一种亚包晶钢板坯高拉速生产方法与流程

本发明涉及冶金行业连续铸钢技术领域，具体为一种亚包晶钢板坯高拉速生产方法。

背景技术：

随着钢企同质化竞争的加剧，成本控制好坏直接影响产品的市场竞争力，实现“高质量、高效率、高效益”目标是各大钢企永恒的追求，而实现亚包晶钢高拉速浇铸是提升生产效率，实现降本增效的重要途径之一，亚包晶钢主要指等效碳ceq在0.08％-0.15％之间，mn≥0.80％，并含有nb,v,ti,cu,p等微合金元素的钢种；因该类成分钢种在凝固过程中发生包晶反应，初生凝固坯壳收缩剧烈；极易出现表面裂纹与偏离角凹陷等质量缺陷，同时在高拉速条件下，易出现漏钢等生产事故，亚包晶钢板坯高拉速一直是板坯连铸机稳定生产的难题之一；

题目为《提高亚包晶钢板坯拉速对结晶器传热的影响》论文研究表明,拉速由1.3m/min提高到1.5m/min时，平均热流增加0.1mw/m2左右，宽边弯月面区域局部热流增加0.13mw/m²左右，均在合理范围内；但结晶器窄/宽面平均热流比超过0.9,应适当减结晶器锥度，宽面坯壳厚度平均减薄4mm左右，应严格控制结晶器传热强度,以保证连铸工艺稳定和铸坯质量。该论文表明当亚包晶钢板坯拉速达到1.5m/min时，因凝固坯壳厚度不足与结晶器窄/宽面热流比过大存在浇注风险与质量风险没有实际应用，因此该技术对于该领域而言属于空白领域。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种亚包晶钢板坯高拉速生产方法，实现亚包晶钢板坯高拉速为1.6m/min时能够稳定生产，且铸坯质量满足生产需求，此外，优化冶炼－连铸－加热－轧制生产节奏匹配、释放铸机产能；同时促进铸坯质量的稳定控制及降本增效,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种亚包晶钢板坯高拉速生产方法，包括以下步骤：

s1：将亚包晶钢的化学成分与温度合格的液态钢水用钢包运至板坯连铸；

s2：钢水进入中间包；

s3：钢水进入带四周冷却与振动的结晶器；

s4：带液芯的铸流以一定速度进入板坯连铸机的扇形段，一边运行，一边冷却；

s5：在板坯连铸机的尾段完全凝固成一定形状的固态铸坯。

更进一步地，s1中亚包晶钢的化学成分重量百分比如下：c：0.10-0.12％，si：0.20-0.40％，mn：1.10-1.30％，p≤0.020，s≤0.015％，als：0.030-0.050％，nb+ti：0.030-0.050％；连铸坯断面规格为：230×(950-1600)mm²。

更进一步地，s2中的中间包过热度为15-25℃。

更进一步地，s3中的结晶器冷却宽面水量为4050-4500l/min，窄面水量为430-540l/min。

更进一步地，所述结晶器的倒锥度值为1％-1.2％。

更进一步地，所述结晶器振动模式为振动频率与振程随拉速呈反向变化，振程(s)＝2+4×拉速(ν)，频率(f)＝160-10×拉速(ν)。

更进一步地，所述结晶器保护渣化学成分重量百分比如下：sio2：28-34％，mgo：0.5-1.0％，cao：38-42％，al2o3：3.0-3.7％，r2o：8.5-9.5％，f-：10.5-12％，h2o≤0.5％，c：4-5％；其中碱度r对应的cao/sio2为1.29±0.02％；熔点为1110-1150℃。

更进一步地，所述结晶器窄面足辊装置设置方式如下：

a)每一对足辊根据坯壳厚度和强度不同，设定不同的宽度，足辊宽度按照如下设置：板坯窄面尺寸＝w，第一对足辊宽度w1＝w/2±5mm，第二对足辊宽度w2＝w1+20mm，第三对足辊w3＝w2+20mm；

b)第一对足辊中心线距离窄面铜板下口l1＝w1，l2＝l3＝(w2+w3)/2；

c)第一对、第二对足辊为刚性支撑，第三对足辊为弹性支撑足辊，采用碟簧作为支撑，并根据钢水静压力和坯壳强度设定支撑力的大小。

更进一步地，s4中二冷比水量为：0.61±0.05l/kg；浇注速度为1.0-1.6m/min。

更进一步地，s5中的板坯连铸机采用动态轻压下工艺：总压下量为3.5-6.0mm；压下区间为固相率fs为30％-70％；其中固相线温度以下50-70℃区间压下量为0.6-0.8mm；压下率为0.7-1.2mm/m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种亚包晶钢板坯高拉速生产方法，依次包括化学成分与温度合格的液态钢水用钢包运至板坯连铸→钢水进入中间包→钢水进入带四周冷却与振动的结晶器→带液芯的铸流以一定速度进入扇形段，一边运行，一边冷却→完全凝固成一定型状的固态铸坯；通过本发明生产方法能够实现亚包晶钢板坯高拉速为1.6m/min时稳定生产，无漏钢事故出现，铸坯表面无纵裂纹与凹陷缺陷，铸坯中心偏析稳定控制在b0.5-c1.5，热轧卷表面质量与性能良好，满足铸坯质量生产需求。

2、本发明提供的一种亚包晶钢板坯高拉速生产方法，优化了冶炼－连铸－加热－轧制生产节奏匹配、释放铸机产能；同时促进了铸坯质量的稳定控制及降本增效。

附图说明

图1为本发明的板坯连铸生产过程示意图；

图2为本发明的振程与频率随拉速变化图；

图3为本发明的不同拉速条件下负滑脱时间变化图；

图4为本发明的结晶器窄面足辊装置图；

图5为本发明的固液两项区糊状区示意图；

图6为本发明实施例的230mm厚度亚包晶钢高拉速用结晶器窄面足辊装置图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中：提供一种亚包晶钢板坯高拉速生产方法，包括以下步骤：

第一步：将亚包晶钢的化学成分与温度合格的液态钢水用钢包运至板坯连铸；

第二步：钢水进入中间包；

第三步：钢水进入带四周冷却与振动的结晶器；

第四步：带液芯的铸流以一定速度进入板坯连铸机的扇形段，一边运行，一边冷却；

第五步：在板坯连铸机的尾段完全凝固成一定形状的固态铸坯。

在步骤一中，亚包晶钢的化学成分重量百分比如下：c：0.10-0.12％，si：0.20-0.40％，mn：1.10-1.30％，p≤0.020，s≤0.015％，als：0.030-0.050％，nb+ti：0.030-0.050％，参阅下表1；连铸坯断面规格为：230×(950-1600)mm²。

表1亚包晶钢典型化学成分(％)

在步骤二中，中间包过热度为15-25℃。

在步骤三中，结晶器冷却宽面水量为4050-4500l/min，窄面水量为430-540l/min；结晶器的倒锥度值为1％-1.2％。

在步骤三中，将结晶器振动模式设为振动频率与振程随拉速呈反向变化，振程(s)＝2+4×拉速(ν)，频率(f)＝160-10×拉速(ν)；如图2所示，使正滑脱时间增加，增加保护渣消耗量，改善润滑，防止粘结漏钢；同时保持负滑脱时间稳定在0.15秒不变，如图3所示，保证熔融结晶器保护渣能均匀流入凝固坯壳与铜板之间缝隙，使结晶器内凝固坯壳能均匀冷却，降低铸坯表面裂纹发生几率，改善铸坯表面质量。

在步骤三中，结晶器保护渣化学成分重量百分比如下：sio2：28-34％，mgo：0.5-1.0％，cao：38-42％，al2o3：3.0-3.7％，r2o：8.5-9.5％，f-：10.5-12％，h2o≤0.5％，c：4-5％，如表2所示；其中碱度r对应的cao/sio2为1.29±0.02％；熔点为1110-1150℃。

表2亚包晶钢用结晶器保护渣化学成分

其中，结晶器保护渣碱度r值过大，则固态渣膜中结晶相比例太高，影响润滑功能，易出现漏钢事故；r值过小，则固态渣膜中结晶相比例过小，控制传热功能下降，铸坯已出现裂纹缺陷。

在步骤三中，结晶器窄面足辊装置设置方式如下，请参阅图4：

a)每一对足辊根据坯壳厚度和强度不同，设定不同的宽度，足辊宽度按照如下设置：板坯窄面尺寸＝w，第一对足辊宽度w1＝w/2±5mm，第二对足辊宽度w2＝w1+20mm，第三对足辊w3＝w2+20mm；

b)第一对足辊中心线距离窄面铜板下口l1＝w1，l2＝l3＝(w2+w3)/2；

c)第一对、第二对足辊为刚性支撑，第三对足辊为弹性支撑足辊，采用碟簧作为支撑，并根据钢水静压力和坯壳强度设定支撑力的大小，在发生过载后能够回缩起到保护作用，避免足辊损坏。

通过上述设置，在高拉速条件下通过不同位置处足辊宽度的变化可以有效的支撑板坯窄面坯壳，减少铸坯窄面的鼓肚；当发生过载时弹性足辊可以回缩，起到保护作用，避免整个足辊装置拉脱；合理的布置，在不同位置处提供不同的支撑条件，提高了足辊的使用寿命。

在步骤四中，二冷比水量为：0.61±0.05l/kg；浇注速度为1.0-1.6m/min；二冷比水量过大，铸坯易产生纵裂纹缺陷，过小，铸坯冷却不足，易出现铸坯鼓肚导致内部偏析，严重时发生铸坯滞坯事故；浇注速度过低，铸机生产效率下降，浇注速度过快，易导致结晶器保护渣耗量不足，引起漏钢事故。

在步骤五中，板坯连铸机采用动态轻压下工艺：总压下量为3.5-6.0mm；压下区间为固相率fs为30％-70％；其中固相线温度以下50-70℃区间压下量为0.6-0.8mm；压下率为0.7-1.2mm/m，如图5所示：

总压下量过大，铸坯所受外力过大，易导致铸坯内部产生中间裂纹，严重时铸坯不走；过小，不能弥补因温度下降导致的自然收缩量，对富集的钢液不能起到压缩流动作用，铸坯中心偏析质量下降。

本发明通过上述生产方法能够实现亚包晶钢板坯1.6m/min拉速稳定生产，无漏钢事故出现，铸坯表面无纵裂纹与凹陷缺陷，铸坯中心偏析稳定控制在b0.5-c1.5，热轧卷表面质量与性能良好。

为了进一步更好的解释说明本发明，还提供如下具体的实施例：

实施例一：

生产规格为230mm×1300mm，中包化学成分如表3所示，结晶器装配有如图6所示的窄面足辊装置：

表3亚包晶钢典型化学成分(％)

在本实施例中，结晶器冷却宽面水量为4500l/min，窄面水量为490l/min；结晶器的倒锥度值为1.1％；中间包过热度为20℃；结晶器振动模式采用振动频率与振幅随拉速呈反向变化的逆向振动模式，负滑脱时间为0.15秒；二冷比水量为：0.63l/kg；浇注速度为1.6m/min；结晶器保护渣碱度r(cao/sio2)为1.29；熔点为1110℃；板坯连铸机采用动态轻压下工艺：总压下量为4.5mm；其中固相线温度以下50-70℃区间压下量为0.6mm，压下区间为固相率(fs)30％～70％；压下率为1.1mm/m。

上述亚包晶钢板坯1.6m/min拉速稳定生产，无漏钢事故出现，铸坯表面无纵裂纹与凹陷缺陷，铸坯中心偏析稳定控制在b0.5，热轧卷表面质量与性能良好。

实施例二：

生产规格为230mm×1600mm，中包化学成分如表4所示，结晶器装配有如图6所示的窄面足辊装置。

表4亚包晶钢典型化学成分(％)

在本实施例中，结晶器冷却宽面水量为4400l/min，窄面水量为500l/min；结晶器的倒锥度值为1.1％；中间包过热度为15℃；结晶器振动模式采用振动频率与振幅随拉速呈反向变化的逆向振动模式，负滑脱时间为0.15秒；二冷比水量为：0.65l/kg；浇注速度为1.5m/min；结晶器保护渣碱度r(cao/sio2)为1.30；熔点为1150℃；板坯连铸机采用动态轻压下工艺：总压下量为4.0mm；其中固相线温度以下50-70℃区间压下量为0.8mm，压下区间为固相率(fs)30％～70％；压下率为1.0mm/m。

上述亚包晶钢板坯1.5m/min拉速稳定生产，无漏钢事故出现，铸坯表面无纵裂纹与凹陷缺陷，铸坯中心偏析稳定控制在c1.5，热轧卷表面质量与性能良好。

综上所述：本发明提供的一种亚包晶钢板坯高拉速生产方法，能够实现亚包晶钢板坯高拉速为1.6m/min时稳定生产，且铸坯质量满足生产需求，另外，优化冶炼－连铸－加热－轧制生产节奏匹配、释放铸机产能；同时促进铸坯质量的稳定控制及降本增效。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。