专利名称：含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法
技术领域：
本发明涉及一种连铸板坯的质量控制方法，特别涉及一种含钒高氮高强耐候钢连铸坯表面质量的控制方法。
背景技术：
含钒高氮高强耐候钢钢种成分中Cu、Cr、Ni、Al、V、N元素的含量较高，碳含量位于包晶反应区。在连铸生产碳含量位于包晶反应区的钢种时，铸坯易产生表面裂纹，而钢中加入的Cu、Cr、Ni等成分使该钢种的裂纹敏感性更强，同时加入的Al、V、N等成分在连铸生产过程中，因高温下固溶的Al、V在温度降低时以AlN、V(CN)形式在奥氏体晶界呈动态析出或静态析出，进一步增加了裂纹敏感性。在铸机铸坯矫直时，内弧受到张应力，由于振痕的缺口效应产生应力集中，加速了裂纹的形成和扩展。因此，采用连铸生产含钒高氮高强耐候钢不仅铸坯表面易产生纵裂纹、横裂纹，而且铸坯皮下极易产生网状裂纹。由于铸坯上产生的横裂纹和皮下网状裂纹在生产中难以清理，带缺陷轧制后，产品表面会产生起层缺陷，使产品合格率仅达到40％～60％。因此，生产合格的铸坯是生产优质含钒高氮高强耐候钢的关键环节，而研究开发与含钒高氮高强耐候钢相适应的连铸工艺是提高铸坯质量的核心技术。
《钢铁》杂志2001年2月(第36卷第2期第20～22页，宝钢耐候钢连铸实践，阮晓明著)报道了宝钢经过几年的B480NQR1耐候钢连铸生产实践，通过采用合适的连铸保护渣、改善一冷传热和二冷方式，B480NQR1耐候钢铸坯纵裂发生指数由1.5降至0.3。《梅山科技》杂志2004年(炼钢增刊，第10～13页，耐候钢连铸工艺的改进，邹俊苏，程乃良，汪洪峰著)报道了梅钢通过采用钢水钙处理工艺代替结晶器喂稀土丝工艺、连铸一、二次冷却工艺向弱冷方向进行调整、选用合适的结晶器保护渣改善SPA-H耐候钢铸坯表面纵裂缺陷，纵裂发生指数由2.7降至0.3。
在上述研究中因所报道的钢种不含钒，且氮含量、铝含量较低，对改进技术的要求较含钒高氮高强耐候钢低。此外，其“优选合适的连铸保护渣、改善一冷传热和二冷方式”工艺未与连铸拉速控制结合起来，而影响结晶器传热的因素，如连铸拉速、结晶器保护渣、结晶器冷却制度是相互关联的，必须使三者与连铸钢种成分相适应才能达到结晶器内铸坯均匀传热的效果，起到提高铸坯表面质量的作用，因此，仅仅从优选连铸保护渣、改善一冷传热和二冷方式三个方面难以消除耐候钢铸坯表面纵裂缺陷。同时，上述这两种钢种均不含钒，且氮含量、铝含量也较低，而含钒、含铝的高氮钢连铸生产中遇到的另一主要技术难题则是AlN、V(CN)等析出物在奥氏体晶界沉淀而诱发的铸坯网状裂纹和横裂纹缺陷，解决含钒高氮高强耐候钢铸坯网状裂纹和表面横裂纹缺陷的工艺未见报道。由上述研究可见，目前研究的耐候钢铸坯表面质量控制仅仅局限于不含钒的低氮钢铸坯表面纵裂纹，在含钒高氮高强耐候钢铸坯网状裂纹和表面横裂纹缺陷的控制方面，难以发挥较大作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，通过该控制方法不仅能有效地不仅能消除连铸坯网状裂纹，同时还能消除连铸坯表面纵裂纹和表面横裂纹。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明的含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，其特征是该方法综合运用下述技术措施①预先设定结晶器冷却水量，宽面冷却水量2485～2515L/min，窄面冷却水量设定为304～306L/min；②提高铸机拉速，铸机拉速稳定在0.8～1.0m/min，将铸坯出结晶器下端的坯壳表面温度提高至1050～1120℃，振动频率110～130Hz；③减少连铸保护渣中的CaO配入量，连铸保护渣的碱度为0.95～1.20，熔点为1080～1120℃，1300℃时的粘度为0.2～0.5Pa·s；④减少二冷段铸坯冷却水用量，静态或动态的调整方法将连铸比水量控制在0.60～0.65L/kg。
本发明的有益效果是，不仅能消除连铸坯网状裂纹，同时还能消除连铸坯表面纵裂纹和表面横裂纹；可对含钒高氮钢连铸坯可实施热送热装工艺，减轻高强耐候钢“铜脆”缺陷；可减少含钒高氮钢连铸坯清理损失，提高金属收得率，还可消除因连铸坯原始缺陷引起的含钒高氮钢成品起层缺陷。该控制方法同样适用于其他耐候钢、高氮钢等连铸生产易产生皮下网状裂纹的钢种。
具体实施例方式
下面结合附图
和实施例对本发明进一步说明。
本发明主要是通过预先设定结晶器冷却水量、提高铸机拉速、减少连铸保护渣中的CaO配入量和减少二冷段铸坯冷却水用量等技术措施的综合运用来控制含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹。各技术措施具体如下1.预先设定结晶器冷却水量宽面冷却水量由以前的2660L/min下调至2485～2515L/min，窄面冷却水量由以前的340L/min下调至304～306L/min。从而将结晶器宽面和窄面热流密度分别控制在1080～1320kW/m2和980～105kW/m2，结晶器窄面与宽面的热流比为0.77～0.85，使铸坯初生凝固坯壳均匀弱冷，均匀生长。
2.提高铸机拉速铸机拉速稳定在0.8～1.0m/min，将铸坯出结晶器下端的坯壳表面温度提高至1050～1120℃，振动频率110～130Hz；二冷段的铸坯表面温度980～1050℃，将铸坯振痕深度控制在1mm以内。
3.减少连铸保护渣中的CaO配入量减少CaO配入量将连铸保护渣的碱度控制在0.95～1.20，同时调整保护渣中Na2O和CaF的配入量，将连铸保护渣熔点和1300℃粘度分别控制在1080～1120℃和0.2～0.5Pa·s范围内，将连铸结晶器保护渣吨钢消耗量由0.70～1.0kg/t降低至0.55～0.60kg/t，进一步地将铸坯振痕深度控制在0.8mm以内。
连铸保护渣可以是预熔渣或机械混合渣，产品为喷雾造粒生产的空心颗粒渣，并按重量百分比包含以下主要成分CaO 28～38％、SiO226～36％、Al2O3≤10％、MgO≤8％、Na2O 5～15％、F-2～12％，其中CaO可以由预熔渣、硅灰石、水泥孰料等含CaO的材料配入；SiO2可以由预熔渣、硅灰石、水泥孰料、石英砂、长石等含SiO2的材料配入；Al2O3可以由预熔渣、铝矾土、水泥孰料、白泥等含Al2O3的材料配入；MgO可以由预熔渣、镁砂等含MgO的材料配入；Na2O可以由预熔渣、Na2CO3等含Na2O的材料配入；F-可以由预熔渣、CaF2(萤石)等含F-的材料配入。
4.减少二冷段铸坯冷却水用量(连铸比水量)通过静态或动态的调整方法减少二冷段铸坯冷却水用量，将连铸比水量由以前的0.80L/kg降低至0.60～0.65L/kg，二冷段铸坯表面温度980～1050℃，铸坯表面最大回热速率≤30℃/m，最大温降速率≤20℃/m。
所述含钒高氮钢的成分中按重量百分比V 0.02～0.15％，N 0.01～0.03％。
实施例1该实施例是运用本发明的控制方法来控制YQ450NQR1牌号高强耐候乙字钢铸坯网状裂纹缺陷，YQ450NQR1高强耐候钢化学组分见表1。在连铸生产时，在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为2485L/min，窄面水量设定为304L/min，开浇后迅速向结晶器内推入碱度(CaO/SiO2)为1.20、熔点为1120℃、1300℃的粘度为0.20Pa·s的结晶器保护渣，并在较短时间内将铸机拉速提高、稳定至1.0m/min，此时铸机振动频率达到130Hz，同时将二冷段铸坯冷却水用量(连铸比水量)设定为0.60L/kg。应用时保护渣的消耗量测定为0.65kg/t，结晶器出口处铸坯表面温度达到1120℃，二冷区铸坯表面温度1050℃，最大回热速率30℃/m，最大温降速率20℃/m。浇铸完毕后，对生产的铸坯进行表面和皮下质量检验，检验表明铸坯振痕深度≤0.8mm，铸坯表面无纵裂纹、横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见起层缺陷。
表1--YQ450NQR1高强耐候钢化学组分
实施例2该实施例是运用本发明的控制方法来控制Q450NQR1牌号高强耐候钢铸坯网状裂纹缺陷，Q450NQR1高强耐候钢的化学组分见表2。在连铸生产前将将结晶器宽面冷却水量设定为2500L/min，窄面水量设定为304L/min，二冷段铸坯冷却水用量(连铸比水量)设定为0.65L/kg。开浇后迅速向结晶器内推入碱度(CaO/SiO2)为1.05、熔点为1100℃、1300℃的粘度为0.35Pa·s的结晶器保护渣，并在较短时间内将铸机拉速提高、稳定至0.9m/min，此时铸机振动频率达到120Hz，应用时保护渣的消耗量测定为0.60kg/t，结晶器出口处铸坯表面温度达到1080℃，二冷区铸坯表面温度1000℃，最大回热速率28℃/m，最大温降速率18℃/m。浇铸完毕后，对生产的铸坯进行表面和皮下质量检验，检验表明铸坯振痕深度≤0.8mm，铸坯表面无纵裂纹、横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见起层缺陷。
表2--Q450NQR1高强耐候钢的化学组分
实施例3该实施例是运用本发明的控制方法来控制YQ450NQR1牌号高强耐候乙字钢铸坯网状裂纹缺陷，YQ450NQR1高强耐候钢化学组分见表1。在连铸生产时，在开浇前将结晶器宽面冷却水量设定为2515L/min，窄面水量设定为304L/min，同时将二冷段铸坯冷却水用量(连铸比水量)设定为0.63L/kg。开浇后迅速向结晶器内推入碱度(CaO/SiO2)为0.95、熔点为1080℃、1300℃的粘度为0.50Pa·s的结晶器保护渣，并在较短时间内将铸机拉速提高、稳定至0.80m/min，此时铸机振动频率达到110Hz，应用时保护渣的消耗量测定为0.55kg/t，结晶器出口处铸坯表面温度达到1050℃，二冷区铸坯表面温度980℃，最大回热速率25℃/m，最大温降速率15℃/m。浇铸完毕后，对生产的铸坯进行表面和皮下质量检验，检验表明铸坯振痕深度≤0.8mm，铸坯表面无纵裂纹、横裂纹，皮下无网状裂纹，用生产的铸坯轧制成品，对成品的检验未见起层缺陷。
权利要求
1.含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，其特征是该方法综合运用下述技术措施①预先设定结晶器冷却水量，宽面冷却水量2485～2515L/min，窄面冷却水量设定为304～306L/min；②提高铸机拉速，铸机拉速稳定在0.8～1.0m/min，将铸坯出结晶器下端的坯壳表面温度提高至1050～1120℃，振动频率110～130Hz；③减少连铸保护渣中的CaO配入量，连铸保护渣的碱度为0.95～1.20，熔点为1080～1120℃，1300℃时的粘度为0.2～0.5Pa·s；④减少二冷段铸坯冷却水用量，静态或动态的调整方法将连铸比水量控制在0.60～0.65L/kg。
2.如权利要求1所述的含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，其特征是所述结晶器宽面和窄面热流密度分别控制在1080～1320kW/m2和980～1050kW/m2，结晶器窄面与宽面的热流比为0.77～0.85。
3.如权利要求1所述的含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，其特征是所述二冷段，铸坯表面温度980～1050℃，铸坯表面最大回热速率≤30℃/m，最大温降速率≤20℃/m。
4.如权利要求1所述的含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，其特征是所述连铸保护渣的消耗量控制在0.55～0.60kg/t。
5.如权利要求1或4所述的含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，其特征是所述连铸保护渣按重量百分比包含以下主要成分CaO28～38％、SiO226～36％、Al2O3≤10％、MgO≤8％、Na2O5～15％、F-2～12％。
6.如权利要求1所述的含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，其特征是所述含钒高氮钢的成分中按重量百分比V0.02～0.15％，N0.01～0.03％。
全文摘要
本发明含钒高氮高强耐候钢连铸坯网状裂纹控制方法，该方法不仅能有效地不仅能消除连铸坯网状裂纹，同时还能消除连铸坯表面纵裂纹和表面横裂纹。该方法综合运用下述技术措施设定结晶器宽面冷却水量2485～2515L/min，窄面冷却水量304～306L/min；铸机拉速稳定在0.8～1.0m/min，将铸坯出结晶器下端的坯壳表面温度提高至1050～1120℃，振动频率110～130Hz；减少连铸保护渣中的CaO配入量，连铸保护渣的碱度为0.95～1.20，熔点为1080～1120℃，1300℃时的粘度为0.2～0.5Pa·s；减少二冷段铸坯冷却水用量，静态或动态的调整方法将连铸比水量控制在0.60～0.65L/kg。
文档编号B22D11/16GK101036940SQ20071004892
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月20日 优先权日2007年4月20日
发明者陈永, 曾建华, 李桂军, 杨素波, 李茂林, 张均祥 申请人:攀枝花钢铁(集团)公司