专利名称：一种减少含硼钢宽厚板连铸坯角部横裂纹的方法
技术领域：
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及ー种减少含硼钢宽厚板连铸坯角部横裂纹的方法。
背景技术：
随着我国交通运输、石油化工、重型机械、海洋工程、核电军エ等行业的技术进步和迅猛发展，对大单重、大断面钢铁产品的要求日益増加，从而大力推动了低合金、高強度 的宽厚板连铸エ艺及装备控制技术的发展。含硼钢是典型的宽厚板连铸坯生产钢种，其具有成本低，强韧性高的特点，可广泛用于压カ容器、运输车辆、桥梁、电站等需要的大型钢板。在钢中添加硼元素能提高钢的淬透性和钢的高温強度，其中对钢的淬透性的提高尤为显著。有资料表明，在钢中添加O. 0010%-0. 0030%的硼对淬透性的提高相对于加入O. 6%的锰、O. 7%的铬、O. 5%钥和I. 5%的镍，因此只需要加入少量的硼即可节约大量的贵重合金原料。同时，由于硼是非金属元素，在钢中的溶解度很小，如果钢种加入超过O. 0050%的硼，对钢的淬透性和硬度提高不大，且会降低钢的韧性。因此，一般含硼钢中的硼含量控制在 O. 0005%-0. 0030% 之间。在钢连铸凝固过程中硼易与钢中的C、N结合形成C、N化硼在晶界析出，从而降低钢的热塑性，导致钢的裂纹敏感性増加。对于含硼钢的宽厚板连铸生产而言，一方面由于铸坯宽度的増加，易出现冷却不均匀的特点，另ー方面由于断面的増大在冷却变形过程中铸坯角部易出现热应力和外应カ的集中，从而导致角部横裂纹缺陷的产生。生产实践证明，含硼钢宽厚板连铸坯的角部横裂纹是最常见的生产缺陷。角部横裂纹在宽厚板连铸坯上呈“跨角裂”形式，其发生于连铸坯角部的晶间，属于晶间裂纹，且裂纹常常被氧化铁所覆盖，因此难以检查和清理，只能通过火焰清理的方式进行挽救。但当裂纹较深时，火焰清理也无法修复，铸坯裂纹缺陷将遗传至热轧板上，形成条状或线状与轧制方向呈30°夹角的贯穿性边部缺陷，严重时甚至需要切除热轧板边部50mm以上才能彻底清除。在含硼钢专利技术方面专利“201110293963. I含硼钢的生产方法”介绍了ー种含硼钢的制备方法，其涉及的连铸生产环节为200mmX200mm断面的方坯连铸生产，主要围绕含硼钢连铸生产过程中可浇性进行阐述；专利“200710113916. 8 一种含硼钢及其制备方法”介绍了ー种含硼钢及其制备方法，其涉及连铸环节为方坯连铸；专利“ 200810015497. 9ー种真空冶炼含硼钢提高和稳定硼回收率的方法”介绍了含硼钢的冶炼方法，不涉及连铸生产エ艺；专利“03134895. 5小方坯连铸低碳含硼钢的生产方法”介绍了小方坯连铸生产含硼钢的方法，小方坯连铸生产与宽厚板连铸生产具有较大的差异性；专利“98807718. 3具有优异韧性的超高強度可焊接含硼钢”介绍了ー种含硼钢的组织控制技术，主要围绕轧制过程展开，不涉及连铸エ艺。在宽厚板连铸方面，大多数的已公开和已授权专利均围绕宽厚板装备设计与制造展开，在エ艺方面均集中在连铸保护渣(200510030705. 9，201110175156. X)、浸入式水口(专利200420097329. 6)、网状裂纹修磨方法(201010275958. 3)等方面，不涉及角部横裂纹的控制技木。目前已公开的论文大多围绕含硼钢的裂纹敏感性展开研究，如“微量硼对热轧低焊接裂纹敏感性钢力学性能的影响，钢铁研究学报，2011. 6”，“薄板坯连铸连轧硼微合金化低碳钢边裂原因的研究，昆明理工大学，2008”。文献“日钢中厚板含硼钢边部裂纹机理及エ艺改进，科技信息，2011. 22”给出了常规板坯连铸机生产含硼钢的角部横裂纹控制技木，其主要从增加N，改变结晶器冷却エ艺等角度进行了分析；文献“ 45B含硼钢裂纹成因分析及改进，金属材料与冶金工程，2010. 10”分析了 45B钢BN析出对裂纹敏感性的影响，并提出了采用加Ti固N，降低N含量改善含硼钢裂纹的エ艺。与上述研究相比，本专利主要结合宽厚板连铸坯生产特点展开，给出了具体而通用的结晶器冷却エ艺，连铸坯在ニ冷エ艺，Al和B元素的控制上限，以及矫直区ニ冷喷嘴覆盖面积的优化原则等，具有代表性和适用性。 综上所述，目前在含硼钢宽厚板连铸生产过程中角部横裂纹控制技术方面，尚未有系统而具体的研究报道，也未有准确给出含硼钢宽厚板连铸生产过程中角部横裂纹的具体而通用控制參数和エ艺方法的公开报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种减少含硼钢宽厚板连铸坯角部横裂纹的方法，使宽厚板边角缺陷率稳步下降，从原来的12. 6%降低至3. 5%以内；
具体方案如下
首先利用宽厚板连铸机对钢水浇铸生产含硼钢，钢水成分按重量百分比为C O. 05
O.25，Si O. 10 O. 50,Mn O. 50 I. 50, P ^ O. 025，S 彡 O. 025，Al く O. 035%, B O. 0005
O.0030%，其他合金元素彡O. 050%，余量为Fe，其中连铸结晶器的エ艺參数设置为结晶器宽面和窄面水槽内的水流速度分别控制在6. 6 7. Om/s和6. 9 7. 3m/s范围、入口水温控制在28°C 30°C;结晶器锥度应设置为I. 05% I. 15% ;结晶器保护渣熔点く 1150°C，粘度彡 O. 145 (Pa · s13000C )；
然后对钢板进行连铸ニ冷，其エ艺參数设置为ニ冷一区内外弧合计水量为95 110Ι/m2 ;足辊区左右侧合计水量为35 45 Ι/m2 ;ニ冷吨钢比水量控制在O. 45 O. 65 I/Kg范围内；铸坯角部及角部内15cm范围内水流密度彡25 l/(m2 -min)；
所述的含硼钢宽厚板连铸坯宽度为1600 2300mm，厚度为180 300mm。方案參数设置原理如下
结晶器内钢液凝固过程中，弯月面附近熔融的保护渣在结晶器振动作用下缓慢流入铜板和坯壳间的渣道，初凝坯壳在保护渣渣道周期性变化的渣道压力和钢水静压カ的共同作用下开始变形，进而形成铸坯振痕。由于铸坯坯壳角部收缩显著以及保护渣在振痕谷底的聚集，使得铸坯角部振痕谷底的初凝坯壳向结晶器方向的传热速度下降，导致该区域的奥氏体晶粒长大，S、p偏析加剧，降低了钢的高温強度。与此同时，钢中微合金元素(如铝、硼、铌等)极易与钢中的碳、氮元素相结合，在一定条件下，将在奥氏体晶界析出碳氮化物。而振痕波谷处的晶粒粗大，将加剧碳氮化物的析出，这些析出物作为钢基体材料中的第二相粒子，当铸坯受到应力作用时，极易产生应力集中，形成孔洞，随后孔洞生长、汇合形成裂纹。因此，当铸坯受到热应カ或外力作用时，易沿振痕谷底产生横裂纹，若在矫直过程中铸坯角部温度又恰好落入第三脆性温度区，则在晶界弱化与振痕的缺ロ效应的双重作用下，角部横裂纹将进一步扩展和加剧；
综上所述，含硼钢宽厚板坯连铸生产过程中的铸坯角部温度和应カ控制是角部横裂纹缺陷控制的关键所在。本发明适用于铸还宽度1600mm-2300mm,铸还厚度180mm-300mm,钢种符合表I范围的含硼钢宽厚板坯连铸生产过程；
表I本发明适用钢种除铁元素以外的其他成分含量范围重量百分比
权利要求
1.一种减少含硼钢宽厚板连铸坯角部横裂纹的方法，其特征在于按如下步骤进行 (1)利用宽厚板连铸机对钢水浇铸生产含硼钢，钢水成分按重量百分比为cO. 05 O. 25，Si O. 10 O. 50,Mn O. 50 I. 50, P ^ O. 025，S 彡 O. 025，Al く O. 035%, B O. 0005 O. 0030%，其他合金元素彡O. 050%，余量为Fe，其中连铸结晶器的エ艺參数设置为结晶器宽面和窄面水槽内的水流速度分别控制在6. 6 7. Om/s和6. 9 7. 3m/s范围、入口水温控制在28°C 30°C;结晶器锥度应设置为I. 05% I. 15% ;结晶器保护渣熔点く 1150°C，粘度彡 O. 145 (Pa · s13000C )； (2)对钢板进行连铸ニ冷，其エ艺參数设置为ニ冷一区内外弧合计水量为95 110Ι/m2 ;足辊区左右侧合计水量为35 45 Ι/m2 ;ニ冷吨钢比水量控制在O. 45 O. 65 I/Kg范围内；铸坯角部及角部内15cm范围内水流密度彡25 l/(m2 *min)0
2.根据权利要求I所述的ー种减少含硼钢宽厚板连铸坯角部横裂纹的方法，其特征在于所述的含硼钢宽厚板连铸坯宽度为1600 2300mm，厚度为180 300mm。
全文摘要
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种减少含硼钢宽厚板连铸坯角部横裂纹的方法。结晶器宽面和窄面水槽内的水流速度分别控制在6.6～7.0m/s和6.9～7.3m/s范围、入口水温控制在28℃～30℃；结晶器锥度应设置为1.05%～1.15%；结晶器保护渣熔点≤1150℃，粘度≤0.145(Pa·s1300℃)；二冷一区内外弧合计水量为95～110l/m2；足辊区左右侧合计水量为35～45l/m2；二冷吨钢比水量控制在0.45～0.65l/Kg范围内；铸坯角部及角部内15cm范围内水流密度≤25l/(m2·min)。本发明使含硼钢宽厚板连铸坯边角缺陷率从原来的12.6%降低至3.5%以内。
文档编号C22C38/04GK102653835SQ20121014166
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者朱苗勇, 王卫领, 祭程, 罗森, 蔡兆镇 申请人:东北大学