一种低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法

摘要

本发明涉及一种低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法。本发明的方法包括：(1)成分控制；(2)在转炉冶炼过程的铁水比控制在85.0％～87.0％，全程采用底吹模式，并在吹炼过程先吹氮气后吹氩气一枪到底吹炼，氮气与氩气使用比例为1：9；(3)冶炼终点C含量控制在0.035±0.02，出钢温度为1660±5℃；(4)转炉冶炼出钢过程采用半脱氧工艺出钢；(5)出钢过程同时进行脱氧剂及合金化；(6)出完钢后，将钢包直接转入氩站进行吹氩精炼；(7)在连铸过程，在连铸坯的宽、窄面足辊区、立弯段的二至四区、弧形段的1段采用强冷却控制，而后弧形2～8段采用常规冷却控制。本发明实现了低碳含硼钢稳定控制铸坯角部裂纹发生率＜0.1％。

权利要求

1.一种低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，其特征在于：该方法包括：（1）成分控制：所述的低碳含硼钢中C：0.025 0.050，Si：≤0.035，Mn：0.13 0.22，P：≤~ ~

0.02，S：≤0.015，Alt：0.025 0.050，B：0.001 0.002，余量为铁；

~ ~

（2）在转炉冶炼过程的铁水比控制在85.0% 87.0%，全程采用底吹模式，并在吹炼过程~先吹氮气后吹氩气一枪到底吹炼，防止补吹，氮气与氩气使用比例为1：9；

（3）冶炼终点C含量控制在0.035±0.02，出钢温度为1660±5℃；

（4）转炉冶炼出钢过程采用半脱氧工艺出钢；

（5）出钢过程同时进行脱氧剂及合金化；

（6）出完钢后，将钢包直接转入氩站进行吹氩精炼；

（7）在连铸过程，在连铸坯的宽、窄面足辊区、立弯段的二至四区、弧形段的1段采用强冷却控制，而后弧形2 8段采用常规冷却控制，吨钢比水量为1.2 1.35L；

~ ~

步骤（6）中所述的吹氩精炼的具体方法是：氩站精炼前期吹氩气量选用400NL/min进行吹氩搅拌3 4min后进行补铝线脱氧，铝线加入量为1kg/吨钢，在氩站精炼末期选用硼线进~行硼微合金化，其加入为吨钢0.14kg，加入硼线后进行2 3min时间400NL/min氩气搅拌处~理，确保钢中硼均匀分布；最后转氩气量150NL/min搅拌，时间≥5min，总精炼时间控制在

14min 22min，从而获得N含量为22 27ppm、其它成分满足(1)要求的钢水成分。

~ ~

2.根据权利要求1所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，其特征在于：步骤（4）中所述的半脱氧工艺出钢的具体方法是：钢包转至氩站定氧时钢中的氧含量200±

100ppm，当钢水铺满包底时往钢包内加入改性剂，添加量为吨钢2.3 2.5kg，在此基础上加~入吨钢2.0kg的促进剂。

3.根据权利要求1所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，其特征在于：步骤（5）中所述的出钢过程同时进行脱氧剂及合金化的具体方法是：脱氧剂选用Al-Mn-Ca脱氧剂，合金化原料选用中碳锰铁，添加量为脱氧剂2.0 2.5kg/吨钢，中碳锰铁1.0 1.5kg/吨~ ~钢。

4.根据权利要求1所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，其特征在于：步骤（7）中所述的在连铸坯的宽、窄面足辊区、立弯段的二至四区、弧形段的1段采用强冷却控制，而后弧形2 8段采用常规冷却控制，吨钢比水量为1.2 1.35L的具体控制方法为：铸坯宽~ ~面足辊内外弧水量占总水量的9.5% 10.2%，窄面足辊水量占总水量的4.2% 4.5%，立弯段的~ ~二区内外弧水量占总水量的11.6% 12.4%，三区内外弧水量占总水量的11.8% 12.6%，四区~ ~内外弧水量占总水量的13.0% 13.8%，弧形1段的五区内外弧水量占总水量的7.7% 8.4%，弧~ ~形2、3段对应的六区内外弧水量占总水量的6.7% 7.4%，4 6段的七区内外弧水量占总水量~ ~的10.2% 10.6%，矫直7段与8段的八区内外弧水量占总水量的6.2% 6.6%，其余水量分配至~ ~水平段。

说明书

一种低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，属于钢铁连铸技术领域。背景技术：

[0002] 含硼钢是微合金钢的重要组成部分。往钢中加入硼元素可以显著提高钢的淬透性，且可提高耐热钢的高温强度，蠕变强度，改善高速钢的红硬性和刀具的切削能力，广泛应用于现代钢铁生产。然而在实际含硼钢连铸生产过程，铸坯角部却频发横裂纹缺陷，造成轧材边部出现严重的裂纹与翘皮质量缺陷。为此，所生产的连铸坯多需要下线进行角部火焰清理，严重打乱现场生产节奏。

[0003] 由于含硼钢连铸坯生产过程频发角部裂纹缺陷为行业共性技术难题，国内外针对含硼钢连铸坯角部裂纹控制技术研究与开发工作已较为深入。但是现有的含硼钢连铸坯角部裂纹控制涉及的钢种主要为包晶及中碳含硼钢，较少针对低碳含硼钢连铸坯角部裂纹控制，且其控制措施主要集中如下：(1)控制钢水成分，减少铸坯凝固过程组织晶界P、S等溶质含量；(2)精炼过程加Ti，利用Ti与钢中N优先结合的特点，实现钢水固氮作用，从而减少连铸坯凝固过程BN析出，提高铸坯角部组织晶界强度；(3)弱冷却强度控制二冷弧形及矫直区配水，使铸坯在弯曲和矫直过程具有较高的表面温度，以避开钢的第三脆性温度区；(4)调整结晶器锥度、振动及冷却强度、保护渣物性参数等，缓冷铸坯初凝组织并减轻铸坯表面振痕，防止铸坯角部裂纹产生。

[0004] 然而，实际含硼钢连铸生产过程，造成其角裂纹产生的主要原因是BN在铸坯表层组织晶界析出，致使其晶界脆化而产生裂纹缺陷。因此，从根本上控制其产生的关键是控制含硼钢连铸过程晶界BN的析出量。目前，钢铁企业连铸生产低碳含硼钢过程尚无有效控制其连铸坯角部裂纹产生的工艺或方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，通过严格控制转炉冶炼、出钢过程，以及炉外精炼等氮含量，并对连铸保护浇铸进行离线密闭性检查与调整、连铸过程氩封保护等，严格保证连铸生产过程不增氮。在此基础上，采用二冷整体特别是高温区强冷控冷工艺，实现了低碳含硼钢连铸过程铸坯角部组织晶界BN大幅减少析出，从而稳定控制铸坯角部裂纹发生率＜0.1％。

[0006] 上述的目的通过以下技术方案实现：

[0007] 一种低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，该方法包括：

[0008] (1)成分控制：所述的低碳含硼钢中C：0.025～0.050，Si：≤0.035，Mn：0.13～0.22，P：≤0.02，S：≤0.015，Alt：0.025～0.050，B：0.001～0.002，余量为铁；

[0009] (2)在转炉冶炼过程的铁水比控制在85.0％～87.0％，全程采用底吹模式，并在吹炼过程先吹氮气后吹氩气一枪到底吹炼，防止补吹，氮气与氩气使用比例为1：9；

[0010] (3)冶炼终点C含量控制在0.035±0.02，出钢温度为1660±5℃；

[0011] (4)转炉冶炼出钢过程采用半脱氧工艺出钢；

[0012] (5)出钢过程同时进行脱氧剂及合金化；

[0013] (6)出完钢后，将钢包直接转入氩站进行吹氩精炼；

[0014] (7)在连铸过程，在连铸坯的宽、窄面足辊区、立弯段的二至四区、弧形段的1段采用强冷却控制，而后弧形2～8段采用常规冷却控制，吨钢比水量为1.2～1.35L。

[0015] 所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，步骤(4)中所述的半脱氧工艺出钢的具体方法是：钢包转至氩站定氧时钢中的氧含量约200±100ppm，当钢水铺满包底时往钢包内加入改性剂，添加量为吨钢2.3～2.5kg，在此基础上加入吨钢2.0kg的促进剂。

[0016] 所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，步骤(5)中所述的出钢过程同时进行脱氧剂及合金化的具体方法是：脱氧剂选用Al-Mn-Ca脱氧剂，合金化原料选用中碳锰铁，添加量为脱氧剂2.0～2.5kg/吨钢，中碳锰铁1.0～1.5kg/吨钢。

[0017] 所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，步骤(6)中所述的吹氩精炼的具体方法是：氩站精炼前期吹氩气量选用400NL/min进行吹氩搅拌3～4min后进行补铝线脱氧，铝线加入量为1kg/吨钢，在氩站精炼末期选用硼线进行硼微合金化，其加入为吨钢0.14kg，加入硼线后进行2～3min时间400NL/min氩气搅拌处理，确保钢中硼均匀分布；最后转氩气量150NL/min搅拌，时间≥5min，总精炼时间控制在14min～22min，从而获得N含量为
22～27ppm、其它成分满足(1)要求的钢水成分。

[0018] 所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，步骤(7)中所述的在连铸坯的宽、窄面足辊区、立弯段的二至四区、弧形段的1段采用强冷却控制，而后弧形2～8段采用常规冷却控制，吨钢比水量为1.2～1.35L的具体控制方法为：铸坯宽面足辊内外弧水量约占总水量的9.5％～10.2％，窄面足辊水量占总水量的4.2％～4.5％，立弯段的二区内外弧水量占总水量的11.6％～12.4％，三区内外弧水量占总水量的11.8％～12.6％，四区内外弧水量占总水量的13.0％～13.8％，弧形1段的五区内外弧水量占总水量的7.7％～8.4％，弧形2、3段对应的六区内外弧水量占总水量的6.7％～7.4％，4～6段的七区内外弧水量占总水量的10.2％～10.6％，矫直7段与8段的八区内外弧水量占总水量的6.2％～6.6％，其余水量分配至水平段。

[0019] 有益效果：

[0020] 1.本发明(1)快速冷却铸坯角部析出温度区内的组织，尽可能使BN在铸坯表层组织晶内弥散化析出；(2)严格控制钢水中的N含量，或通过往钢中添加Ti等在钢凝固过程先于B与N结合析出的元素，从而减少BN的晶界析出量。然而，对于低碳含硼钢而言，由于其多为后续冷轧原料，往钢中加入一定含量Ti元素，易造成冷轧卷板性能的较大波动。因此从根本上减少了其连铸坯凝固过程的表层组织晶界BN的析出总量而有效控制含硼钢连铸坯角部裂纹产生，裂纹控制效果十分稳定；

[0021] 2.本发明采用所述冶炼、精炼以及连铸保护浇铸控制含硼钢中N含量，摒弃了传统包晶及中碳等含硼钢生产过程采用额外加Ti措施进行钢水固氮方法，不会对后续冷轧产品性能造成波动；

[0022] 3.本发明在针对铸坯表面温度控制方面，铸坯整体采用强冷却控制，其不仅控制难度小、实施过程稳定，而且有助于对连铸设备保护。具体实施方式：

[0023] 一种低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，该方法包括：

[0024] (1)成分控制：所述的低碳含硼钢中C：0.025～0.050，Si：≤0.035，Mn：0.13～0.22，P：≤0.02，S：≤0.015，Alt：0.025～0.050，B：0.001～0.002，余量为铁；

[0025] (2)在转炉冶炼过程的铁水比控制在85.0％～87.0％，全程采用底吹模式，并在吹炼过程先吹氮气后吹氩气一枪到底吹炼，防止补吹，氮气与氩气使用比例为1：9；

[0026] (3)冶炼终点C含量控制在0.035±0.02，出钢温度为1660±5℃；

[0027] (4)转炉冶炼出钢过程采用半脱氧工艺出钢；

[0028] (5)出钢过程同时进行脱氧剂及合金化；

[0029] (6)出完钢后，将钢包直接转入氩站进行吹氩精炼；

[0030] (7)在连铸过程，在连铸坯的宽、窄面足辊区、立弯段的二至四区、弧形段的1段采用强冷却控制，而后弧形2～8段采用常规冷却控制，吨钢比水量为1.2～1.35L。

[0031] 所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，步骤(4)中所述的半脱氧工艺出钢的具体方法是：钢包转至氩站定氧时钢中的氧含量约200±100ppm，当钢水铺满包底时往钢包内加入改性剂，添加量为吨钢2.3～2.5kg，在此基础上加入吨钢2.0kg的促进剂。

[0032] 所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，步骤(5)中所述的出钢过程同时进行脱氧剂及合金化的具体方法是：脱氧剂选用Al-Mn-Ca脱氧剂，合金化原料选用中碳锰铁，添加量为脱氧剂2.0～2.5kg/吨钢，中碳锰铁1.0～1.5kg/吨钢。

[0033] 所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，步骤(6)中所述的吹氩精炼的具体方法是：氩站精炼前期吹氩气量选用400NL/min进行吹氩搅拌3～4min后进行补铝线脱氧，铝线加入量为1kg/吨钢，在氩站精炼末期选用硼线进行硼微合金化，其加入为吨钢0.14kg，加入硼线后进行2～3min时间400NL/min氩气搅拌处理，确保钢中硼均匀分布；最后转氩气量150NL/min搅拌，时间≥5min，总精炼时间控制在14min～22min，从而获得N含量为
22～27ppm、其它成分满足(1)要求的钢水成分。

[0034] 所述的低碳含硼钢连铸板坯角部裂纹控制方法，步骤(7)中所述的在连铸坯的宽、窄面足辊区、立弯段的二至四区、弧形段的1段采用强冷却控制，而后弧形2～8段采用常规冷却控制，吨钢比水量为1.2～1.35L的具体控制方法为：铸坯宽面足辊内外弧水量约占总水量的9.5％～10.2％，窄面足辊水量占总水量的4.2％～4.5％，立弯段的二区内外弧水量占总水量的11.6％～12.4％，三区内外弧水量占总水量的11.8％～12.6％，四区内外弧水量占总水量的13.0％～13.8％，弧形1段的五区内外弧水量占总水量的7.7％～8.4％，弧形2、3段对应的六区内外弧水量占总水量的6.7％～7.4％，4～6段的七区内外弧水量占总水量的10.2％～10.6％，矫直7段与8段的八区内外弧水量占总水量的6.2％～6.6％，其余水量分配至水平段。

[0035] 以1.4m/min稳定拉速生产断面为230mm×1530mm的DC51D+Z低碳含硼钢过程铸坯角部裂纹控制为例，具体如下：

[0036] (1)所述生产的DC51D+Z低碳含硼钢目标成分为：C：0.04，Si：0.020，Mn：0.19，P：0.014，S：0.013，Alt：0.038，B：0.0012；

[0037] (2)冶炼过程采用250t转炉进行冶炼，冶炼原料为铁水与废钢，铁水比控制在85.0％，全程采用底吹模式，吹炼前期采用氮气吹炼，中后期采用氩气吹炼，吹炼过程采用一枪到底形式吹炼，坚决杜绝补吹工艺，氮气与氩气使用比例为1：9；

[0038] (3)所述的DC51D+Z低碳含硼钢，转炉冶炼终点目标C含量控制在0.04，出钢温度为1660±5℃；

[0039] (4)转炉冶炼后出钢过程采用半脱氧工艺出钢，其出钢氧含量控制目标为：钢包转至氩站定氧时钢中的氧含量约200ppm。出钢过程渣料添加原则为：当钢水铺满包底时往钢包内加入主要成分为Al2O3和CaO的改性剂，二者的含量分别为：(SiO2为2.7％，CaO为65.3％，Al2O3为11.1％，CaF2为8.6％，Al为4.8％)，添加量约为吨钢2.3～2.4kg，在此基础上加入吨钢约2.0kg的促进剂，具体成分为：(SiO2为4.5％，CaO为27.1％，MgO为5.2％，Al2O3为26.9％，CaF2为3.9％，Al为24.7％)；

[0040] (5)出钢过程同时进行脱氧剂及合金化，脱氧剂选用Al:Mn:Ca含量比为16：3：1(Al-Mn-Ca系渣料的主要成分C为0.28％，Si为0.28％，Mn为12.25％，P为0.017％，S为0.016％，Al为57.29％，Ti为0.016％，Ca为3.29％)的Al-Mn-Ca系脱氧剂，合金化原料选用中碳锰铁，其主要成分C约为1.33％，Si约为0.56％，Mn约为79.69％，P约为0.193％，S约为
0.008％，余量为Fe)，脱氧剂添加量约为2kg/吨钢，中碳锰铁添加量约为1.2kg/吨钢；

[0041] (6)出完钢后，钢不进LF精炼生产，将钢包直接转入氩站进行吹氩精炼。氩站精炼前期吹氩气量选用400NL/min进行较强吹氩搅拌约3～4min后进行补铝线脱氧，铝线加入量约1kg/吨钢。在氩站精炼末期选用硼线进行硼微合金化，其加入约为吨钢0.14kg，加入硼线后进行2～3min时间氩气较强搅拌处理，确保钢中硼均匀分布；最后转较弱搅拌，氩气量选用150NL/min，保证时间≥5min，总精炼时间控制在17min左右，从而获得N含量为22～25ppm、其它成分满足(1)要求的钢水成分；

[0042] (7)在保护浇铸环节，为了防止钢水在浇铸过程由于钢包长水口系统保护浇铸不当而造成钢水增氮，对钢包水口系统进行密闭性检查与保护。钢包长水口选用入口端为锥形碗状结构的水口，并加锥形石棉垫。在浇铸开始后，首先利用煤气火焰进行钢包下水口与长水口碗部密闭性检验，如火焰被吸入，则表明该处密封性不佳，进行重新套长水口。若密闭性满足要求，则在开浇过程，往长水口碗部连接处通入30～40NL/min流量氩气，对其形成氩封状态，进一步防止长水口碗部与钢包下水口之间连接不严而吸入空气造成钢水增氮。

[0043] (8)中包水口离线密闭性采用氩气压力作为检验标准，生产该低碳含硼钢前，离线条件往中间包上水口和塞棒通入10NL/min氩气量，确保其压力为1.0-1.5bar视为密闭性合格。在钢浇铸过程，塞棒吹氩流量稳定控制为5.0L/min，浸入式水口氩封气量稳定控制为6.0L/min，从而对中包至结晶器的水口环节形成氩封；

[0044] (9)在连铸过程，为了有效防止连铸坯凝固过程BN于其表层奥氏体组织晶界集中析出，在连铸坯的宽、窄面足辊区、立弯段的二至四区、弧形段的1段采用强冷却控制，而后弧形2～8段采用常规冷却控制，吨钢比水量选用1.25L。其中，铸坯宽面足辊内外弧水量为416L，窄面足辊水量188L，立弯段的二区内外弧水量516L，三区内外弧水量占总水量的
525L，四区内外弧水量586L，弧形1段的五区内外弧水量349L，弧形2、3段对应的六区内外弧水量292L，4～6段的七区内外弧水量458L，矫直7段与8段的八区内外弧水量285L，水平9段和10段的八区内外弧水量203L，水平11段、12段的九区内外弧水量245L，水平13段、14段的十区内外弧水量245L。

[0045] 基于上述冶炼、精炼、连铸保护浇铸及二冷配水工艺，若连铸机辊缝精度满足的条件下，可确保所述低碳含硼钢连铸坯角部裂纹发生率＜0.1％。

[0046] 需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。