管線鋼板坯連鑄典型中間裂紋及中心偏析的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于煉鋼連鑄技術領域，特別設及一種管線鋼板巧連鑄典型中間裂紋及中 屯、偏析的控制方法。能有效降低一種Ξ角區附近中間裂紋缺陷的發生率，顯著改善中屯、偏 析控制水平，提高鑄巧的內部質量。
【背景技術】
[0002] 管線鋼主要用于制造輸送石油、天然氣的管道，其工作環境通常比較惡劣，管道所 承受的壓力很大，運輸線路長，維護困難，因此，對管線鋼的質量要求非常嚴格。其性能要求 主要有:高強度、高初性、優良的抗氨致開裂化1C)和抗應力腐蝕開裂(SCC)性能及良好的焊 接性能。鑄巧內部裂紋及中屯、偏析是嚴重惡化抗HIC性能的缺陷之一，因此必須嚴格控制。
[0003] 在實際生產中發現，管線鋼鑄巧中屯、偏析級別高(C類1.5W上)等缺陷比例較高， 且Ξ角區附近中間裂紋時有發生，亟待提出其解決方法。
[0004] 本專利關注的典型"中間裂紋"缺陷主要分布于Ξ角區附近，距離窄面約200mm，多 發生于內弧側，垂直于鑄巧寬面，裂紋起始位置及終止位置分別距離鑄巧表面約90、105mm。 根據數值模擬分析，鑄巧Ξ角區附近凝固前沿存在最大主應變峰值區域，該峰值區域對應 于扇形段漉列與鑄巧接觸位置處。在連鑄拉速、冷卻工藝、壓下工藝、設備狀態等因素控制 不合理時，鑄巧壓下扇形段可能與矯直區重疊，在矯直力、壓下力、其他因漉子變形或不對 中導致的機械力、鼓肚力的綜合作用下，在上述Ξ角區附近靠近鑄巧寬度中屯、一側易于出 現所述中間裂紋。與該缺陷伴生的內部質量缺陷為中屯、偏析問題，在上述的復雜設備條件 下，難W保證目標壓下工藝的實際控制效果，極有可能導致鑄巧內部質量中屯、偏析控制不 佳。
[0005] 影響動態輕壓下工藝的關鍵因素有:壓下位置準確性、輕壓下量大小、設備控制精 度。首先、為驗證鑄機在線熱跟蹤模型準確性，進行了射釘試驗，結果表明實際凝固巧殼厚 度與模型計算結果存在一定的偏差，運必然導致壓下位置不準，進而引起中屯、偏析改善不 佳;其次、不同鋼種的輕壓下量可根據其凝固收縮特性計算得到，但受到巧殼抵抗變形能力 的影響，相同壓下量條件下，不同鋼種鑄巧的壓下效率不盡相同，因此需根據典型鋼種適當 調整其總壓下量;最后，影響壓下效果的關鍵因素即為扇形段的漉縫控制精度，在扇形段在 線后期的實際漉縫偏差基本處于明顯正偏差，且達到+0.5~1.5mm，嚴重影響輕壓下效果。
[0006] 首鋼是國內主要的管線鋼生產企業之一，不斷追求產品質量的持續提升。首鋼技 術人員通過自主技術開發，形成了一整套適用于板巧生產管線鋼內部質量控制的連鑄工 藝，提出了典型中間裂紋及中屯、偏析的控制方法。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種管線鋼板巧連鑄典型中間裂紋及中屯、偏析的控制方 法。解決了發揮輕壓工藝，減小鑄巧中間裂紋的同時顯著提高鑄巧中屯、偏析控制水平的問 題。實現了有效降低一種Ξ角區附近中間裂紋缺陷的發生率，顯著改善中屯、偏析控制水平， 提高鑄巧的內部質量，增強產品的競爭力。
[0008] 一種管線鋼板巧連鑄典型中間裂紋及中屯、偏析的控制方法，具體步驟及參數如 下：
[0009] 1、對鑄機漉縫進行離線標定及在線檢測，避免扇形段在線后期的正偏差。保證漉 縫控制精度在± 0.2mm，具體標定步驟如下：
[0010] 1)扇形段已按照維修要求進行漉列對弧、對中等工作，保證液壓系統正常和位移 傳感器線路連接正確，位移傳感器信號及采集系統通訊狀態良好等，具備上線條件。
[0011] 2)先選擇手動模式將扇形段壓在定距塊上，應用手持漉縫儀在距離漉邊lOOmm的 規定位置測量四個漉縫值。
[0012] 3)讀取當前狀態下四個油缸內位移傳感器的示數，然后與之相對應位置的漉縫實 際測量值作偏差計算來確定補償值。
[0013] 4)轉自動模式，設定一個合理的漉縫值。夾緊缸自動調節到位后，應用手持漉縫儀 在距離漉邊100mm的規定位置測量四個漉縫值;如果位移傳感器示數與漉縫儀測量值的誤 差在0~0.1mm范圍內，標定完成;若超出誤差范圍，則需重新修改補償值，再重復上面的操 作，直到漉縫調到誤差范圍內為止。
[0014] 2、按照碳當量公式進行鋼種組劃分，增強鋼種與熱物性參數的匹配性，提高熱跟 蹤準確性，避免在0.95~1.0的高固相率范圍內大壓下。
[0015] [C%]eq=[C%]+0.02*[Mn%]+0.04*[Ni%]-0.1*[Si%]-0.04*[Cr %]-0.! [!0%]-0.7*[S%]
[0016] 低碳鋼：[〔％]69<0.08;包晶鋼：0.08<[〔％]69<0.15;中碳鋼：0.15<[〔％]69< 0.25;高碳鋼：[0%]69〉0.25。
[0017] 3、嚴格控制過熱度，范圍為15~25°C，增加等軸晶比例，范圍為30~40%，避免發 達柱狀晶，W減少因枝晶間溶質元素的偏聚帶來的熱塑性降低。
[0018] 4、調整拉速與二冷工藝，避免在矯直區進行壓下，斷面為230mm*1200~1750mm，拉 速為1.1~1.3m/min，二冷水比水量為0.55~0.85L/kg。
[0019] 5、優化鑄巧凝固過程中基礎漉縫控制：鑄巧中屯、處于液相區、兩相區及固相區時 根據凝固收縮規律采用合適的基礎漉縫錐度，中屯、處于液相區時基礎漉縫錐度范圍為0.15 ~0.25mm/m，中屯、處于糊狀區時基礎漉縫錐度范圍為0.10~0.35mm/m，中屯、處于固相區時 基礎漉縫錐度范圍為0.10~0.15mm/m。
[0020] 6、優化輕壓下量，對于230mm厚板巧合適的總壓下量范圍介于2.5~5.5mm之間，凝 固末端單個扇形段壓量不超過2.5mm。
[0021] 7、優化輕壓量分配，根據連鑄工藝盡量選擇2~3段壓下，不同扇形段之間壓下分 配避免大的壓下量差異，單個扇形段最大壓下率控制在1.0~1.2mm/m。
[0022] 本發明的優點在于:方法簡單合理，經濟高效，利用本發明可W更好的發揮輕壓工 藝的作用，減小鑄巧Ξ角區附近中間裂紋缺陷發生率的同時，顯著改善中屯、偏析控制水平， 提高鑄巧的內部質量，增強產品的競爭力。
【具體實施方式】
[0023] 實施例1
[0024] 對典型管線鋼鑄巧中間裂紋進行掃描電鏡能譜分析，在裂紋處有明顯Nb、S等元素 偏析，導致熱塑性降低。在復雜的受力狀態下，當地的最大主應變超過當地臨界應變，進而 導致上述中間裂紋的發生。因此，為減小Ξ角區附近凝固前沿的應力應變，制定的連鑄工藝 路線如下表2所示，提高拉速至1.2m/min，采用高碳鋼水表進行強冷控制，采用低碳鋼壓下 模式，鑄機壓下扇形段為8、9兩段。跟蹤鑄巧壓下區間范圍內扇形段內油缸位移傳感器歷史 數據，壓下區間內兩扇形段壓下量更均勻，壓下率分別為1.2111111/111、0.7111111/111。，消除了上述^ 角區附近中間裂紋，效果良好。
[0025] 表2連鑄工藝路線
[0026]
[0027] 實施例2
[0028] 為保證輕壓下工藝的設備條件，嚴格要求扇形段的離線檢修標定及在先檢測，保 證漉縫控制精度在±0.2mm。依據該鑄機壓下控制原理，增加理論壓下區間長度至4.5m，修 改固相線溫度至1450°C。保證了壓下位置的準確性，并減小單個扇形段內的最大壓下率，鑄 機基礎漉縫曲線為：中屯、液相區0.39，中屯、兩相區0.21，中屯、凝固區0.11;鑄機壓下表曲線 為Ξ段壓下，壓下率分別為0.7mm/m、1. Omm/m、0.25mm/m。跟蹤鑄巧內部質量，中屯、偏析，C類 。.0級別比例大幅度提局，從45%提局至87%。
[0029] 表3連鑄工藝路線
[0030]
【主權項】
1. 一種管線鋼板坯連鑄典型中間裂紋及中心偏析的控制方法，其特征在于，具體步驟 及參數如下： 1) 對鑄機輥縫進行離線標定及在線檢測，避免扇形段在線后期的正偏差;保證輥縫控 制精度在± 〇.2mm,具體標定步驟如下： ① 扇形段進行輥列對弧、對中工作，具備上線條件； ② 先選擇手動模式將扇形段壓在定距塊上，用手持輥縫儀在距離輥邊100mm的規定位 置測量四個輥縫值； ③ 讀取當前狀態下四個油缸內位移傳感器的示數，然后與之相對應位置的輥縫實際測 量值作偏差計算來確定補償值； ④ 轉自動模式，設定一個合理的輥縫值;夾緊缸自動調節到位后，用手持輥縫儀在距離 輥邊100mm的規定位置測量四個輥縫值；位移傳感器示數與輥縫儀測量值的誤差在0~ 0.1mm范圍內，標定完成； 2) 按照公式進行鋼種組劃分： [C%]eq=[C%]+0.02*[Mn%]+0.04*[Ni%]-0.1*[Si%]-0.04*[Cr%]-0.1[Mo%]- 0.7*[S%] 低碳鋼：[C%]eq〈0.08;包晶鋼:0.08〈[(：%]69〈0.15;中碳鋼:0.15〈[(：%]69〈0.25 ; 尚碳鋼：[C% ]eq>0 · 25; 3) 控制過熱度，范圍為15~25°C，增加等軸晶比例，范圍為30~40%; 4) 調整拉速與二冷工藝，避免在矯直區進行壓下，斷面為230mm*1200~1750mm，拉速為 1 · 1 ~1 · 3m/min，二冷水比水量為 0 · 55 ~0 · 85L/kg; 5) 鑄坯凝固過程中基礎輥縫控制:鑄坯中心處于液相區時基礎輥縫錐度范圍為0.15~ 0 · 25mm/m,鑄還中心處于糊狀區時基礎輯縫錐度范圍為0 · 10~0 · 35mm/m,鑄還中心處于固 相區時基礎輥縫錐度范圍為0.10~0.15mm/m; 6) 對于230mm厚板還的總壓下量范圍介于2.5~5.5mm之間，凝固末端單個扇形段壓量 不超過2.5mm; 7) 連鑄工藝在2~3段壓下，單個扇形段最大壓下率控制在1.0~1.2mm/m。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟1)中轉自動模式后，超出位移 傳感器示數與輥縫儀測量值的誤差時，修改補償值，再重復④的操作，直到輥縫調到誤差范 圍內為止。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟2)所述的進行鋼種組劃分時， 增強鋼種與熱物性參數的匹配性，提高熱跟蹤準確性，避免在〇. 95~1.0的高固相率范圍內 大壓下。
【專利摘要】一種管線鋼板坯連鑄典型中間裂紋及中心偏析的控制方法，屬于煉鋼連鑄技術領域。包括對鑄機輥縫進行離線標定及在線檢測，保證精度在±0.2mm；進行鋼種組劃分，增強鋼種與熱物性參數的匹配性；嚴格控制過熱度，增加等軸晶比例，避免發達柱狀晶；調整拉速與二冷工藝，優化鑄坯凝固過程中基礎輥縫控制；優化輕壓下量，根據連鑄工藝盡量選擇2～3段壓下，不同扇形段之間壓下分配避免大的壓下量差異。優點在于，提高鑄坯的內部質量，增強產品的競爭力。
【IPC分類】B22D11/06, B22D11/16, B22D11/22
【公開號】CN105562642
【申請號】CN201510998706
【發明人】劉珂, 劉國梁, 曾智, 牛濤, 孫齊松, 陳斌, 王暢, 倪有金, 張穎華, 李中華, 馬威
【申請人】首鋼總公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月26日