一种马氏体包晶不锈钢2Cr13连铸坯及其生产方法与流程

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯及其生产方法。

背景技术：

2cr13马氏体不锈钢，其强度、硬度高，具有一定耐腐蚀及高耐磨特性，机加工行业多用于生产轴、套筒等类产品，如电机轴、洗衣机轴等。该钢种为包晶马氏体不锈钢，在高温以δ（α）+γ相存在，当镍铬当量比在0.5-0.65时钢坯会表现为高凹陷缺陷，缺陷严重时连铸坯会出现纵向裂纹甚至发生漏钢事故，特别是镍铬当量比在0.55时最为严重，上述问题不仅严重影响轧制的线材表面质量，更是导致国内外小方坯连铸机生产2cr13频繁漏钢事故的原因。对2cr13马氏体不锈钢的连铸坯生产工艺进行研究，避免连铸坯出现纵向裂纹甚至发生漏钢事故具有重要意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯；同时本发明还提供了一种马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯，所述2cr13连铸坯化学成分及质量百分含量为：c：0.180-0.200%、si：0.30-0.45%、mn≤0.30%、p≤0.035%、s≤0.030%、cr：12.50-12.70%、ni≤0.60%、n≤0.020%，余量为fe和不可避免的杂质元素。

本发明所述2cr13连铸坯规格为150*150mm²。

本发明所述2cr13连铸坯镍铬当量比：ni’/cr’≤0.5。其中：铬当量：cr’=%cr+1.5%si；镍当量：ni’=%ni+30（%c+%n）+0.5%mn。

本发明还提供了一种马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯的生产方法，所述2cr13连铸坯的生产方法包括对中间包过热度、连铸机拉速、结晶器振动参数及方式、结晶器冷却、二次冷却参数控制。

本发明所述中间包过热度为25-40℃。

本发明所述连铸机拉速，当中间包过热度为≤25℃时，拉速1.2m/min。

本发明所述连铸机拉速，当中间包过热度为25-40℃时，不含25℃，拉速1.1m/min。

本发明所述结晶器振动参数及方式，正弦振动，振动行程s=7mm，振动频率f：f=1.3*v*1000/（2*s），其中：s：振动行程mm，f：振动频率次/分钟，v：连铸机拉速m/min。

本发明所述结晶器冷却，结晶器水流量为1500—1600l/min。

本发明所述二次冷却参数，二次冷却水总流量为q，1区水流量q1=q*k1，2区水流流量q2=q*k2，所述k1为51%，k2为49%。

二次冷却水总流量q：q=k*s*g*p*v，1区水流量q1=q*k1，2区水流量q2=q*k2；其中：q：冷却水总流量l/min，k：冷却强度l/kg，s：连铸坯断面面积m²，g：重力加速度10m/s²，p：连铸坯密度7800kg/m³，v：连铸机拉速m/min。

本发明方法设计思路如下：

2cr13为包晶马氏体不锈钢，钢水在凝固成连铸坯过程中会出现以下相变过程：

l－l+δ－l+δ+γ－δ（α）+γ，在l+δ+γ－δ（α）+γ转变凝固过程中产生了体积收缩，当镍铬当量比在0.5-0.65时钢坯会表现为高凹陷缺陷，特别是镍铬当量比在0.55时最为严重，该相变特性导致了结晶器弯月面附近的凝固坯壳与结晶器壁的分离，接着是铸坯从结晶器中的脱离，已形成的不均匀的坯壳因其中钢水静压力的作用在通过结晶器下的二冷区时会产生各种各样的变形，从而引起坯壳内钢液体积的变化，最后结晶器内弯月面钢液面的波动诱导了凹陷的产生，该缺陷反过来又导致了结晶器内保护渣的不均匀的导入。

针对此类钢的凝固特点，为了找出解决以上缺陷的方法，本发明通过控制钢中成分实现合理的镍铬当量比，避开镍铬当量比为0.55左右时的凹陷、纵裂区间降低凹陷倾向。通过合理的中间包过热度及连铸机拉速、结晶器冷却及二次冷却参数设计，降低钢水凝固、铸坯冷却体积收缩速率，从而避免裂纹产生。通过结晶器振动参数设计，采用大振幅增加结晶器保护渣耗量，以填充连铸坯坯壳与结晶器壁缝隙控制热量传递，较高的振动频率以利于连铸坯在结晶器内脱模，以避免裂纹产生。

马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯检测标准参考：yb/t2011-2004之“6.5表面质量”部分，即“表面质量：铸坯不得有深度大于1mm的裂纹；不得有深度或高度大于3mm的凸块、凹坑”。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过控制150*150mm²连铸坯钢中成分实现合理镍铬当量比、中间包过热度及连铸机拉速、结晶器振动参数、结晶器冷却及二次冷却参数，改善铸坯表面凹陷、纵向裂纹，并克服了国内外小方坯连铸机生产2cr13漏钢事故高难题，连铸坯一检合格率≥99.1%。

附图说明

图1常规生产马氏体包晶不锈钢2cr13铸坯凹陷缺陷图；

图2常规生产马氏体包晶不锈钢2cr13铸坯裂纹缺陷图；

图3实施例1得到的马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯化学成分及质量百分含量为：c：0.181%，mn：0.16%，si：0.38%，p：0.023%，s：0.001%，cr：12.50%，ni：0.07%，n：0.018%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

生产过程中对中间包过热度、连铸机拉速、结晶器振动参数及方式、结晶器冷却、二次冷却参数控制如下：

镍铬当量比（ni’/cr’）=0.468。

中间包过热度：27℃；拉速1.1m/min。

振动行程：7mm；振动频率102次/min。

结晶器水量：1520l/min。

二次冷却总水量42.5l/min，各区水量：1区：21.7l/min；二区：20.8l/min。

按本发明工艺生产的连铸坯未出现纵裂漏钢事故，连铸坯表面无凹陷、纵向裂纹，一检合格率100%，具体见图3。

实施例2

本马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯化学成分及质量百分含量为：c：0.197%，mn：0.24%，si：0.35%，p：0.026%，s：0.004%，cr：12.69%，ni：0.08%，n：0.016%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

生产过程中对中间包过热度、连铸机拉速、结晶器振动参数及方式、结晶器冷却、二次冷却参数控制如下：

镍铬当量比（ni’/cr’）=0.498。

中间包过热度：35℃；拉速1.1m/min。

振动行程：7mm；振动频率102次/min。

结晶器水量：1550l/min。

二次冷却总水量42.5l/min，各区水量：1区：21.7l/min；二区：20.8l/min。

按本发明工艺生产的连铸坯未出现纵裂漏钢事故，连铸坯表面无凹陷、纵向裂纹，一检合格率100%，附图略。

实施例3

本马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯化学成分及质量百分含量为：c：0.191%，mn：0.25%，si：0.31%，p：0.023%，s：0.005%，cr：12.58%，ni：0.07%，n：0.015%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

生产过程中对中间包过热度、连铸机拉速、结晶器振动参数及方式、结晶器冷却、二次冷却参数控制如下：

镍铬当量比（ni’/cr’）=0.489。

中间包过热度：40℃；拉速1.1m/min。

振动行程：7mm；振动频率102次/min。

结晶器水量：1591l/min。

二次冷却总水量42.5l/min，各区水量：1区：21.7l/min；二区：20.8l/min。

按本发明工艺生产的连铸坯未出现纵裂漏钢事故，连铸坯表面无凹陷、纵向裂纹，一检合格率100%，附图略。

实施例4

本马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯化学成分及质量百分含量为：c：0.180%，mn：0.25%，si：0.40%，p：0.024%，s：0.006%，cr：12.59%，ni：0.08%，n：0.020%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

生产过程中对中间包过热度、连铸机拉速、结晶器振动参数及方式、结晶器冷却、二次冷却参数控制如下：

镍铬当量比（ni’/cr’）=0.470。

中间包过热度：25℃；拉速1.2m/min。

振动行程：7mm；振动频率111次/min。

结晶器水量：1552l/min。

二次冷却总水量46.3l/min，各区水量：1区：23.6l/min；二区：22.7l/min。

按本发明工艺生产的连铸坯未出现纵裂漏钢事故，连铸坯表面无凹陷、纵向裂纹，一检合格率100%，附图略。

实施例5

本马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯化学成分及质量百分含量为：c：0.185%，mn：0.30%，si：0.45%，p：0.035%，s：0.030%，cr：12.70%，ni：0.6%，n：0.012%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

生产过程中对中间包过热度、连铸机拉速、结晶器振动参数及方式、结晶器冷却、二次冷却参数控制如下：

镍铬当量比（ni’/cr’）=0.498。

中间包过热度：30℃；拉速1.1m/min。

振动行程：7mm；振动频率102次/min。

结晶器水量：1500l/min。

二次冷却总水量42.5l/min，各区水量：1区：21.7l/min；二区：20.8l/min。

按本发明工艺生产的连铸坯未出现纵裂漏钢事故，连铸坯表面无凹陷、纵向裂纹，一检合格率100%，附图略。

实施例6

本马氏体包晶不锈钢2cr13连铸坯化学成分及质量百分含量为：c：0.200%，mn：0.20%，si：0.30%，p：0.030%，s：0.016%，cr：12.64%，ni：0.145%，n：0.010%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

生产过程中对中间包过热度、连铸机拉速、结晶器振动参数及方式、结晶器冷却、二次冷却参数控制如下：

镍铬当量比（ni’/cr’）=0.500。

中间包过热度：25℃；拉速1.2m/min。

振动行程：7mm；振动频率102次/min。

结晶器水量：1600l/min。

二次冷却总水量42.5l/min，各区水量：1区：21.7l/min；二区：20.8l/min。

按本发明工艺生产的连铸坯未出现纵裂漏钢事故，连铸坯表面无凹陷、纵向裂纹，一检合格率100%，附图略。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。