拉速Vc以及上述11组连铸操作中所生产出的铸坯的断面尺 寸如表5中所示。
[0033] 表 1
[0034]
【权利要求】
1. 一种低合金钢宽厚板坯的连铸方法，该连铸方法包括将钢水从中间包浇注至结晶器 中，在所述结晶器中，在钢水的液面上加入保护渣，钢水通过所述结晶器的振动以及所述结 晶器的宽面和窄面的冷却作用而形成为带有液芯的铸坯，然后将该带有液芯的铸坯以拉速 Vc从所述结晶器的出口连续拉出并经过二次冷却区，以得到完全凝固的铸坯，其特征在于， 所述结晶器的冷却水缝中冷却水的流速为8. 8?9. 3m/s，并且所述结晶器的窄面热流与宽 面热流的比值为0. 85?0. 95。
2. 根据权利要求1所述的低合金钢宽厚板坯的连铸方法，其中，在所述结晶器中，所述 保护渣的二元碱度为0. 85?1. 05,所述保护渣在1300°C下的粘度为0. 05?0. 15Pa *s，所 述保护渣的熔点为1050?1150°C。
3. 根据权利要求1所述的低合金钢宽厚板坯的连铸方法，其中，在所述二次冷却区进 行喷水冷却时，二冷比水量为〇. 50?0. 56kg/吨铸坯。
4. 根据权利要求1所述的低合金钢宽厚板坯的连铸方法，其中，所述拉速Vc控制在 L 2 ?L 8m/min〇
5. 根据权利要求1所述的低合金钢宽厚板坯的连铸方法，其中，所述低合金钢宽厚板 坯的断面尺寸为（1000?1930) mmX (230?250) mm。
6. 根据权利要求1所述的低合金钢宽厚板坯的连铸方法，其中，所述中间包中的中间 包覆盖剂的加入量为400?500kg。
7. 根据权利要求1所述的低合金钢宽厚板坯的连铸方法，其中，所述结晶器采用正弦 振动形式。
8. 根据权利要求1所述的低合金钢宽厚板坯的连铸方法，其中，所述低合金钢为 P510L、X80、X60 或者 P590L。
【文档编号】B22D11/22GK104057053SQ201310234807
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】吴国荣, 陈永, 曾建华, 潘红, 李志强, 唐生斌 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司