一种降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹比率的工艺方法

专利名称：：一种降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹比率的工艺方法
技术领域：
：本发明提供一种采取连铸机生产铁素体不锈钢连铸坯降低连铸坯产生横裂纹比率的工艺方法。
背景技术：
：铁素体不锈钢指含铬量在10.5%-30%，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的一类不锈钢。铁素体不锈钢连铸坯由于高温强度低，铸坯柱状晶发达，钢种特性决定其连铸坯出现横裂纹的几率很大，如0Crl3、00Crl7Mo、00Crl8Mo2、1Crl7等铁素体不锈钢连铸坯，连铸坯产生横裂纹比率可达到6%左右，最高可达25%以上，铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹后，使铸坯无法轧制钢巻或钢板，只能把铸坯判定为废品。
发明内容为了克服现有铁素体不锈钢钢的连铸坯容易发生横裂纹缺陷，本发明提供一种效果明显的降低铁素体不锈钢连铸坯横裂纹的方法。本发明涉及的铁素体不锈钢钢种包括GB、EN、JIS、ASME、ASTM等标准中的铁素体不锈钢钢种以及其它标准中成分相近的铁素体钢种，也适用于新开发的铁素体不锈钢钢种(铁素体不锈钢定义室温下钢的基体组织为铁素体，含铬在10.5%以上铁基合金为铁素体不锈钢钢种)。本降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法包括下述依次的步骤(一)铁素体不锈钢采用AOD、VOD等不锈钢冶炼设备按相关不锈钢冶炼工艺进行冶炼。如按照电炉+AOD冶炼法、电炉+VOD冶炼法、转炉+VOD与电炉+AOD+VOD冶炼法等中的任一种不锈钢冶炼工艺进行冶炼。(二)钢水出冶炼设备前，化验分析钢水的成分，用下述表达式，计算出连铸坯C横魏鹏数与钢水中的C、Mn、Ni、B、Si、Cr、Mo、Ti、Nb的质量含量之间的关系4C横裂敏感指数二5XC+0.02XMn+0.04XNi+15XB—0.lXSi—O.04XCr一0.lXMo—0.8XTi—0.lXNb(元素符号为钢液中该元素质量百分比X100)并按C,^,值划分连铸坯的钢种即产生横裂纹敏感程度，见见表1.表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注本申请文件所说的横裂纹比率是指某不锈钢钢种，一段时间连铸坯产生横裂纹的数量(重量吨；或连铸坯块数)+该钢种该时间段全部连铸坯生产量(重量吨；或连铸坯块数)。Cffi,鹏^值越小越容易产生裂纹。(三)钢水经过连铸机进行连续铸造不锈钢连铸坯(在铸造过程成分不进行调整，但根据C,M值调整连铸机设备精度和连铸坯冷却等参数)，对不同的C横裂敏離数值，采取下述的对应措施，避免铁素体不锈钢连铸坯产生横裂缺陷。IC横魏感指数值^一0.45的钢种，避免横裂必须采取的工艺措施是(1)铸机对弧精度达到2士1.0mm之内；(2)二冷水嘴通畅率>95%，铸坯在二冷段温度升高速度《100。C/m;冷却速度《200。C/m。IIC横裂敏感指数值一0.45一0.80的钢种，避免横裂必须采取的工艺工艺措施是(1)铸机对弧精度达到2士0.8mm之内；(2)二冷水嘴通畅率》95%，铸坯在二冷段温度升高速度《10(TC/m;冷却速度《200。C/m。IIIC横魏感指数值《一0.80的钢种，避免横裂必须采取的工艺工艺措施是(1)铸机对弧精度达到2士0.5mm之内；(2)二冷水嘴通畅率>98%，铸坯在二冷段温度升高速度《8(TC/m;冷却速度《18(TC/m;(3)连铸坯表面温度^35(TC时，采用保温装置运输到轧钢厂，到轧钢厂连铸坯表面温度^35(TC装入加热炉。对于C横裂敏感指数值^一0.80的钢种，连铸坯冷却方式以及轧制成钢巻的时间如能按以下要求进行控制，则降低连铸坯出现横裂纹比率效果将更好C横裂敏感指数值^一0.80的钢种，连铸坯出铸机后，表面温度^40(TC堆垛缓冷，热坯堆垛缓冷到表面温度到35(TC以下时，方可运输，连铸坯生产出到轧制成巻的时间《20天；或连铸坯表面温度^550'C采用保温装置运输到轧钢厂，到轧钢厂铸坯表面温度》35(TC进入加热炉。在步骤(二)钢水出冶炼设备前，如果钢水成分允许调整(标准允许成分在一定范围波动或用户没指定成分范围等)，则尽可能调整相关成分，使C横麵鹏数值越高于-0.80越好。调整后的成分按C横裂敏感指数二5XC+0.02XMn+0.04XM+15XB—0.lXSi—0.04XCr一0.lXMo—O.8XTi_0.lXNb(化学元素符号为钢液中该元素重量百分比XIOO的值)计算C鹏麵微值，再按照步骤(三)采取相对应的措施，C横裂敏感指效ti！》一O.45的钢种，采取I指出的二条措施；C横微繩数值一0.45_0,80的钢种，采取II指出的二条措施；C横纖翻数值《一0.80的钢种，采取III指出的三条措施。依据本发明，对铁素体不锈钢连铸坯按其成分计算C横裂敏鹏数值进行分类，提供一种工艺控制方法，可使铁素体不锈钢连铸坯横裂率从6%左右(最高横裂率可达25%以上)，降低横裂比率到0%-5%。用本降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法，依据铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的机理分析，提出相关工艺过程控制措施，明显降低了铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹比率，可将铁素体不锈钢铸坯横裂纹比率到0%-5%。明显提高了铁素体不锈钢连铸坯的合格率，降低了不锈钢的生产成本。具体实施例方式下面结合实施例，详细说明本降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法的具体实施方式，但本降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法不局限于下述的实施例。实施例一本实施例的铁素体不锈钢钢种为0Crl3。6采用75t吨V0D炉(真空吹氧脱碳精炼炉)生产，在立弯式连铸机上进行连铸200(厚度)X1280(宽度)咖X7000-10500(长度)腦的板坯。未采取本发明工艺前，按国标成分冶炼，成分及连铸设备不做特殊要求的工艺进行生产，产生铸坯横裂纹相关参数见表2。表2(平均数据):<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本实施例的步骤依次如下时间10:21温度为1584'C，重量为72.3吨，成分的质量百分数为下述的钢水到VOD冶炼C0.22%Si0.12%Mn0.18%Cr13.03%P0.023%S0.005%N0.015%其余为Fe和不可避免的杂质10:23从底部向VOD钢包吹氩，氩气流量423NL/min，当真空吹氧脱碳精炼炉炉内的真空度到达110.2Torr时，向真空吹氧脱碳精炼炉包内吹氧。11:05吹氧过程逐步提高真空度，吹入总氧气量449.9m3，真空度在37.4Torr，吹氧脱碳结束。11:07关掉底吹氩，顶部吹入氮气破坏真空。测量不锈钢钢水温度为1599X:，取样分析不锈钢钢水成份(分析结果见表3)。11:11开始抽真空。真空度达4.4Torr时，以1148NL/min的流量从真空吹氧脱碳精炼炉炉的底部吹入氩气，加入石灰1000Kg，萤石200kg，75%的硅铁518Kg，还原10分钟。11:20化学成分结果见表3按照经验公式C横裂敏感指数=5XC+0.02XMn+0.04XNi+15XB—0.1XSi—0.04XCr—0.lXMo—0.8XTi—0.lXNb，计算0Crl3的成分质量百分比所对应的C横裂敏感指数tSi^^3表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>11:260Crl3钢水Mn成分未达到标准上限要求，允许进行调整，补加高碳锰铁合金65公斤，调整成分，调整后的成分及对应的C横裂敏靴数值见表4表4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>11:31钢水温度为1565°C，将钢水送到连铸机生产连铸坯，连铸机对应的措施见表5:表5<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>12:10连铸完毕，7块铸坯表面温度分别在560-682'C之间，连铸坯避开风口，堆垛冷却(上下放置30(TC以上热坯各一块)。8:46(次日)测量铸坯表面温度达到210-283i:之间，运输到热连轧厂进行轧制。从连铸坯生产结束到热轧成巻时间为9天。连铸坯产生横裂纹的比率为0%。实施例二本实施例的铁素体不锈钢钢种为00Crl8Mo2。采用75t吨V0D生产，在立弯式连铸机上进行连铸200(厚度)X1015(宽度)mmX7000-10500(长度)咖的连铸板坯。未采取本发明的工艺前，成分及连铸工艺不做控制，铸坯产生横裂纹比率与相关参数见表6表6(平均数据)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本实施例的步骤依次如下时间16:04温度为1602°C，质量为70.9吨，成分的质量百分数为下述的钢水到VOD进行冶炼C0.36%Si0.08%Mn0.08。/。Cr18.03%P0.021%S0.004%Mo1.85%N0.018%其余为Fe和不可避免的杂质。16:05从底部向VOD钢包吹氩，氩气流量466NL/min，当真空吹氧脱碳精炼炉炉内的真空度到达llOTorr时，向真空吹氧脱碳精炼炉包内吹氧。16:50吹氧过程逐步提高真空度，吹入总氧气量545m3，真空度在32.0Torr，吹氧脱碳结束。16:52关掉底吹氩，顶部吹入氮气破坏真空。测量不锈钢钢水温度为1599°C。17:00开始抽真空。真空度达3.1Torr时，以1167NL/min的流量从真空吹氧脱碳精炼炉炉的底部吹入氩气，加入石灰800Kg，萤石150kg，75%的硅铁620Kg,铝120Kg还原10分钟。加入Nb-Fe、Ti-Fe合金。17:12取样分析化学成分，结果见表7，按照经验公式计算C横裂敏感指ft=5XC+0.02XMn+0.04XM+15XB—0.lXSi—0.04XCr—0.lXMo—0.8XTi—0.lXNb，计算00Crl8Mo2的成分质量百分比所对应的C横裂敏感指数值见表7。表7钢种CSiMnCrNiMoNbTiNG横裂敏感指数00Crl8Mo20.010.360.0717.90.091.880.230.160.011—1.0417:15钢水温度为1542°C，00Crl8Mo2钢水C、Mn、Ni成分越低性能越好，所以不进行成分调整，出钢进行连铸板坯。17:28钢水到连铸机生产连铸坯，连铸机采取的对应的措施见表8表8钢种铸机对弧精度mm二冷水嘴通畅率％铸坯二冷冷速'C/m00Crl8Mo22±0.498寿坯在二冷段温度升高速度51-78°C/m;令却速度在168-180°C/m918:10连铸完毕，7块铸坯表面温度分别在563-690。C之间，连铸坯直接装保温车运输到热连轧。19:33保温车运输到热连轧厂，测铸坯温度在388-47rC之间，装入加热炉。22:06轧制成巻。连铸坯产生横裂纹的比率为0%。实施例三本实施例的钢种是铁素体不锈钢00Crl7Mo。采用75t吨V0D炉生产，在立弯式连铸机上进行连铸200(厚度)X1015(宽度)ranX7000-10500(长度)腿的连铸板坯。未采取本发明工艺前，成分及连铸工艺不做控制，铸坯产生横裂纹比率与相关参数见表9。表9(平均数据)钢种铸机对弧精度mm二冷水嘴通畅率％铸坯二冷冷速'C/m铸坯轧制钢巻时间铸坯横裂率％00Crl7Mo2±1.193s二冷段，局部铸坯表面温度升,速度82-118'C/m;冷却速度右172-200。C/m之内422.3本实施例的步骤依次如下时间01:18温度为16irC，质量为71.8吨，成分的质量百分数为下述的钢水到VOD进行冶炼。C0.32%Si0.09%Mn0.11%Cr17.6%P0.028%S0.003%N0.015%Mo1.0%其余为Fe和不可避免的杂质01:19从底部向VOD钢包吹氩，氩气流量473NL/min，当真空吹氧脱碳精炼炉炉内的真空度到达110.0Torr时，向真空吹氧脱碳精炼炉包内吹氧。01:58吹氧过程逐步提高真空度，吹入总氧气量521m3，真空度在33.0Torr，吹氧脱碳结束。02:02关掉底吹氩，顶部吹入氮气破坏真空。测量不锈钢钢水温度为1602。C。1002:04开始抽真空。真空度达2.9Torr时，以1141NL/min的流量从真空吹氧脱碳精炼炉炉的底部吹入氩气，加入石灰750Kg,萤石180kg，75%的硅铁600Kg,铝116Kg还原10分钟。分别加入Nb-Fe、Ti-Fe合金132公斤、200公斤。02:12取样分析化学成分，结果见表7，按照经验公式计算Cfi=5XC+0.02XMn+0.04XM+15XB—0.lXSi—0.04XCr—0.lXMo—0.8XTi—0.lXNb，计算00Crl7Mo的成分质量百分比所对应的C横裂敏感指数值见表IO。表10钢种CSiMnCrNiMoNbTiN0横裂敏感jt数00Crl7Mo0.0070,420.0917.40,10.960.1160.1560.013—0.9302:17钢水温度为1546°C，00Crl7Mo钢水C、Mn、Ni成分越低性育:越好，所以不进行成分调整，出钢进行连铸板坯。02:26钢水到连铸机生产连铸坯，连铸机采取的对应的措施见表ll。表ll钢种铸机对弧精度nun二冷水嘴通畅率％铸坯二冷冷速TVm00Crl7Mo2±0.4100寿坯在二冷段温度升高速度50-75°C6n;冷却速度在163-177'C/m03:08连铸完毕，6块铸坯表面温度分别在558-68rC之间，连铸坯直接装保温车运输到热连轧。03:45保温车运输到热连轧厂，测铸坯温度在362-48(TC之间，装入加热炉。06:52轧制成巻。连铸坯产生横裂纹的比率为0%。实施例四本实施例的钢种是铁素体不锈钢1Crl7。采用180t吨A0D生产，在立弯式连铸机上进行连铸200(厚度)X1280(宽度)mmX7000-10500(长度)ram的连铸板坯。未采取本发明工艺前，成分及连铸工艺不做控制，铸坯产生横裂纹比率与相关参数见表12表12(平均数据)11钢种铸机对弧精度,二冷水嘴通畅率％铸坯二冷冷速'C/m铸坯轧制钢巻时间铸坯平均横裂率％1Crl72±1.493在二冷段，铸坯表面温度升高速度〗8-136。C/m;冷却速度在159-183'C/m之内108.66本实施例的步骤依次如下时间12:44温度为1544'C，质量为165吨，成分的质量百分数为下述的钢水到A0D进行冶炼C1.72%Si0.14%Mn0.29%Cr16.3%P0.031%S0.015%N0.032%其余为Fe和不可避免的杂质12:46顶枪吹氧；底枪吹氩气、氧气进行冶炼。加入石灰2000Kg，01:23吹入总氧气量8780m3，吹氧脱碳结束。01:25加入石灰5000Kg，萤石900kg,75%的硅铁3740Kg，进行还原。01:36测量不锈钢钢水温度为1615°C。取样分析各元素成分(重量百分比含量)。成分按照以下经验公式进行计算，见表13。C橫裂敏感指数=5XC+0.02XMn+0.04XNi+15XB—0.1XSi—0.04XCr—0.lXMo—0.8XTi—0.lXNb，表13钢种CSiMnCrNiNBC横裂敏感指数1Crl70.0240.330.2416.250.10.0330.034-0.50301:461Crl7钢水成分可以在标准范围内进行调整，补加高碳锰铁340公斤，调整成分，调整后的成分及对应的C微敏劇旨数值见表14表14。钢种CSiMnCrNiNBG横裂敏感指数1Crl70.0410.330.3816.500.10.0310.035-0.41201:57钢水到连铸机生产连铸坯，连铸机对应的措施见表15。表15钢种铸机对弧精度mra二冷水嘴通畅率％铸坯二冷冷速'C/m1Crl72±0.698涛坯在二冷段温度升高速度在40-96°CZm;冷却速度在161-190°C/m1203:01连铸完毕，7块铸坯表面温度分别在502-677'C之间，连铸坯避开风口，堆垛冷却(上下放置30(TC以上热坯各一块)。铸坯冷却18小时后测量铸坯表面温度达到195-302。C之间，运输到热连轧厂进行轧制。从连铸坯生产结束到热轧成巻时间为4天。连铸坯产生横裂纹的比率为0%。实施例五本实施例的钢种是铁素体不锈钢1Crl7。采用180t吨AOD生产，在立弯式连铸机上进行连铸200(厚度)X1535(宽度)mmX7000-10500(长度)腿的连铸板坯。本实施例的步骤依次如下时间10:21温度为1536°C，质量为167吨，成分的质量百分数为下述的钢水到AOD进行冶炼C1.85%Si0.11%Mn0.26%Cr16.28%P0.028%S0.015%N0.046%其余为Fe和不可避免的杂质10:28顶枪吹氧；底枪吹氩气、氧气进行冶炼。加入石灰2230Kg，11:00吹入总氧气量8830m3，吹氧脱碳结束。11:02加入石灰5000Kg，萤石900kg，75%的硅铁3740Kg，进行还原。11:14测量不锈钢钢水温度为1615'C。取样分析各元素成分(重量百分比含量)。成分按照以下经验公式进行计算，见表16。CTO,=5XC+0.02XMn+0.04XM+15XB—0.lXSi—O.04XCr—0.lXMo—O.8XTi—0.lXNb表16钢种CSiMnCrNiNBG橫裂敏感指数1Crl70.0340.320.2616.280.050.0330.0006-0.50312:34本实施例不调整钢水的成分，钢水到连铸机生产连铸坯，连铸机对应的措施见表17.13表17钢种铸机对弧精度mra二冷水嘴通畅率％铸坯二冷冷速'C/m1Crl72±0.598寿坯在二冷段温度升高速度在45-88°C冷却速度在152-186°C/m01:08连铸完毕，5块铸坯表面温度分别在560-685。C之间，连铸坯直接装保温车运输到热连轧。03:20保温车运输到热连轧厂，测铸坯温度在388-496。C之间，装入加热炉。06:52轧制成巻。连铸坯产生横裂纹的比率为0%。上述的五个实施例可用电炉+AOD冶炼法、电炉+VOD冶炼法、转炉+VOD与电炉+A0D+V0D冶炼法中的任一种不锈钢冶炼工艺进行冶炼。1权利要求1一种降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法，它包括下述依次的步骤(一)铁素体不锈钢采用AOD、VOD不锈钢冶炼设备按相关不锈钢冶炼工艺进行冶炼；(二)钢水出冶炼设备前，化验分析钢水的成分，用下述表达式进行计算C横裂敏感指数＝5×C+0.02×Mn+0.04×Ni+15×B—0.1×Si—0.04×Cr—0.1×Mo—0.8×Ti—0.1×Nb其中元素符号为钢液中该元素质量百分比×100并按C横裂敏感指数值划分连铸坯的钢种，见下表序号C横裂敏感指数值1≥—0.45钢种2—0.45～—0.80钢种3≤—0.80钢种(三)钢水经过连铸机进行连续铸造不锈钢连铸坯对不同的C横裂敏感指数值，采取下述的对应措施，避免铁素体不锈钢连铸坯产生横裂缺陷IC横裂敏感指数值≥—0.45的钢种，避免横裂必须采取的两条工艺措施是(1)铸机对弧精度达到2±1.0mm之内；(2)二冷水嘴通畅率≥95％，铸坯在二冷段温度升高速度≤100℃/m；冷却速度≤200℃/m；IIC横裂敏感指数值—0.45～—0.80的钢种，避免横裂必须采取的两条工艺措施是(1)铸机对弧精度达到2±0.8mm之内；(2)二冷水嘴通畅率≥95％，铸坯在二冷段温度升高速度≤100℃/m；冷却速度≤200℃/m；IIIC横裂敏感指数值≤—0.80的钢种，避免横裂必须采取的三条工艺措施是(1)铸机对弧精度达到2±0.5mm之内；(2)二冷水嘴通畅率≥98％，铸坯在二冷段温度升高速度≤80℃/m；冷却速度≤180℃/m；(3)连铸坯表面温度≥350℃时，采用保温装置运输到轧钢厂，到轧钢厂连铸坯表面温度≥350℃装入加热炉。2.根据权利要求1所述的降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法，其特征是在步骤(二)钢水出冶炼设备前，如果钢水成分允许调整，则尽可能调整相关成分，降低连铸坯横裂敏感性，使C絲值尽量高于-0.80，调整后的成分按C横裂敏感指数二5XC+0.02XMn+0.04XNi+15XB_0.lXSi一O.04XCr一0.lXMo—0.8XTi—0.lXNb式中化学元素符号为钢液中该元素重量百分比XIOO的值计算C,，,值，确定新成分后的铸坯横裂敏感性，根据计算出的C横裂敏感指数值，再按照步骤(三)采取相对应的措施，C横,鹏数值》—0.45的钢种，采取I指出的二条措施；C横裂敏感指数值一O.45一0.80的钢种，采取n指出的二条措施；C横裂敏感指数值《一0.80的钢种，采取III指出的三条措施。3.根据权利要求1或2所述的降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法，其特征是对于C横,感指数值》一0.80的钢种，连铸坯冷却方式以及轧制成钢巻的时间如能按以下要求进行控制，连铸坯出铸机后，表面温度^400。C堆垛缓冷，热坯堆垛缓冷到表面温度到35(TC以下时，方可运输，连铸坯生产出到轧制成巻的时间《20天；或连铸坯表面温度^55(TC采用保温装置运输到轧钢厂，到轧钢厂铸坯表面温度》35(TC进入加热炉。全文摘要一种降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法，它包括下述步骤1.铁素体不锈钢采用AOD、VOD不锈钢冶炼设备进行冶炼；2.钢水出冶炼设备前，化验钢水的成分，用表达式进行计算C_{横裂敏感指数}＝5×C+0.02×Mn+0.04×Ni+15×B-0.1×Si-0.04×Cr-0.1×Mo-0.8×Ti-0.1×Nb，其中元素符号为钢液中该元素质量百分比×100；(三)连续铸造不锈钢连铸坯对不同的C_{横裂敏感指数}值，采取不同的措施铸机对弧精度、二冷水嘴通畅率、铸坯在二冷段温度升高速度与冷却速度均有一定的要求。C_{横裂敏感指数}值≤-0.80的钢种，在轧制时连铸坯表面温度≥350℃装入加热炉。本降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹的工艺方法可明显降低不锈钢连铸坯产生的横裂纹。文档编号B22D11/16GK101508014SQ20091007402公开日2009年8月19日申请日期2009年3月25日优先权日2009年3月25日发明者刘承志,范光伟,俊谭申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司