一种提高连铸头尾坯成材低合金中厚板探伤合格率的方法

摘要

本发明涉及一种提高连铸头尾坯成材低合金中厚板探伤合格率的方法，包括生产组织方式和钢板生产方法的优化升级。本发明围绕非金属夹杂物控制、钢中氢扩散、减轻铸坯偏析、提高钢板致密度等方面在钢板生产的多个关键工序同时采取优化措施，系统地解决了连铸头坯和尾坯成材低合金钢板探伤合格率低的共性技术问题。采用本发明技术方案生产的钢板探伤满足NB/T47013.3I级合格，探伤合格率可稳定控制在99.5％以上，生产工艺简单，可操作性强，便于推广应用，显著提高同批次产品的生产合格率。

权利要求

1.一种提高连铸头尾坯成材低合金中厚板探伤合格率的方法，其特征在于，包括：一、钢板的生产组织：

(1.1)一个连铸周期的头炉钢水和尾炉钢水对应生产的钢材满足Mn≤1.30％、S≤

0.001％以下，减轻铸坯偏析和MnS夹杂；

(1.2)钢板的生产厚度：轧制压缩比≥5.0，生产厚度≥30mm；

二、钢板的成材方法：

采用连铸头坯和尾坯轧制成材，按照生产顺序包括铁水预处理、初炼、精炼、真空脱气、板坯连铸、连铸坯加热和板坯轧制，其中(2.1)真空脱气：

真空度≤1.33mba，真空保压时间≥25min，头炉钢的氢含量控制在0.8ppm以下，尾炉钢的氢含量控制在1.0ppm以下；破空后喂CaSi线进行夹杂物变性处理，控制Ca/S在2～4，喂丝后软吹氩时间≥20min，使夹杂物充分上浮进入渣中；

(2.2)板坯连铸工序：

连铸工序采用低过热度全程氩气保护浇注工艺，头炉钢的连铸钢水过热度控制为20～

30℃，尾炉钢的连铸钢水过热度控制为10～20℃；连铸头坯和尾坯下线后加罩缓冷48小时以上实现氢扩散；

(2.3)板坯加热工序：

连铸坯采用分段式加热，总加热时间为550～650min，第二加热段温度为1165～1250℃，均热段温度为1170～1240℃，第二加热段和均热段总加热时间≥200min；

(2.4)板坯轧制工序：

采用粗轧和精轧两个轧制阶段，粗轧阶段采用高渗透轧制工艺，至少两个轧制道次的变形系数控制在0.50以上；精轧阶段的终轧温度控制在850℃以上，轧后不采用ACC加速冷却，高温下线，钢板下线后堆垛缓冷扩氢，缓冷时间≥48h，钢板堆垛开始温度400～600℃，钢垛上、下及四周均进行保温，堆垛结束温度≤100℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1.2)中，连铸坯的浇铸厚度为450mm以上，钢板的生产厚度为30‑90mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2.1)中，CaSi线喂入100～300米。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2.4)中，钢垛上、下及四周均采用石棉布进行保温。

说明书

一种提高连铸头尾坯成材低合金中厚板探伤合格率的方法

技术领域

[0001] 本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种提高低合金钢板探伤合格率的方法，进一步来说，本发明所述低合金钢板是采用板坯连铸生产的头坯和尾坯轧制成材。

背景技术

[0002] 连铸板坯的头坯是指在连铸生产中一个浇铸周期开始阶段生产的板坯，尾坯是指一个浇铸周期结束阶段生产的板坯。头坯和尾坯在浇铸过程中结晶器钢水液位、拉坯速度均处于不稳定的状态。铸坯头坯前端和尾坯末端在凝固过程中，钢水在结晶器内流动处于紊流状态，容易出现卷渣和二次氧化，一旦中间包耐火材料、连铸保护渣和覆盖剂烘烤干燥不好，还会造成钢水增氢，而且在浇铸周期开始阶段和结束阶段无法通过轻压下技术来减轻减轻连铸坯中心偏析和中心疏松缺陷。上述不利因素将直接导致连铸头坯和尾坯的质量无法保证，进而影响头坯和尾坯成材钢板的探伤合格率以及同一连铸批次生产产品的整体探伤合格率。一旦出现探伤不合格，中厚板厂通常采用降级或改判处理，重新投料生产，将增加生产成本，延误交货周期，最终给生产企业带来严重的经济损失。在我国钢铁行业竞争日趋激烈和钢铁行业利润空间不断萎缩的大背景下，开发连铸头坯和尾坯成材钢板的成套生产工艺技术，提升连铸头坯和尾坯成材钢板的探伤合格率，具有重要的经济价值和现实意义。

[0003] 目前能够检索到的关于“提高钢板探伤合格率”的发明专利普遍是针对提高钢板整体探伤合格率的，而涉及提高连铸头坯和尾坯成材钢板探伤合格率的报道很少。中国专利申请公布号CN103586433A涉及一种提高连铸板坯头和尾坯探伤合格率的方法，通过改善开浇过程和浇铸结束过程中的铸坯质量来提高头坯、尾坯的探伤合格率，主要工艺措施是优化板坯连铸开浇工艺、优化连铸拉尾坯工艺和优化头坯、尾坯切割长度。该技术缺点是只是在连铸工序提出来优化改进措施，而没有涉及在铸坯成材过程包括铸坯加热、轧制以及轧后冷却等主要生产工序的关键控制要点，也没有从改善生产组织方式上进行改进。实施例表明，头坯探伤合格率提升至100％，尾坯探伤合格率只是提升至85％，即仍然有15％的尾坯探伤不合格，而且没有明确探伤合格钢板的探伤验收标准。从技术效果上看，该技术没有彻底解决头坯和尾坯探伤合格率低的生产实际问题。

发明内容

[0004] 针对采用板坯连铸头坯和尾坯生产的低合金钢板，钢板探伤合格率低这一难题，本申请提出了一种提高连铸头坯和尾坯成材低合金钢板探伤合格率的方法，其中包括对生产组织方法的改进，和对钢板生产成材全流程关键工序的一系列生产技术的改进。

[0005] 采用本发明技术方案，连铸头坯和尾坯生产的钢板探伤满足NB/T47013.3 I级合格，探伤合格率可稳定控制在99.5％以上，生产工艺简单，可操作性强，适合批量生产。

[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种提高连铸头尾坯成材低合金中厚板探伤合格率的方法，包括：

[0007] 一、钢板的生产组织：

[0008] (1.1)一个连铸周期的头炉钢水和尾炉钢水对应生产的钢材满足Mn≤1.30％、S≤0.001％以下，减轻铸坯偏析和MnS夹杂；

[0009] (1.2)钢板的生产厚度：轧制压缩比≥5.0，生产厚度≥30mm；

[0010] (1.3)如果暂时无法匹配合适的钢种生产，则作为余坯管理，集中安排生产，便于生产工艺管控。

[0011] 二、钢板的成材方法：

[0012] 采用连铸头坯和尾坯轧制成材，按照生产顺序包括铁水预处理、初炼、精炼、真空脱气、板坯连铸、连铸坯加热和板坯轧制，在现有生产工艺基础上，对真空脱气、板坯连铸、连铸坯缓冷、连铸坯加热、轧制同时进行生产工艺优化，来实现连铸头坯和尾坯成材低合金钢板探伤合格率的稳定提升，其中

[0013] (2.1)真空脱气：

[0014] 真空度≤1.33mba，真空保压时间≥25min，头炉钢的氢含量控制在0.8ppm以下，尾炉钢的氢含量控制在1.0ppm以下；破空后喂CaSi线进行夹杂物变性处理，控制Ca/S在2～4，避免钢中出现大量、大尺寸的MnS夹杂，喂丝后软吹氩时间≥20min，使夹杂物充分上浮进入渣中。

[0015] (2.2)板坯连铸工序：

[0016] 连铸工序采用低过热度全程氩气保护浇注工艺，，减轻铸坯偏析，防止钢水二次氧化。头炉钢的连铸钢水过热度控制为20～30℃，尾炉钢的连铸钢水过热度控制为10～20℃；连铸头坯和尾坯下线后加罩缓冷48小时以上实现氢扩散。

[0017] (2.3)板坯加热工序：

[0018] 连铸坯采用分段式加热，总加热时间为550～650min，第二加热段温度为1165～1250℃，均热段温度为1170～1240℃，第二加热段和均热段总加热时间≥200min；在完全奥氏体化的基础上，保证足够的高温段加热保温时间，使连铸坯心部偏析充分扩散，同时减少轧制过程中的变形抗力，为高渗透轧制提供有利条件。

[0019] (2.4)板坯轧制工序：

[0020] 采用粗轧和精轧两个轧制阶段，粗轧阶段采用高渗透轧制工艺，至少两个轧制道次的变形系数控制在0.50以上，充分破碎板坯内部的铸态组织，压合疏松缺陷；精轧阶段的终轧温度控制在850℃以上，轧后不采用ACC加速冷却为钢板高温下线缓冷提供有利条件，高温下线，钢板下线后堆垛缓冷扩氢，缓冷时间≥48h，钢板堆垛开始温度400～600℃，钢垛上、下及四周均进行保温，堆垛结束温度≤100℃，保证缓冷扩氢效果。

[0021] 作为本申请的实施方式之一，步骤(1.2)中，连铸坯的浇铸厚度为450mm以上，钢板的生产厚度为30‑90mm。具体轧制钢板厚度根据探伤要求制定，钢板探伤要求级别越高，选择轧制压缩比越大。

[0022] 作为本申请的实施方式之一，步骤(2.1)中，CaSi线喂入100～300米。

[0023] 作为本申请的实施方式之一，步骤(2.4)中，钢垛上、下及四周均采用石棉布进行保温。

[0024] 本发明技术方案中的生产组织方法和生产工艺控制是依据生产实践制定的。一般来说，连铸头坯和尾坯的冶金质量通常比正常的中间连铸坯要差，主要表现在中心疏松、中心偏析级别、非金属夹杂物和氢含量四个方面。连铸坯的冶金质量是决定成品钢板内部质量和探伤合格率的主要因素，但不是唯一因素。研究表明，头坯和尾坯成材钢板探伤不合格的主要原因是由于严重偏析造成的钢板内部组织不均匀，在钢板心部容易产生贝氏体和马氏体组织。这种低温转变组织与钢板心部富集的氢、非金属夹杂物和钢板冷却过程中产生的组织应力、热应力产生交互作用，最终在钢板心部出现延迟性微裂纹。进一步来讲，钢中非金属夹杂物中的MnS夹杂对钢板的内部质量和探伤合格率影响更加明显，其原因是MnS属于塑性夹杂物，轧制变形后呈平面形状，更容易富集氢。钢板的内部质量与化学成分设计、连铸坯冶金质量、轧制压缩比、加热工艺、轧钢工艺息息相关。有些连铸坯内部冶金缺陷，例如偏析、疏松，是可以通过优化加热和轧钢工艺来减轻其对钢板内部质量带来的不利影响的。相反，如果轧钢或轧后冷却工艺不合理，会对成品钢板的内部质量带来更加不利的影响。因此，提升连铸头坯和尾坯成材钢板探伤合格率是一个系统工程，必须在合理安排生产的基础上，围绕非金属夹杂物控制、钢中氢扩散、减轻铸坯偏析、提高钢板致密度方面，在钢板生产的多个关键工序同时采取优化措施才能稳定实现。

[0025] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0026] 本发明一种提高连铸头坯和尾坯成材、低合金钢板探伤合格率的方法，所述方法包括生产组织原则和涉及钢板生产全流程关键工序的成套生产工艺技术。本发明的优点是基于长期生产实践，针对影响连铸头坯和尾坯成材钢板探伤合格率的主要影响因素，全面梳理了钢板关键生产工序，提出了系统性的解决方案，包括合理的生产组织原则和生产控制要点。采用本发明技术方案生产的钢板探伤满足NB/T47013.3 I级合格，探伤合格率可稳定控制在99.5％以上，生产工艺简单，可操作性强，适合批量生产。

具体实施方式

[0027] 以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0028] 实施例1

[0029] 本实施例的低合金钢板牌号为Q355B，其化学成分按重量百分比计为：Mn：1.20～1.28％，S：0.0006～0.001％；钢板厚度范围为30～80mm，采用厚度为450mm的连铸头坯生产，共涉及58个熔炼炉号，共计348张钢板，该批钢板关键生产工序采用的工艺措施及技术参数如下：

[0030] 2.1 RH真空脱气工序：

[0031] RH工序的真空度≤1.33mba，真空保压时间≥25min，氢含量为0.55～0.70ppm；破空后喂CaSi线200米进行夹杂物变性处理，Ca/S为2～4；喂丝后软吹氩时间为20～25mim。

[0032] 2.2板坯连铸工序：

[0033] 连铸工序采用低过热度全程氩气保护浇注工艺，钢水过热度范围为25～30℃；连铸头坯和尾坯下线后加罩缓冷48小时以上。

[0034] 2.3板坯加热工序：

[0035] 连铸坯采用分段式加热，总加热时间为600～650min，第二加热段温度为1165～1250℃，均热段温度为1170～1240℃，第二加热段和均热段总加热时间为250～300min。

[0036] 2.4板坯轧制工序：

[0037] 粗轧阶段采用高渗透轧制工艺，变形系数在0.50以上的轧制道次个数为2～4；精轧阶段的终轧温度为860～900℃以上，轧后不采用ACC加速冷却。钢板下线后堆垛缓冷≥48h，钢垛上、下及四周均用石棉布进行保温，堆垛开始温度为452～586℃，堆垛结束温度≤
100℃。

[0038] 实施例2

[0039] 本实施例的低合金钢板牌号为Q355C，其化学成分按重量百分比计为：Mn：1.15～1.25％，S：0.0005～0.001％；钢板厚度范围为30～60mm，采用厚度为370mm的连铸头坯生产，共涉及54个熔炼炉号，共计378张钢板，该批钢板关键生产工序采用的工艺措施及技术参数如下：

[0040] 2.1 RH真空脱气工序：

[0041] RH工序的真空度≤1.33mba，真空保压时间≥25min，氢含量为0.60～0.75ppm；破空后喂CaSi线220米进行夹杂物变性处理，Ca/S为2～4；喂丝后软吹氩时间为22～27mim。

[0042] 2.2板坯连铸工序：

[0043] 连铸工序采用低过热度全程氩气保护浇注工艺，钢水过热度范围为24～28℃；连铸头坯和尾坯下线后加罩缓冷48小时以上。

[0044] 2.3板坯加热工序：

[0045] 连铸坯采用分段式加热，总加热时间为500～550min，第二加热段温度为1165～1250℃，均热段温度为1170～1240℃，第二加热段和均热段总加热时间为220～270min。

[0046] 2.4板坯轧制工序：

[0047] 粗轧阶段采用高渗透轧制工艺，变形系数在0.50以上的轧制道次个数为2～4；精轧阶段的终轧温度为865～905℃以上，轧后不采用ACC加速冷却。钢板下线后堆垛缓冷≥48h，钢垛上、下及四周均用石棉布进行保温，堆垛开始温度为425～587℃，堆垛结束温度≤
100℃。

[0048] 实施例3

[0049] 本实施例的低合金钢板牌号为SA516Gr70，其化学成分按重量百分比计为：Mn：1.22～1.27％，S：0.0004～0.0008％；钢板采用厚度为450mm的连铸尾坯生产，厚度范围为
30～80mm，共涉及58个熔炼炉号，共计362张钢板，该批钢板关键生产工序采用的工艺措施及技术参数如下：

[0050] 2.1 RH真空脱气工序：

[0051] RH工序的真空度≤1.33mba，真空保压时间≥25min，氢含量为0.80～0.90ppm；破空后喂CaSi线250米进行夹杂物变性处理，Ca/S为2～4；喂丝后软吹氩时间为25～30mim。

[0052] 2.2板坯连铸工序：

[0053] 连铸工序采用低过热度全程氩气保护浇注工艺，钢水过热度范围为20～25℃；连铸头坯和尾坯下线后加罩缓冷48小时以上。

[0054] 2.3板坯加热工序：

[0055] 连铸坯采用分段式加热，总加热时间为600～650min，第二加热段温度为1165～1250℃，均热段温度为1170～1240℃，第二加热段和均热段总加热时间为220～260min。

[0056] 2.4板坯轧制工序：

[0057] 粗轧阶段采用高渗透轧制工艺，变形系数在0.50以上的轧制道次个数为2～4；精轧阶段的终轧温度为870～910℃以上，轧后不采用ACC加速冷却。钢板下线后堆垛缓冷≥48h，钢垛上、下及四周均用石棉布进行保温，堆垛开始温度为468～596℃，堆垛结束温度≤
100℃。

[0058] 实施例4

[0059] 本实施例的低合金钢板牌号为S355JR，其化学成分按重量百分比计为：Mn：1.18～1.27％，S：0.0004～0.0008％；钢板厚度范围为30～60mm，采用厚度为370mm的连铸尾坯生产，共涉及54个熔炼炉号，共计422张钢板，该批钢板关键生产工序采用的工艺措施及技术参数如下：

[0060] 2.1 RH真空脱气工序：

[0061] RH工序的真空度≤1.33mba，真空保压时间≥25min，氢含量为0.82～0.92ppm；破空后喂CaSi线240米进行夹杂物变性处理，Ca/S为2～4；喂丝后软吹氩时间为25～32mim。

[0062] 2.2板坯连铸工序：

[0063] 连铸工序采用低过热度全程氩气保护浇注工艺，钢水过热度范围为20～24℃；连铸头坯和尾坯下线后加罩缓冷48小时以上。

[0064] 2.3板坯加热工序：

[0065] 连铸坯采用分段式加热，总加热时间为500～550min，第二加热段温度为1165～1250℃，均热段温度为1170～1240℃，第二加热段和均热段总加热时间为245～270min。

[0066] 2.4板坯轧制工序：

[0067] 粗轧阶段采用高渗透轧制工艺，变形系数在0.50以上的轧制道次个数为2～4；精轧阶段的终轧温度为855～915℃以上，轧后不采用ACC加速冷却。钢板下线后堆垛缓冷≥48h，钢垛上、下及四周均用石棉布进行保温，堆垛开始温度为432～557℃，堆垛结束温度≤
100℃。

[0068] 由表1可以看出，本技术方案实施前，连铸头坯成材钢板探伤合格率为80％左右，连铸尾坯成材钢板探伤合格率为85％左右。本技术方案实施后，连铸头坯和尾坯成材钢板探伤合格率均达到了99.5％以上，探伤合格率大幅度提升，而且探伤合格钢板的探伤结果符合NB/T47013.3 I级，说明本发明技术方案实施效果十分显著。

[0069] 表1各实施例钢板探伤结果及本发明技术方案实施前后探伤合格率对比[0070]