EAF—CSP流程Nb微合金化管线钢的连铸工艺研究

2014卷增刊 河南冶金 04 东 庄汉洲 高吉祥 王进步 李亚平 洪兵雄 沈训良 (1广州钢铁集团公司；2珠江钢铁有限责任公司) 摘要基于珠钢采用合 索出了一套适合含晶器保护渣、连铸拉速和结晶器热流密度匹配及二次冷却 曲线等工艺控制技术。 关键词铌微合金化管线钢连铸工艺 N B Y皿 E 【1Y ti 1u o，T a to bas tg cc(1b 着钢铁市场竞争的日益剧烈，各厂家纷纷向 着低成本、高效化方向发展。钢中加入微合金元素 后，钢的性能得到大幅度提高，而合金化成本增加不 大，因而、断扩大，尤其在低合金高强度钢方面。珠钢采用 微合金化技术在的思路。利用连铸连轧工艺与传统的厚板坯连轧工艺在冶金学 上有根本的区别。对于采用56管线钢，研究连铸工序浇注温度制度、结晶器保 护渣、连铸拉速和结晶器热流密度匹配及二次冷却曲 线的选取等工艺控制技术问题具有重要的意义。 1工艺参数 管线钢是国内冶金业的一个新课题，原因在于薄板 珠钢表1 要工艺参数 2 据国际通用埋弧焊管用钢板的交货技术标准， 同时参照美国石油学会管线钢管规范标准(即 设计了表2： 表2试制 3连铸工艺研究 31 浇注温度制度的制定 浇注温度过高容易使中心偏析加重，结晶器弯 月面初生坯壳不均匀性增加，出结晶器坯壳变薄从 而增加裂纹产生甚至拉漏的机会；由于钢包热损失 大，用低浇注温度长时间浇注有困难，同时钢水流动 性差、保护渣熔化不好。为此，坯生产采用20一30中包钢水过热度控制，有 助于减少操作难度，也有效防止浇注过程漏钢，获得 良好的铸坯表面质量。 钢水液相线温度是确定浇注温度的基础，它取 决于钢水中所含元素的性质和含量。由线钢内控化学成分，根据经验公式【】： =1536一78C+76+49 维普资讯 +34P+3OS+531+2 +2v+13+18() 可计算出1523C。由此可以确定管线钢精炼出钢温度 (上台温度)： =钢水过热度； 舞从出钢到开始浇注时的过程温降。 由上式，20一40左 右控制，则一1591和157 1593。在试验生产时，2#连铸机浇铸的中：1钢水液相线温度； 见表3： 表3试制的表3可以看出，6炉试验钢上台温度控制在 15771584包钢水平均过热度维持在 25275间。试验生产状况表明，所制定的浇注 温度制度适宜，为试验钢连铸顺行奠定了基础。 32结晶器保护渣的选用 薄板坯连铸具有拉坯速度快、结晶器传热速度 快、结晶器液面体积小、液面波动大等工艺特点，因此 对结晶器保护渣要求在较高拉速或拉速变化较大情 况下，仍能维持足够渣耗，液渣层保持良好状态，以避 免粘结和拉漏b。针对要低粘 度、高熔化速度等性能的结晶器保护渣，确保流入结 晶器与铸坯的保护渣量改善铸坯传热条件。试制合金2理化性能见表4、表5： 表4 表5 工业生产试验浇注曲线(如图1所示)可看 出结晶器热流密度值随拉速变化而表现出较稳定 的水平，浇注过程稳定、传热和润滑较好、连铸坯表 图1试验浇注曲线 面质量良好，未发现纵裂。试验结果表明，熔速较 嗅、粘度较低的33连铸拉速和结晶器热流密度匹配 为了实现浇铸保持稳定顺行，拉坯速度也常常 受到结晶器四边的冷却强度的制约。结晶器四边的冷却强度分别用宽边热流密度和窄 边热流密度来表示。用比率与宽边热流密度之比值。结晶器热流密度及比率 反映了铸坯的初期 凝固情况，对判断保护渣的性能变化、钢水的质量、 浇铸的状态等情况有重要的参考价值，特别是比率 制流密度之比值 o=057076，从上表3可看 出，浇注4 23MWm，窄边热流密度为13 17MWm，浇 注1 26 MWm，窄边热流密度为15172MW本上 可保证较高的拉速下浇铸保持稳定顺行。 根据试验钢的化学成分范围，通过c，N)析出量与温 度的关系。图2给出了一个计算实例，可见， 维普资讯 )从1080(2开始析出，随着温度的降低，Nb(c，N) 的析出量增加。 O。5 金化技术特点，当中包钢水过热度在2030范围 和比值57076时，56 的 合 温惠， 2)喷水量合适，使铸坯表面温度分布均匀； 图2 ，N)析出量与温度的关系 3)铸坯在矫直前尽可能完全凝固； 由图2可知，为防止含)矫直时铸坯表面温度应控制在950(2以上 ； 横裂纹，在矫直前铸坯表面温度应高于1080C，这要 5)有良好的铸坯表面和内部质量。 求应有适当高的钢水过热度和拉坯速度。但注意浇 二冷工艺一共有由弱至强1#一5#共5条冷却 注温度不能太高，过高容易使中心偏析加重，结晶器 曲线，为了保证铸坯的凝固质量和矫直时铸坯表面温 弯月面初生坯壳不均匀性增强，也增加裂纹产生甚至 度达到足够高的温度，铸机浇铸 拉漏的机会。根据薄板坯连铸的生产实践和采用2#冷却曲线，曲线各区冷却水量见表6： 表6 2#连铸机2#冷却曲线各区冷却水量(厚度6m3h 冷却曲线 拉速，O 5O 168 168 384 586 586 水环 m 24 12 2#冷却曲线属偏弱冷曲线，多炉次的试验结果 表明，对于有较强热裂倾向的2# 连铸机连铸二次冷却工艺选取2#冷却曲线是合适 的。 4连铸工艺效果分析 珠钢先后进行了多炉次、多种规格的工业性生 产试验，试验钢铸坯表面质量良好，未出现过横、纵 裂纹缺陷，基本上实现了铸坯无缺陷要求。利用 60 10201020n在工业性试制中，对铸坯出坯样进行在线剪切 并水冷，对铸坯低倍组织、枝晶特征和原始奥氏体粒 度等进行了检验分析。经过低倍分析表明，出坯后 薄板坯铸坯的心部、14处和边部的组织没有明显的 差异，说明沿整个铸坯截面的原始组织比较均匀，三 个部位均表现出表层急冷细晶层和心部等轴晶区 少，铸造枝晶相对发达，甚至贯穿整个铸坯厚度截面 的薄板坯铸造组织结构特征，但铸坯还存在中心偏 析。文献表明 ，这种中心偏析在薄板坯连铸上是 难以消除的，正是由于结晶器末端的芯部始终不能 完全凝固，而在铸坯凝固末端尚未凝固钢液的流动 则是中心偏析产生的根源。还可以通过液芯轻压 下、二冷工艺控制等措施进一步改善。经过微观组 织分析(如图3所示)，样品的室温组织以等轴铁素 体+淬火组织为主。由此可见，薄板坯连铸凝固速 度快，二次枝晶间距细小，薄板坯铸态组织均匀，其 偏析与疏松等内部质量缺陷的发生程度远小于传统 板坯连铸机。 珠钢的力学和工艺性能检验合格；试验钢热轧板卷冲击韧 性、金相组织和非金属夹杂物经北京钢铁研究总院 分析和评定，各项性能符合件要求。 5结论 1)结合_1_11，J0 ：8 。、 )一O O 2 O O 7 O 2 7 2 2 一 懈盯博培 懈 M OO O 一 9 4 4 4 4 4 7 4 5 7 5 5 M M H 弘M 6弘 6 6 一B B B B Om m 4 m m m 6 6 6 一jj jj j Om m m m 6 6 6 一jj jj j 4 O O O2 O2 O2 l 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 维普资讯 (左：铸坯表面。；中：铸坯厚度14处；右：铸坯心部) 冶金特点，通过薄板坯连铸生产所需最优化浇注温 拉速控制在4046m度制度、结晶器保护渣、连铸拉速和结晶器热流密度 5)试验结果表明，对于有较强热裂倾向的配及二次冷却曲线等一系列连铸工艺控制技术， 微合金钢，在2#连铸机二次冷却选取属偏弱冷曲 珠钢成功地试制了铸态组织均匀的60的2#冷却曲线是合适的。 6参考文献 2) 2和1史宸兴主编实用连铸冶金技术北京：冶金工业出版社，1998 1521和1523 包钢水的过热度控制在20一 30较为合理，出钢温度控制在1571C 1591C 宫立新等攀钢线钢连铸工艺钢铁钒 1573C15933杨晓江，杨春政，张洪波等)选用熔速较快、粘度较低的保护渣的研究与应用钢铁，29(9)： 晶器保护渣，能满足4刘永龙李金刚，吕建会等 钢工业生产要求。 厚板， 0(4)： 4)当中包钢水过热度在2030范围和比 编著琏续铸钢工艺及设备一晾抬金 工 值57 076时，上接第12页) 铸坯质量得到明显改善， 没有出现以前出现的质量的波动(原使用肛配水 时，质量有时好，有时差，波动较大)，同时由于使用 自动程序配水，再也不用专门的配水工全神贯注的 操作二次冷却配水了，4#铸机也就自然取消了配水 工岗位，将人员补充到其它岗位，大大缓解了铸机操 作工人手不足的状况。 4优化效果 4#铸机进行生产工艺的优化前后分别对45#、 50#、55#钢取坯样做低倍组织分析结果见表2、表3： 表2原工艺铸坯坯样低倍组织分析结果 个 从表2和表3可以看出，4#铸机经过生产工艺 的优化后，生产的优质碳结钢质量有了长足的进步， 铸坯的裂纹等级15级的已经从原来的416提 高到942，非金属夹杂10级的已经从原来的 250降低到12，基本消除低倍夹杂，可以满足 批量生产质量要求。 5结论 4#铸机经过生产工艺的优化后，铸坯的