專利名稱：高鉻鋼的連鑄方法
技術領域：
本發明屬于鋼鐵冶金技術領域，具體涉及一種高鉻鋼的連鑄方法。
背景技術：
L80-3Cr是抗C02、H2S等酸性氣體腐蝕的石油套管用鋼，該鋼種不但鉻含量高，而且碳含量也處于包晶范圍，連鑄坯表面質量及內部質量控制難度較大，容易產生鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下裂紋、夾渣及鑄坯偏析、疏松、縮孔、內裂等缺陷。為控制連鑄坯質量， 獲得缺陷較少的高鉻鋼連鑄坯的專利或者文章在國內較多，與高鉻54445鋼連鑄方法有關的專有技術主要有以下幾項CN101708537A(
公開日20100519)《一種奧氏體耐熱不銹鋼的連鑄方法》，它包括下述依次的步驟(一)大包開澆將鋼包中的鋼水導入中間包，中間包鋼水達到中間包容量一半時，在鋼水液面上加入低碳中包覆蓋劑，鋼水的成分為(:0.030^- 0.080%, Si 0. 80% 1. 50%，Mn :0. 80% 2. 00%，P 彡 0. 035%，S 彡 0. 030%, Cr :24. 0% 26. 0%， Ni :19.0% 22.0% ；(二)中間包開澆中間包鋼水導入到結晶器，澆注過程過熱度控制 寬面冷卻水為4100 4500L/min，窄面冷卻水為410 450L/min ；(三)拉坯中間包開澆 80 120秒后，開始拉坯；拉坯速度控制為0. 8 0. 9m/min ；(四)切坯將連鑄坯切成板坯。 本奧氏體耐熱不銹鋼的連鑄方法鑄的連鑄坯上下表面平整光滑，無縱裂現象。該方法描述的是Cr含量為M% 沈％、C含量為0. 030% 0. 080%的高鉻不銹鋼的冶煉連鑄方法， 連鑄的為200 1200mmX2000mm連鑄。該方法所生產的連鑄坯偏析的程度較高，連鑄坯的內部質量較差，容易出現中心疏松和中心縮孔。CN101138785A(
公開日20080312)《大方坯的連鑄方法》，該發明公開了一種可減少連鑄缺陷的450mmX 360mm中碳錳鋼大方坯的連鑄方法。其技術方案是450mmX 360mm 中碳錳鋼大方坯的連鑄方法，包括對坯殼的二次冷卻，其中坯殼依次通過五個噴淋冷卻區進行二次冷卻，五個噴淋冷卻區沿坯殼冷卻方向冷卻強度分別為151 194L/(minXm2)， 34 50L/ (minXm2) ,23 35L/ (minXm2)，12 19L/(minXm2)，8 IlL/ (minXm2)。該發明通過在坯殼變厚的過程中逐漸降低對坯殼的冷卻強度，從而有效減少坯殼的內外溫差， 降低方坯的熱應力，減少大方坯連鑄缺陷。該方法描述的中碳鋼的連鑄方法，其目的是提高連鑄坯內部質量和表面質量。但是僅靠二冷水優化控制，對提高連鑄坯質量有一定局限，連鑄坯內部容易出現偏析中心縮孔及中心疏松。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決現有技術中高鉻鋼連鑄時容易產生鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下裂紋、夾渣及鑄坯偏析、疏松、縮孔、內裂等質量缺陷的問題。本發明解決上述問題的技術方案是提供一種高鉻鋼的連鑄方法，其包括以下步驟a、將過熱度為15 30°C的L80_3Cr高鉻鋼鋼水注入到加有保護渣的連鑄機的結晶器內冷卻得到連鑄坯；b、將a步驟得到的連鑄坯從結晶器內拉出，依次通過二冷區和空冷區進行冷卻， 所述連鑄坯在二冷區的表面溫度控制為950 1050°C，所述連鑄坯進入空冷區時表面溫度控制為950 100(TC，并對連鑄坯在凝固末端進行動態輕壓下處理，總壓下量控制為6 IOmm0其中，上述高鉻鋼鋼水為L80_3Cr高鉻鋼鋼水，其成分為碳0. 15% 0. 20%、硅 0. 15% 0. 30%、猛0.45% 0. 60%、磷彡 0. 015%、硫彡 0. 008%、鉻 2. 8% 3. 2%、鉬 0. 40% 0. 50%、全鋁0. 01% 0. 04%，余量為鐵及雜質。其中，上述保護渣的重量百分比組成為33 40%、CaO 20 25%、Al2O3 0 6%、MgO :0 5%、Na2O :8 12 %、Γ :0 6 %、C :10 14 %、0 < Fe2O3 ^ 2. 0%, 堿度Ca0/Si02 :0. 60 0. 70，半球點熔化溫度:1080 1120°C、1300°C時的粘度0. 30 0. 40Pa · s ；所述保護渣的用量為0. 30 0. 50kg/噸鋼，優選為0. 35 0. 45kg/噸鋼。其中，上述二冷區采用軟化后的水進行冷卻，水溫控制為10 50°C，比水量為 0.35 0. 45L/kg。其中，上述連鑄坯在二冷區的表面溫度控制為950 1050°C。其中，上述二冷區分為5個冷卻段，總長度為10m，其中第一段長1.0 1.5m，水量占18% 22% ；第二段長2.0 2. 5m，水量占20% 25% ；第三段長2. 0 2. 5m，水量占15% 20% ；第四段長2.0 2. 5m，水量占18% 22%，第五段長2. 0 2. 5m，水量占 18% 22%。其中，上述對連鑄坯在凝固末端進行動態輕壓下處理，連鑄坯進行凝固末端動態輕壓下處理時，該連鑄坯的總壓下量根據拉速不同控制為3. 12 8. 08mm。其中，上述連鑄坯在結晶器內冷卻時采用電磁攪拌，電磁攪拌的電流強度為 550 650A，頻率為2. 0 3. OHz。優選的，電流強度為580 620A，頻率為2. 2 2. 6Hz。輕壓下早已為本領域所公知的普遍采用的技術，動態輕壓下是在此基礎上發展起來的常用技術。動態輕壓下是指連鑄機拉速的變化會引起凝固末端的變化，根據凝固末端位置的變化，壓下位置隨之變化。以確保準備的凝固末端位置的具有需要的壓下量。而靜態輕壓下在整個連鑄過程中壓下位置是不變的，不會隨著凝固末端的變化而變化，難以保證在凝固末端位置壓下。本發明中，所述過熱度是指鋼水溫度超過該鋼水液相線溫度的度數液相線計算公式采用T= 1536. 6-90*[C]-8*[Si]-5*[Mn]-30*[P]-25*[S]-3*[Al]-1. 55*[Cr]-4*[Ni] -2*[Mo]-18*[Ti]-80*[N]-5*[Cu]式中[X]代表某種元素在鋼水中的百分含量，單位％。所述空冷是指在大氣環境中自然冷卻的過程。所述拉速是指連鑄坯從結晶器被拉出來的速度。高鉻鋼連鑄過程中，保護渣的選用對連鑄坯表面及皮下質量有較大影響，保護渣選用不合理，容易造成連鑄坯表面出現裂紋、渣坑、皮下氣泡、皮下裂紋及夾渣等缺陷。為更好的控制連鑄坯表面質量，本發明采用了一種專用保護渣。僅靠對二冷區冷卻水優化，對保證連鑄坯質量的效果很有限，且不同鋼水含量時二冷區冷卻水的參數也不同，本發明對二冷區冷卻水進行了大量的研究優化，所生產的連鑄坯偏析的程度明顯降低，并結合采用動態輕壓下技術，使連鑄坯的內部質量得到提高，不容易出現中心疏松和中心縮孔。當使用360mmX450mm連鑄機實施本發明方法時，所述冷卻過程中結晶器外壁冷卻水用量為3100 3400L/min。優選的結晶器外壁冷卻水用量為 3250 3300L/min。在連鑄過程中可采用電磁攪拌，電磁攪拌的電流強度為550 650A，頻率為2. 0 3. OHz。優選的，電流強度為580 620A，頻率為2. 2 2. 6Hz。本發明中所涉及鋼種為高Cr含量，且碳含量低，包晶反應強烈，鑄坯表面缺陷難控制，但采用本方法生產的360mmX 450mm斷面的L80-3Cr高鉻鋼連鑄坯，連鑄拉速在 0. 50m/min 0. 60m/min的條件下，98 %以上的鑄坯不產生裂紋等表面缺陷。內部質量良好中心疏松為0 1. 0級，中心縮孔0 0. 5級，中心偏析0 1. 0級，很少出現鑄坯表面渣坑、鑄坯表面和皮下裂紋、夾渣及鑄坯偏析、疏松、縮孔、內裂等缺陷。本方法生產的高鉻鋼連鑄坯質量穩定、次品率低，從而降低了生產成本，解決了本領域的一個技術難題。
具體實施例方式本發明可以通過以下的詳細步驟在360mmX450mm連鑄機上實施a、將過熱度為15 30 °C的L80_3Cr高鉻鋼鋼水注入到加有保護渣的 360mmX450mm連鑄機的結晶器內冷卻得到連鑄坯。鋼水成分為碳0. 15% 0.20%、硅 0. 15% 0. 30%、猛 0. 45% 0. 60%、磷彡 0. 015%、硫彡 0. 008%、鉻 2. 8% 3. 2%、鉬 0. 40% 0. 50%、全鋁0. 01% 0. 04%，余量為鐵及雜質。保護渣的重量百分比組成為 SiO2 :33 40%、Ca0 :20 25%、A1203 :0 6%、Mg0 :0 5%、Νει20 :8 12%、Γ :0 6%、 C :10 14%、0 < Fe2O3 彡 2. 0%，堿度 Ca0/Si02 :0. 60 0. 70，半球點熔化溫度:1080 1120°C、1300°C時的粘度0. 30 0. 40Pa .s。保護渣的用量為0. 30 0. 50kg/噸鋼，優選為0. 35 0. 45kg/噸鋼。所述冷卻過程中結晶器外壁冷卻水用量為3100 3400L/min，優選為3250 3300L/min。并進行電磁攪拌；所述電磁攪拌的電流強度為550 650A，頻率為2. 0 3. OHz，優選為電流強度為580 620A，頻率為2. 2 2. 6Hz。結晶器冷卻水量主要是考慮防止漏鋼和減少鑄坯表面缺陷。冷卻水用量不合適，造成漏鋼或者裂紋。水量過大，鑄坯會產生裂紋；水量過小，冷卻能力不夠，會使坯殼太薄造成拉漏。在鋼種確定的情況下，影響冷卻水用量的還有拉速，拉速快，冷卻水量一般較多，拉速慢一般較少。而電磁攪拌作用主要是增大等柱晶比例，改善連鑄坯的內部質量。有電磁攪拌能提高內部質量，沒有電磁攪拌，質量差點但經過軋制也可以改善內部質量。b、將a步驟得到的連鑄坯從結晶器內拉出，依次通過二冷區和空冷區進行冷卻， 拉速為0. 5 0. 6m/min, 二冷區采用軟化后的水進行冷卻，水溫控制為10 50°C，比水量為0. 35 0. 45L/kg，二冷區分為5個冷卻段，總長度為10m，其中第一段長1. 0 1. 5m,水量占18% 22% ；第二段長2. 0 2. 5m，水量占20% 25% ；第三段長2. 0 2. 5m，水量占15% 20% ；第四段長2. 0 2. 5m，水量占18% 22%，第五段長2. 0 2. 5m，水量占 18% 22%。連鑄坯在二冷區的表面溫度控制為950 1050°C，優選為950 1050°C，所述連鑄坯進入空冷區時表面溫度控制為950 1000°C。并對連鑄坯進行凝固末端動態輕壓下技術處理，總壓下量控制為6 10mm。優選7 9mm。實施例1運用本發明的連鑄方法來澆注L80_3Cr高鉻鋼
該實施例采用的是360mmX450mm的四機四流大方坯連鑄機，由中冶賽迪公司制造。先將保護渣放入連鑄機的結晶器內，保護渣的組成成分按重量百分比計為:35%, CaO 22%, Al2O3 :4%、MgO :4%,Na20 :11%、Γ 3%, C 12%,Fe2O3 :1· 5%，其余為雜質。堿度Ca0/Si02 :0. 63，半球點熔化溫度1082°C、1300°C時的粘度:0. 32Pa · s。保護渣使用量為0. 45kg/噸鋼。將精煉完成后的過熱度為16°C的鋼水，通過浸入式水口注入到結晶器內， 此時鋼水溫度為15^°C，鋼水的成分組成為碳0. 18%、硅0. 、錳0. 55%、磷0.011%、 硫0. 007%、鉻2. 92%、鉬0. 42%、全鋁0. 03%，余量為鐵及雜質。在結晶器外壁冷卻水的熱交換作用下使結晶器內鋼水結晶，冷卻水用量為3100L/min ；形成外壁凝固、內部未凝固的齒輪鋼連鑄坯，結晶器冷卻過程中采用電磁攪拌對鑄坯進行攪拌，其電流強度為580A，頻率為2. 6Hz。將該連鑄坯從結晶器內拉出，然后送入二冷區和空冷區進行冷卻。二冷區冷卻采用軟化處理后的冷卻水，比水量為0. 37L/kg，冷卻水溫度控制為35°C;穩定控制鑄機拉速為0. 60m/min。二冷區為5個冷卻段，總長度為10m，其中第一段長1. 0m，水量占22%;第二段長2. 25m,水量占20% ；第三段長2. 25m,水量占18% ；第四段長2. 25m,水量占22%，第五段長2. 25m，水量占18%。連鑄坯在二冷區的表面溫度控制為1000°C，連鑄坯進入空冷區時表面溫度控制為950°C。采用動態輕壓下技術，拉速為0. 60m/min時壓下輥為4個輥，其中 1#占總壓下量的22%，2#輥占總壓下量的30%，3#輥占總壓下量的35%，4#輥12%，總壓下量為8. 08mm。本連鑄機的輕壓下技術所采用的壓下輥布置見表1。彎月面指的是結晶器內鋼水的凸液面。表1本機輕壓下技術采用的壓下輥布置
權利要求
1.高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于其包括以下步驟a、將過熱度為15 30°C的L80-3Cr高鉻鋼鋼水注入到加有保護渣的連鑄機的結晶器內冷卻得到連鑄坯；b、將a步驟得到的連鑄坯從結晶器內拉出，依次通過二冷區和空冷區進行冷卻，所述連鑄坯在二冷區的表面溫度控制為950 1050°C，所述連鑄坯進入空冷區時表面溫度控制為950 ΙΟΟΟ ，并對連鑄坯在凝固末端進行輕壓下處理，總壓下量控制為6 10mm。
2.根據權利要求1所述的高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于所述高鉻鋼鋼水為L80-3Cr 高鉻鋼鋼水，其成分為碳0. 15% 0. 20%、硅0. 15% 0. 30%、錳0. 45% 0. 60%、磷彡 0. 015%、硫彡 0. 008%、鉻 2. 8% 3. 2%、鉬 0. 40% 0. 50%、全鋁 0. 01% 0. 04%, 余量為鐵及不可避免的雜質。
3.根據權利要求1所述的高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于所述保護渣的重量百分比組成為:Si02 33 40%, CaO 20 25%, Al2O3 0 6%, MgO 0 5%, Na2O 8 12%, Γ :0 6%、C :10 14%、0 < Fe2O3 彡 2. 0%，堿度 Ca0/Si& :0. 60 0. 70，半球點熔化溫度1080 1120°C ；1300°C時的粘度0. 30 0. 40Pa · s ；所述保護渣的用量為0. 30 0. 50kg/ 噸鋼。
4.根據權利要求1所述的高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于連鑄坯從結晶器內拉出的拉速為0. 5 0. 6m/min。
5.根據權利要求1所述的高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于所述二冷區采用軟化后的水進行冷卻，水溫控制為10 50°c，比水量為0. 35 0. 45L/kg。
6.根據權利要求1所述的高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于所述連鑄坯在二冷區的表面溫度控制為950 1050°C。
7.根據權利要求1所述的高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于所述二冷區分為5個冷卻段，總長度為10m，其中第一段長1.0 1.5m，水量占18% 22% ；第二段長2. 0 2. 5m， 水量占20% 25% ；第三段長2.0 2. 5m，水量占15% 20% ；第四段長2. 0 2. 5m，水量占18% 22%，第五段長2.0 2. 5m，水量占18% 22%。
8.根據權利要求1所述的高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于所述對連鑄坯進行凝固末端的輕壓下處理采用動態輕壓下技術，處理時總壓下量控制為7 9mm。
9.根據權利要求1所述的高鉻鋼的連鑄方法，其特征在于在結晶器內冷卻時采用電磁攪拌，電磁攪拌的電流強度為550 650A，頻率為2. 0 3. OHz0
全文摘要
本發明公開了一種高鉻鋼的連鑄方法，屬于鋼鐵冶金技術領域，解決現有技術中高鉻鋼連鑄時容易產生外部及內部質量的問題。其包括以下步驟a、將過熱度為15～30℃的L80-3Cr高鉻鋼鋼水注入到加有保護渣的連鑄機的結晶器內冷卻得到連鑄坯，并在冷卻過程中進行水冷和電磁攪拌；b、將a步驟得到的連鑄坯從結晶器內拉出，依次通過二冷區和空冷區進行冷卻，拉速為0.5～0.6m/min，并對連鑄坯在凝固末端進行動態輕壓下技術處理，總壓下量控制為6～10mm。本方法主要用于L80-3Cr高鉻鋼的連鑄。
文檔編號B22D11/16GK102218516SQ20111021565
公開日2011年10月19日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者吳國榮, 曾建華, 李桂軍, 李清春, 楊文中, 陳亮, 陳天明, 陳小龍, 陳永 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司