一种改善高碳钢小方坯中心缩孔的连铸方法

摘要

本发明公开一种改善高碳钢小方坯中心缩孔的连铸方法，通过控制过热度和浸入式水口的吹氩量以及全保护浇铸、调整二冷冷却比水量及拉速、结晶器电磁搅拌和凝固末端轻压下的方式，具体工艺参数如下，采用全程保护浇铸，控制浸入式水口的吹氩量15~20L/min，每一流结晶器相对应的铸坯平均拉速在2.6~3.0m/min，每一流结晶器二冷段的二冷水的冷却比水量为0.8~1.2L/kg，气雾冷却；采用全程低过热度浇铸，过热度20~40℃，采用460~480A，5~7Hz条件的结晶器电磁搅拌和0.4~4.5m的凝固末端轻压下。本发明具备以下有益效果：可以精确的控制吹入气体流量和比水量，降低成本，通过各项参数的调配，生产出符合规格的产品。

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及到改善用于生产高碳钢线材的高 碳钢小方坯中心缩孔的连铸方法。

背景技术

高碳钢线材（一般指C含量大于0.45%的钢）主要应用于钢丝绳、包装 线等，通常由方坯生产。由于含碳量高和浇铸的控制不好，在连铸过 程中会呈现出气泡、缩孔等现象，而中心偏析和疏松等缺陷也常伴生 出现。这些传递到下游，就会导致供给的线材宏观上出现“鼓肚”的 现象。这些缺陷是由多个参数决定，而各参数之间又有互相影响。连 铸过程中，温度总体呈下降趋势，所以在凝固结晶时，氧等因其溶解 度下降而析出，氧与铁反应形成FeO或与钢水中的碳作用形成CO。由于 逸出困难，所生成的气泡大部分滞留于钢中，另外析出的氧与钢中的 锰、硅、铝、钛、铬等反应形成夹杂使钢坯产生缺陷，所以钢中T.O是 重要的指标。而浸入式水口如果吹氩量控制不好，会使氩气泡未及时 逸出或卷入，同样会形成气孔和疏松。选择合适量的吹入气体是一个 重要的因素。铸坯凝固时表层生成细小等轴晶，当内部向外传热降低 时，铸坯开始定向凝固，形成柱状晶。选分结晶使得溶质元素向液相 区积聚，当它们被搭桥的柱状晶封闭不与其他液体交换时就会形成元 素的偏析。根据“结晶游离论”，钢液流经低温的表面时由非均 质形核产生的大量晶核因“颈缩”而游离进入钢液中，当钢水过热度 很低时，游离的晶粒能保存下来，并增殖和长大。相反，当钢液过热 度高时，游离出来的晶粒会重新熔化。试验证明采用逼近液相线的低 过热度浇铸，铸坯的中心缺陷有减小的趋势，而且凝固组织还得到细 化。拉速也是影响中心缺陷的关键参数之一，从工业试验得知，如果 拉速过高，中心偏析和疏松严重，中心缩孔等级较高，而拉速过低， 中偏析和疏松可以得到改善，但是中心缩孔有恶化的趋势。从工艺的 角度来看，拉速的从高到低，出结晶器的坯壳厚度由薄变厚，坯壳内 部钢液的温度也由高到低，所以选择合适的拉速配以其他参数有益于 方坯中心缺陷的改善。在二冷区，单纯考虑比水量而言，比水量过小 ，会造成液相穴长度过长，由于钢水的补缩不好，容易产生缩孔。比 水量过大，容易造成柱状晶发达，在某一局部区域两边相对生长的柱 状晶相连接，或者等轴晶下落，被柱状晶捕集而形成“搭桥”；液相 穴内钢液被“凝固桥”分开，桥下面的残余钢液凝固时要收缩，得不 到上面钢水的补充而形成疏松或缩孔，并伴随有严重的中心偏析。所 以选择合适的比水量配以其他参数也是消除缺陷的保证。电磁搅拌和 低过热度浇铸能通过增加液芯中心的等轴晶数量来降低中心宏观偏析 ，但是存在于等轴晶间的富集偏析元素的钢液还是会形成半宏观偏析 。要阻止这些含富集偏析元素的钢液的流动，同时也在凝固末端进行 适当、及时的变形量以补偿两相区内钢液凝固时形成的体积收缩，所 以用轻压下的手段来实现。电磁搅拌的电流强度、搅拌的频率和轻压 下的参数选择也会给铸坯中心质量带来影响，如果选择不好，比如强 度、频率 和压下量选择过大，会起到相反的作用，结果可能使缺陷更加严重。

发明内容

本发明提供一种改善高碳钢小方坯中心缩孔的连铸方法，解决生产高 碳钢线材时由于连铸过程的气泡、缩孔等而导致的轧后成品中心缩孔 等问题。

本发明是通过控制过热度和浸入式水口的吹氩量以及全保护浇铸、合 适的二冷冷却比水量及拉速、结晶器电磁搅拌和凝固末端轻压下的方 式，实现对连铸过程中缩孔等缺陷的控制的，具体工艺参数如下，

1）采用全程保护浇铸，控制浸入式水口的吹氩量15~20L/min，每一流 结晶器相对应的铸坯平均拉速在2.6~3.0m/min，每一流结晶器二冷段 的二冷水的冷却比水量在0.8~1.2L/kg，气雾冷却，目的是使在连铸过 程中保证T.O、气体的量和合适的冷却梯度，防止气体因溶解度减小或 者卷入而在钢中析出或存留造成气泡或缩孔，高碳用连铸保护渣极易 吸水，必须保持它的干燥，才能确保保护渣中的水分不分解出气体而 造成缺陷；

2）采用全程低过热度浇铸，过热度20~40℃，采用460~480A，5~7Hz条 件的结晶器电磁搅拌和0.4~4.5mm的凝固末端轻压下，这样的目的是减 少钢中的疏松和偏析，因为在铸坯凝固时表层生成细小等轴晶，当内 部向外传热降低时，铸坯开始定向凝固，形成柱状晶。选分结晶使得 溶质元素向液相区积聚，当它们被搭桥的柱状晶封闭不与其他液体交 换时就会形成元素的偏析。

电磁搅拌和低过热度浇铸能通过增加液芯中心的等轴晶数量来降低中 心宏观偏析，但是存在于等轴晶间的富集偏析元素的钢液还是会形成 半宏观偏析。要阻止这些含富集偏析元素的钢液的流动，同时也在凝 固末端进行适当、及时的变形量以补偿两相区内钢液凝固时形成的体 积收缩，所以用轻压下的手段来实现。

本发明通过对连铸过程工艺参数进行合理的调整及优化，使高碳钢小 方坯的中心缩孔得到改善。通过调整及优化可以确保钢坯在后续的轧 制中不产生由于连铸过程引发的问题，从而消除高碳钢线材在连铸过 程中形成的缺陷而使得轧后成品的中心缩孔，使得高碳线材的盘条成 品满足客户需求。

本发明由于在整个连铸阶段采取各种措施，极大地改善了由于在连铸 过程造成的原因，按上述方案生产高碳钢线材具有以下有益效果：

1、成本控制方面好，通过改变工艺参数可以实现；

2、操作手段简单，可操作性强。精确的控制吹入气体流量和比水量不 仅会带来工艺的优化，也一定会降低成本。通过各项参数的调配，很 容易生产出符合规格的产品。

具体实施方式

下面通过本发明的几个具体实施例对本发明进行详细说明；

实施例1：

（1）在连铸过程全程保护浇注，过热度为20℃，浸入式水口吹氩量为 18L/min，

（2）每一流结晶器相对应的铸坯平均拉速在为2.8 m/min，每一流结 晶器二冷段的二冷水的冷却比水量为0.8 L/kg，全程气雾冷却，

（3）采用460A，5Hz条件的结晶器电磁搅拌和0.5mm的凝固末端 轻压下，

（4）将120mm*120mm的小方坯轧制成盘条，得到高碳钢成品热轧盘条 。

实施例2：

（1）在连铸过程全程保护浇注，过热度为25℃，浸入式水口吹氩量为 18L/min，

（2）每一流结晶器相对应的铸坯平均拉速在为3.0 m/min，每一流结 晶器二冷段的二冷水的冷却比水量为1.0 L/kg，全程气雾冷却，

（3）采用470A，6Hz条件的结晶器电磁搅拌和1.0mm的凝固末端轻压下 ，

（4）将120mm*120mm的小方坯轧制成盘条，得到高碳钢成品热轧盘条 。

实施例3：

（1）在连铸过程全程保护浇注，过热度为20℃，浸入式水口吹氩量为 20L/min，

（2）每一流结晶器相对应的铸坯平均拉速在为3.0 m/min，每一流结 晶器二冷段的二冷水的冷却比水量为1.2 L/kg，全程气雾冷却，

（3）采用480A，7Hz条件的结晶器电磁搅拌和0.8mm的凝固末端轻压下 ，

（4）将120mm*120mm的小方坯轧制成盘条，得到高碳钢成品热轧盘条 。

经对实施1~3的高碳钢线材盘条的检验结果为该成品的中心缩孔消失。