一種超大斷面圓坯的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金技術領域，具體地，涉及一種超大斷面圓坯的制造方法，特別適用于在弧形半徑16.5米全弧形連鑄機上直徑900mm以上圓還的生產。
【背景技術】
[0002]隨著我國風電、石油、工程機械、核電等高端制造業的快速發展和裝備的日趨大型化，市場上急需尺寸更大、質量更可靠、產品性能更高的圓坯材料，特別是直徑900mm及以上超大斷面圓坯。而國內外大斷面連鑄圓坯產品由于受技術創新和裝備設計制造能力限制，發展速度遠遠跟不上市場的需求，已逐漸成為制約我國高端制造業發展的重要環節。市場迫切希望開發出具備生產直徑900mm及以上超大斷面連鑄圓坯的成套技術及裝備，并生產出國內外市場急需的產品。
[0003]傳統意義上認為，外形特點決定了圓坯的質量較于方坯、矩形坯等其他形狀鑄坯易于控制，但實則不然，圓坯對工藝和裝備上的要求更為嚴格，一旦工藝參數出現很小的變化、工裝精度稍有降低等，都可能對圓坯質量產生很大的影響，尤其對大斷面和超大斷面的圓坯，而且隨著圓坯斷面的不斷增大，工藝過程及質量控制難度更大。
[0004]通過查閱國內外相關資料和對特殊鋼行業的了解，目前國外還沒有生產相同規格圓坯的企業，國內也僅有江陰興澄特種鋼鐵有限公司具備生產直徑900mm圓坯的能力，但它生產該斷面的圓坯所采用的是弧形半徑17米的直弧形連鑄機。還未見有適用于弧形半徑16.5米的全弧形連鑄機的大斷面圓坯的制造方法。
【發明內容】
[0005]本發明針對上述技術問題，提供了一種直徑900mm圓坯的制造方法，打破了僅能通過模鑄、電渣等工藝生產大斷面或超大斷面鋼錠(坯)的技術瓶頸，降低了能耗，節約了制造成本，為我國風電、石油、工程機械、核電等高端制造業的經濟、高效發展奠定了基礎。
[0006]本發明的超大斷面圓坯的制造方法，包括以下步驟:
[0007]I)澆注:將鋼水從鋼包注入中間包中，使用顆粒型堿性渣覆蓋；
[0008]2)結晶:將中間包的鋼水澆注至結晶器中制得未完全凝固的鑄坯，其中，結晶器中鋼水液面控制精度為±1.0mm ;結晶器保護渣性能為:堿度0.2?0.5，熔化溫度980?1130°C，1300°C下的粘度為12?18.0Pa.S ;設置結晶器電磁攪拌如下:電流400?500A，頻率3.0?4.0Hz ；
[0009]3)拉還:對未完全凝固的鑄還進行拉還，拉還速度:0.08?0.13m/min ；
[0010]4) 二冷:對拉坯后鑄坯進行二冷處理，得到完全凝固的鑄坯；其中，二冷上區采用全水強冷卻，二冷下區采用氣水霧化弱冷卻，綜合比水量:0.25?0.35L/kg鋼，凝固末端電磁攪拌參數設置如下:電流700?800A，頻率8.0?9.0Hz ；
[0011]5)對二冷后的鑄坯進行連續矯直，矯直應變率控制在0.08%?0.13%。
[0012]根據本發明的超大斷面圓坯的制造方法，所述超大斷面圓坯直徑為900mm以上，適用于使用弧形半徑16.5米的全弧形連鑄機進行連鑄制造。
[0013]根據本發明的超大斷面圓坯的制造方法，步驟I)采用Al-Zr-C質耐火套管注入鋼水，且管口內置巖棉墊，同時周圈吹入氬氣密封，從而實現鋼水的完全密封，防止二次氧化；采用振動式下渣檢測防止鋼包中的鋼渣進入中間包，凈化鋼液；步驟I)中間包鋼水實現自動恒重控制，控制精度在±1.0噸；中間包鋼水過熱度為13?23°C。
[0014]步驟I)使用顆粒型堿性渣覆蓋可以隔絕空氣，吸附鋼中夾雜。
[0015]根據本發明的超大斷面圓坯的制造方法，步驟2)采用使用Al-C質SEN耐火套管澆注鋼水，防止鋼水再次氧化，凈化鋼水；所述耐火套管采用動態變渣線，以延長耐火套管使用壽命。
[0016]根據本發明的超大斷面圓坯的制造方法，步驟4) 二冷采用氣霧冷卻，比水量:0.25?0.35L/kg鋼，可以獲得理想的溫度梯度，進而促使鋼液的均勻形核和凝固，從而防止了直徑900mm圓坯中間裂紋、中心縮孔等缺陷的產生，降低了鑄坯的中心疏松和偏析的級別，提高了鑄坯內部組織的致密性。
[0017]根據本發明的超大斷面圓坯的制造方法，步驟5)矯直應變率控制在0.08%?0.13%，防止矯直裂紋等缺陷的產生。
[0018]本發明的改進與創新有以下幾方面:1)工藝參數的選擇:每套具體參數僅適用于特定規格或特定品種大圓坯的生產；2)工藝參數的關聯性:有些參數的關聯性非常強，匹配合適與否直接關系到連鑄坯的最終質量，如圓坯品種斷面確定后，相應的拉坯速度、二冷水量、電磁攪拌、保護渣的性能等參數就可確定下來，也就是說一旦品種或規格發生變化，參數就要進行相應的調整；3)是在半徑16.5米全弧形連鑄機上開發生產；4)基于現有設備及其參數，國內外生產廠家還未曾有開發出直徑900mm及以上大圓坯的先例；5)A1_C質SEN保護套管采用在線動態變渣線；6) 二冷噴嘴的選型及布置方式，二冷上區采取全水強冷卻，采用橢圓形噴嘴，內置扇葉，噴嘴分兩排布置，每排12個噴嘴，上下排噴嘴呈15°角交叉分布；二冷下區采取氣水霧化弱冷卻，采用堵頭噴嘴，共4排噴嘴每排4個噴嘴，上下排垂直交叉分布。
[0019]本發明是基于一種弧形半徑16.5米全弧形合金鋼連鑄機上采用大包下渣檢測控制、完全保護澆注、中間包及結晶器液面自動控制、SEN耐火套管、耐火套管變渣線、二冷強度控制、電磁攪拌等集成技術，從而實現直徑900mm及以上圓坯的批量生產，且具有良好的表面及內部質量。
[0020]本發明經大量的生產實踐，制出的所有直徑900mm及以上圓坯均取得了圓滿成功。按照YB/T4149標準檢驗，直徑900mm及以上圓坯的中心疏松、V型偏析級別均彡1.0級，低倍組織上沒有任何肉眼可見的裂紋、白點、分層、夾雜、夾渣等質量缺陷。具備風電、工程機械、石油、核電等高端制造工業的加工和使用條件。
【具體實施方式】
[0021]本發明適用于弧形半徑16.5米的全弧形