钢铁冶金--中厚板生产技术

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低合金钢连铸工艺研究

顾武安!，蒋

（四川!#攀枝花钢铁研究院，

摘

龙!，礼重超!，李茂林"，张均祥"

攀枝花$；"四川!%&&&#攀钢提钒炼钢厂，

攀枝花$）!%&$"

要：研究了连铸低合金钢的拉速、二冷配水，结晶器保护渣，结晶器喂稀土丝等工艺，解决了低合金钢连铸工艺

容易产生铸坯表面裂纹，水口堵塞等问题，为攀钢!’(&板坯连铸机生产低合金钢奠定基础。关键词：低合金钢；连铸；铸坯表面裂纹中图分类号：)*%%%#%

文献标识码：+

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视，并多方研究对策。!//,$!//$年期间共进行了浇钢’产合格(&多次低合金钢的连铸试验，""炉，

铸坯$，铸坯合格率/"’%"I$[以上。在课题组不断研究的基础上，近年来攀钢连铸低合金钢的生产工艺越来越顺行，低合金钢连铸坯产量和质量都在逐步提高；钢种也在扩大，除生产&/X3DKW、

、目前还能生产&/HAM9D(!&9、Y("等钢种外，、、、形成了系统的低合D,,&9D,&&96((!$?5等钢种，

金钢连铸生产工艺。!///年、"&&&年统计的铸坯表达到国内先进水平。面无清理率已达/&[以上，"&&&年攀钢连铸共生产低合金钢合格铸坯约’，超设&万I计生产能力!，为攀钢创造了巨大的经济效益。&万I

!引言

攀钢!如何尽快地生’(&板坯连铸机投产以后，产出&/X3DKW钢，&/HAM9汽车大梁钢，D(!&9汽车大梁钢，是连Y("管线钢等与市场适销对路的产品，

铸生产中面临的重大的课题，存在的主要困难是：!

［］!铸坯容易产生表面裂纹；当钢包或"水口堵塞，

中间包钢水含有稀土时，稀土与高铝质浸入式水口反应生成稀土铝酸盐，它与钢中稀土夹杂粘附并烧

［］"结在一起，造成堵塞。#保护渣性能变化大。为

了解决水口堵塞问题，已成功地开发并应用了结晶器喂稀土丝技术，但由此带来的新问题是：在低合金钢的连铸过程中，采用结晶器喂稀土丝，大量的直接进入渣中，改变了保护渣的理化性能，KWZ!"

从而引起铸坯质量问题。此现象引起课题组高度重

"低合金钢连铸工艺参数的确定

低合金钢连铸工艺流程如下：

万方数据［收稿日期］："&&"-&"-"%

钢铁冶金--中厚板生产技术

2$

冶炼—钢水吹氩—连铸—!"#$热轧。%&!铸机的主要参数

浇铸断面：%$$’’(!$$$!!%#$’’；

结晶器长度：)$$’’；中间包容量：；"$*

振动参数：振幅+频率%%&#’’!+,&#’’；,；负滑脱率%!%#$-!’./#0!"$0。%&%钢水目标温度

%&%&!低合金钢液相线温度的计算

关于稀土对钢液液相线温度（!1）降低的报道

［］2：当［3］［3］每变化!仅见于文献4!$&20时，40

入量为$故可以认为，&20左右，89对液相线温度的影响很小，可忽略不计。$)36789钢，$):.;1汽车大梁钢，7#!$1汽车大梁钢，<#%管线钢液相线温

度的计算公式见（）式。!

［3］［:］［@］［7］!1=!#2">｛,?!%.?2/?%A

［］［3］［B］［3］［C］｝?2$:?,6?2&#.?-?2D）（!

由公式（）计算得到上述各钢种的液相线温度!分别为!#!E5，!#!#5，!#!"5，!#!,5。%&%&%低合金钢钢水1F炉吹氩后目标温度

，$)36789$):.;1，7#!$1，<#%中间包内钢水目标温度范围，。1F炉吹氩后目标温度范围见表!

$

1F炉吹氩后钢水目标温度

!#,#!!#)$!#,#!!#)$!#,#!!#)$

!#)$!#,#!

单位，液相线温度下降#而$5，)36789钢中89加

表!"中间包钢水目标温度#炉吹氩后，

钢

种

"!!%$!2$

%$!2$!2$%$%$!2$

$)36789

$):.;17#!$1<#%

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!#!E!#!#!#!"!#!,

中间包钢水目标温度

!#"$!!##$

!#"$!!##$!#"$!!##$!#"$!!##$

"!%2#!"$

2#!"$2#!"$2#!"$

注："!!为中间包钢水过热度；"!%为1F炉吹氩后至中间包的钢水过程温降。

%&2铸机的拉坯速度

铸机的拉坯速度根据浇注断面尺寸和中间包钢水温度来确定，同时考虑浇注周期与转炉冶炼周期的匹配。在实际操作过程中，浇钢工可以根据情况

对拉坯速度进行适当调整。由于转炉冶炼周期较连铸周期略长，故铸机拉速控制在较低的水平上，实际拉速范围与计划要求拉速的对比情况见表%。

*!

&’&()

表%拉坯速度对比

!#"$!!##$5

铸坯宽度!’’

)$$

!$$$!$#$!!$$!!#$!%$$计划拉速!&$

!&$$&)#$&)#$&A#$&A#实际拉速$&)!!&!$

$&A$!$&A#$&A#!$&)%

!$&AA$&,#$&A2!$&)2$&A!!$&A,!##!!!#E$5

计划拉速!&$

$&)$$&A#$&A#$&,#$&,#实际拉速$&A#!$&)#

$&,#!$&A$$&)!!$&)#$&E#!$&,$$&A!!$&))$&A2!$&A,计划拉速$&)$

$&A$$&,#$&,#$&E#$&E#!#E!!!#A$5

实际拉速$&,#!$&A$

$&E$!$&,$$&,$!$&A$$&,#!$&A$$&,,!$&A2$&,E!$&A"%&"二冷制度

在浇注钢时，二冷制度采用意大利提供的适合于低合金钢连铸的二冷制度。几种典型断面的二冷配水见表2。

%&#结晶器内喂稀土丝

为了避免钢中稀土引起水口堵塞的问题，同时保证钢中稀土加入量达到%#$!2$$G!*钢的水平，采用了结晶器内喂稀土丝的技术，喂丝速度按公

表+典型断面的二冷配水

断面!

’’(’’!$$$(%$$!$#$(%$$!!$$(%$$!!#$(%$$!%$$(%$$

比水量!

>! 1HG$&,A$&,,$&,$$&,$$&EA

内外弧水量差!0

（）段（）段!!%2!"!2!!E!!!!22%!"$!%!%2%2!%#

!%!!#

!,!!A!%!!)!#!222"!2)

宽窄面

水量比"&$!"&%2&E!"&)2&#!"&22&E!2&A2&#!2&E

万方数据式（）控制（适应于丝径为"2：%&%’’条件）

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（）%

钢铁冶金--中厚板生产技术

+-

式中!!—稀土丝喂入速度，；#!#$%"

—拉坯速度，；!#!#$%&

（断面不同，该系数值不同）。!—系数

’()结晶器保护渣

保护渣是保证连铸坯获得良好表面质量的重要条件，考虑到!在+对熔渣有一"*,!-.,时，"#定的助熔作用，因此，浇注./012!"钢所用的保护渣的熔点和粘度应适当提高，选用的结晶器保护渣物化性能见表3。

表!保护渣物化性能

保护渣熔点!4熔速（（ -’5.4）!6粘度-+..4）!276渣型

"粉渣--5))..(-9)8’

颗粒渣:;<=--).3).(+.+

"颗粒渣---)+..(+3.;+"预熔--.935.(’+)2-"颗粒渣面产生了不同程度的纵裂纹，裂纹长度).!深度-宽度!’)..##、!+##、-##。由表5可知，

"保护渣浇注采用2-./@$AB汽车大梁钢效果较好。

摊检’25-.B汽车大梁钢摊检结果表明，9.块

铸坯，发生纵裂纹的有+发生率-’块，-(3.,。由

"保护渣浇注表5可知，采用>325-.B汽车大梁钢

效果较好。

摊检3出;5’管线钢摊检结果表明，)’块铸坯，现表面纵裂纹的有?发生率-5块，)(’+,。与表5

"保护渣浇注采用2-;5’管线钢效果相当。+(’铸坯内部质量

+(’(-硫印低倍检验结果

同时在两流上取中间阶段的铸坯样进行硫印低倍缺陷检验，检验标准参照>。:3..+C/-./012!"，./@$AB，25-.B，;5’连铸坯硫印低倍缺陷评级结果见表)。从表)可见，内部缺陷检验评级均较低，说明连铸坯的内部质量较好。

从铸坯硫印图及缺陷评级结果还可看出，由于钢水吸气较多，产生较多的针孔状气泡，反映出中包烘烤不良等问题，严重时引起一个浇次中的头坯上产生蜂窝状气泡。

!试验结果及讨论

+(-铸坯表面质量

试验期间对/3.块铸坯进行了详细的质量检查，各种保护渣所浇铸坯表面无缺陷率对比情况见表5。

表"铸坯表面摊检结果

钢种

保护渣

./012!":;<=

"8’

./@$AB:;<=

";+"2-";+"

25-.B>3

:;<=

";+"

;5’>3

"2-铸坯摊检!块纵裂!块铸坯无清理率!,

-)--+/-(/+’/’’’3(-3)9’’)9(-’5.’35’(..+3.-..(..’9-?+/(..-9/.-..(..)+-5?)(..--.+))?(’?-+?’/?9(9+))-.93(95

表#连铸坯硫印低倍缺陷评级结果

钢种

中心偏析三角区裂纹针孔状气泡中间裂纹角裂纹

./012!"0.(5!<.(5.(5!’(5.(5!-(..(5!-(..!’(5

!:-(..!-(5.!-(5.!.(5./@$AB:.(5

25-.B0.(5!<-(..(5!-(5.!.(5.!-(..!-(.;5’0-(5!:-(..!’(..!.(5.!.(5.!-(.

+(’(’铸坯中夹杂物分析

、./012!"./@$AB、25-.B、;5’连铸坯中夹杂物试样检测加工位置见图-。./012!"、./@$AB、25-.B、;5’连铸坯中电解夹杂分量占总量的比例

见表?。

由表?可知，./012!"钢电解夹杂的分量（@约占夹杂总量的)$*E**）5,!G’D<’+DF

可以认为，/.,。因此，./012!"钢铸坯中的夹杂物主要来源于脱氧产物（或二次氧化）和耐火材料的侵蚀。./@$AB、25-.B、;5’连铸坯中电解夹杂分量

<E*.,!3+,、’5,!3.,、’9,!’+分别为+3+,。表明./@$AB、25-.B、;5’连铸坯中夹杂物主要来源于脱氧产物或二次氧化。现行条件下，为了降低钢水中夹杂物含量，应当从以下几方面开展

铸坯表面质量良./012!"钢摊检结果表明，

好，表面缺陷主要有：纵向沟槽，纵向裂纹，少量的夹渣和横向裂纹，没有出现因铜析出引起的星形裂纹。由此可以认为，选用:;<=保护渣浇注./012!"钢是合适的；由于气水冷却可以加速氧化铁皮的去除，且导辊对氧化铁皮具有破坏作用，可能减少了氧化铁皮中0因而防止星形裂纹1相互聚集的机会，的形成。

铸坯的内弧./@$AB汽车大梁钢摊检结果表明，

万方数据

钢铁冶金--中厚板生产技术

"

$

工作：保护浇注，避免钢液二次氧化；改进中包钢水流动性，促进夹杂上浮；稳定中包内钢液面高度，防止卷渣；提高耐火材料质量，特别是提高中包涂层和挡墙耐火材料的质量。

"#$#"铸坯横断面上成分偏析

、考虑到(%、&’等是易偏析元素，)是通过喂丝法加入到结晶器中，它们在铸坯横断面上可能出现偏差，因此，试验中重点考察了四种成分在横断面

表!电解夹杂分量占总量的比例

钢种01%2’()01&*78’9!08:9$

&*+$夹杂$$!33"$!"9"$!9"$6!"3

,-+$"夹杂4!$5"0!3"$9!30$5!3"

"

!6!"6

.+夹杂/

上的分布情况，取样位置如图!所示。分析结果表

图!低合金钢连铸坯取样位置

明，、如表5所%、&’在整个断面上的成分偏差很小，

示。

表#化学成分偏析度

"

;!9#00!!0#00$0#0!90#00;4#!0!!3#$0;33#$9!"1#"4;$6#!6!!"#4!;!3#3!6!#00钢种01%2’()

01&*78’9!08;!!#!!!6#64;!0#00!$#$$;$#90!!3#$0;!3#00!!0#00;!"#""!0;!1#00!;6#$0

"#3热轧钢卷力学性能

合格连铸坯送热轧板厂后，经加热、粗轧、精轧、层流冷却后卷取，对板卷性能抽查结果表明，性能全部合格，投料结果无异议，说明通过连铸;热轧工艺生产01%2’()耐候钢01&*78汽车大梁钢，’9!08汽车大梁钢，:9$管线钢卷是可靠的。

所采用的工艺参数和工艺制度是合理的，具备了规模生产的条件。

（）试验期间生产低合金钢合格铸坯6，$$"4$<

钢水到合格铸坯的成坯率达到1比模铸;6=以上，初轧工艺条件的成坯率提高!9=。

（）低合金钢连铸工艺研究的成功，解决了铸坯"

容易出现表面裂纹，水口堵塞，结晶器保护渣性能变化大等问题，为公司开拓市场和参与市场竞争提供了有利条件。

!结论

（）连铸生产低合金钢的工艺试验是成功的，!参考文献：

［］卢盛意#连铸坯质量［.］冶金工业出版社，!#北京：!113#10#

［］余景生#稀土处理钢手册［.］冶金工业出版社，$#北京：!11"#!31;!96#［］陈家详#连续铸钢手册［.］冶金工业出版社，"#北京：!11!#5!#

编辑杨冬梅

万方数据