專利名稱：一種減少含硼鋼寬厚板連鑄坯角部橫裂紋的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種減少含硼鋼寬厚板連鑄坯角部橫裂紋的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國交通運(yùn)輸、石油化工、重型機(jī)械、海洋工程、核電軍エ等行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和迅猛發(fā)展，對大單重、大斷面鋼鐵產(chǎn)品的要求日益増加，從而大力推動了低合金、高強(qiáng)度 的寬厚板連鑄エ藝及裝備控制技術(shù)的發(fā)展。含硼鋼是典型的寬厚板連鑄坯生產(chǎn)鋼種，其具有成本低，強(qiáng)韌性高的特點(diǎn)，可廣泛用于壓カ容器、運(yùn)輸車輛、橋梁、電站等需要的大型鋼板。在鋼中添加硼元素能提高鋼的淬透性和鋼的高溫強(qiáng)度，其中對鋼的淬透性的提高尤為顯著。有資料表明，在鋼中添加O. 0010%-0. 0030%的硼對淬透性的提高相對于加入O. 6%的錳、O. 7%的鉻、O. 5%鑰和I. 5%的鎳，因此只需要加入少量的硼即可節(jié)約大量的貴重合金原料。同時(shí)，由于硼是非金屬元素，在鋼中的溶解度很小，如果鋼種加入超過O. 0050%的硼，對鋼的淬透性和硬度提高不大，且會降低鋼的韌性。因此，一般含硼鋼中的硼含量控制在 O. 0005%-0. 0030% 之間。在鋼連鑄凝固過程中硼易與鋼中的C、N結(jié)合形成C、N化硼在晶界析出，從而降低鋼的熱塑性，導(dǎo)致鋼的裂紋敏感性増加。對于含硼鋼的寬厚板連鑄生產(chǎn)而言，一方面由于鑄坯寬度的増加，易出現(xiàn)冷卻不均勻的特點(diǎn)，另ー方面由于斷面的増大在冷卻變形過程中鑄坯角部易出現(xiàn)熱應(yīng)力和外應(yīng)カ的集中，從而導(dǎo)致角部橫裂紋缺陷的產(chǎn)生。生產(chǎn)實(shí)踐證明，含硼鋼寬厚板連鑄坯的角部橫裂紋是最常見的生產(chǎn)缺陷。角部橫裂紋在寬厚板連鑄坯上呈“跨角裂”形式，其發(fā)生于連鑄坯角部的晶間，屬于晶間裂紋，且裂紋常常被氧化鐵所覆蓋，因此難以檢查和清理，只能通過火焰清理的方式進(jìn)行挽救。但當(dāng)裂紋較深時(shí)，火焰清理也無法修復(fù)，鑄坯裂紋缺陷將遺傳至熱軋板上，形成條狀或線狀與軋制方向呈30°夾角的貫穿性邊部缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至需要切除熱軋板邊部50mm以上才能徹底清除。在含硼鋼專利技術(shù)方面專利“201110293963. I含硼鋼的生產(chǎn)方法”介紹了ー種含硼鋼的制備方法，其涉及的連鑄生產(chǎn)環(huán)節(jié)為200mmX200mm斷面的方坯連鑄生產(chǎn)，主要圍繞含硼鋼連鑄生產(chǎn)過程中可澆性進(jìn)行闡述；專利“200710113916. 8 一種含硼鋼及其制備方法”介紹了ー種含硼鋼及其制備方法，其涉及連鑄環(huán)節(jié)為方坯連鑄；專利“ 200810015497. 9ー種真空冶煉含硼鋼提高和穩(wěn)定硼回收率的方法”介紹了含硼鋼的冶煉方法，不涉及連鑄生產(chǎn)エ藝；專利“03134895. 5小方坯連鑄低碳含硼鋼的生產(chǎn)方法”介紹了小方坯連鑄生產(chǎn)含硼鋼的方法，小方坯連鑄生產(chǎn)與寬厚板連鑄生產(chǎn)具有較大的差異性；專利“98807718. 3具有優(yōu)異韌性的超高強(qiáng)度可焊接含硼鋼”介紹了ー種含硼鋼的組織控制技術(shù)，主要圍繞軋制過程展開，不涉及連鑄エ藝。在寬厚板連鑄方面，大多數(shù)的已公開和已授權(quán)專利均圍繞寬厚板裝備設(shè)計(jì)與制造展開，在エ藝方面均集中在連鑄保護(hù)渣(200510030705. 9，201110175156. X)、浸入式水口(專利200420097329. 6)、網(wǎng)狀裂紋修磨方法(201010275958. 3)等方面，不涉及角部橫裂紋的控制技木。目前已公開的論文大多圍繞含硼鋼的裂紋敏感性展開研究，如“微量硼對熱軋低焊接裂紋敏感性鋼力學(xué)性能的影響，鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2011. 6”，“薄板坯連鑄連軋硼微合金化低碳鋼邊裂原因的研究，昆明理工大學(xué)，2008”。文獻(xiàn)“日鋼中厚板含硼鋼邊部裂紋機(jī)理及エ藝改進(jìn)，科技信息，2011. 22”給出了常規(guī)板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)含硼鋼的角部橫裂紋控制技木，其主要從增加N，改變結(jié)晶器冷卻エ藝等角度進(jìn)行了分析；文獻(xiàn)“ 45B含硼鋼裂紋成因分析及改進(jìn)，金屬材料與冶金工程，2010. 10”分析了 45B鋼BN析出對裂紋敏感性的影響，并提出了采用加Ti固N(yùn)，降低N含量改善含硼鋼裂紋的エ藝。與上述研究相比，本專利主要結(jié)合寬厚板連鑄坯生產(chǎn)特點(diǎn)展開，給出了具體而通用的結(jié)晶器冷卻エ藝，連鑄坯在ニ冷エ藝，Al和B元素的控制上限，以及矯直區(qū)ニ冷噴嘴覆蓋面積的優(yōu)化原則等，具有代表性和適用性。 綜上所述，目前在含硼鋼寬厚板連鑄生產(chǎn)過程中角部橫裂紋控制技術(shù)方面，尚未有系統(tǒng)而具體的研究報(bào)道，也未有準(zhǔn)確給出含硼鋼寬厚板連鑄生產(chǎn)過程中角部橫裂紋的具體而通用控制參數(shù)和エ藝方法的公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種減少含硼鋼寬厚板連鑄坯角部橫裂紋的方法，使寬厚板邊角缺陷率穩(wěn)步下降，從原來的12. 6%降低至3. 5%以內(nèi)；
具體方案如下
首先利用寬厚板連鑄機(jī)對鋼水澆鑄生產(chǎn)含硼鋼，鋼水成分按重量百分比為C O. 05
O.25，Si O. 10 O. 50,Mn O. 50 I. 50, P ^ O. 025，S 彡 O. 025，Al く O. 035%, B O. 0005
O.0030%，其他合金元素彡O. 050%，余量為Fe，其中連鑄結(jié)晶器的エ藝參數(shù)設(shè)置為結(jié)晶器寬面和窄面水槽內(nèi)的水流速度分別控制在6. 6 7. Om/s和6. 9 7. 3m/s范圍、入口水溫控制在28°C 30°C;結(jié)晶器錐度應(yīng)設(shè)置為I. 05% I. 15% ;結(jié)晶器保護(hù)渣熔點(diǎn)く 1150°C，粘度彡 O. 145 (Pa · s13000C )；
然后對鋼板進(jìn)行連鑄ニ冷，其エ藝參數(shù)設(shè)置為ニ冷一區(qū)內(nèi)外弧合計(jì)水量為95 110Ι/m2 ;足輥區(qū)左右側(cè)合計(jì)水量為35 45 Ι/m2 ;ニ冷噸鋼比水量控制在O. 45 O. 65 I/Kg范圍內(nèi)；鑄坯角部及角部內(nèi)15cm范圍內(nèi)水流密度彡25 l/(m2 -min)；
所述的含硼鋼寬厚板連鑄坯寬度為1600 2300mm，厚度為180 300mm。方案參數(shù)設(shè)置原理如下
結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固過程中，彎月面附近熔融的保護(hù)渣在結(jié)晶器振動作用下緩慢流入銅板和坯殼間的渣道，初凝坯殼在保護(hù)渣渣道周期性變化的渣道壓力和鋼水靜壓カ的共同作用下開始變形，進(jìn)而形成鑄坯振痕。由于鑄坯坯殼角部收縮顯著以及保護(hù)渣在振痕谷底的聚集，使得鑄坯角部振痕谷底的初凝坯殼向結(jié)晶器方向的傳熱速度下降，導(dǎo)致該區(qū)域的奧氏體晶粒長大，S、p偏析加劇，降低了鋼的高溫強(qiáng)度。與此同時(shí)，鋼中微合金元素(如鋁、硼、鈮等)極易與鋼中的碳、氮元素相結(jié)合，在一定條件下，將在奧氏體晶界析出碳氮化物。而振痕波谷處的晶粒粗大，將加劇碳氮化物的析出，這些析出物作為鋼基體材料中的第二相粒子，當(dāng)鑄坯受到應(yīng)力作用時(shí)，極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成孔洞，隨后孔洞生長、匯合形成裂紋。因此，當(dāng)鑄坯受到熱應(yīng)カ或外力作用時(shí)，易沿振痕谷底產(chǎn)生橫裂紋，若在矯直過程中鑄坯角部溫度又恰好落入第三脆性溫度區(qū)，則在晶界弱化與振痕的缺ロ效應(yīng)的雙重作用下，角部橫裂紋將進(jìn)一步擴(kuò)展和加??；
綜上所述，含硼鋼寬厚板坯連鑄生產(chǎn)過程中的鑄坯角部溫度和應(yīng)カ控制是角部橫裂紋缺陷控制的關(guān)鍵所在。本發(fā)明適用于鑄還寬度1600mm-2300mm,鑄還厚度180mm-300mm,鋼種符合表I范圍的含硼鋼寬厚板坯連鑄生產(chǎn)過程；
表I本發(fā)明適用鋼種除鐵元素以外的其他成分含量范圍重量百分比
權(quán)利要求
1.一種減少含硼鋼寬厚板連鑄坯角部橫裂紋的方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行 (1)利用寬厚板連鑄機(jī)對鋼水澆鑄生產(chǎn)含硼鋼，鋼水成分按重量百分比為cO. 05 O. 25，Si O. 10 O. 50,Mn O. 50 I. 50, P ^ O. 025，S 彡 O. 025，Al く O. 035%, B O. 0005 O. 0030%，其他合金元素彡O. 050%，余量為Fe，其中連鑄結(jié)晶器的エ藝參數(shù)設(shè)置為結(jié)晶器寬面和窄面水槽內(nèi)的水流速度分別控制在6. 6 7. Om/s和6. 9 7. 3m/s范圍、入口水溫控制在28°C 30°C;結(jié)晶器錐度應(yīng)設(shè)置為I. 05% I. 15% ;結(jié)晶器保護(hù)渣熔點(diǎn)く 1150°C，粘度彡 O. 145 (Pa · s13000C )； (2)對鋼板進(jìn)行連鑄ニ冷，其エ藝參數(shù)設(shè)置為ニ冷一區(qū)內(nèi)外弧合計(jì)水量為95 110Ι/m2 ;足輥區(qū)左右側(cè)合計(jì)水量為35 45 Ι/m2 ;ニ冷噸鋼比水量控制在O. 45 O. 65 I/Kg范圍內(nèi)；鑄坯角部及角部內(nèi)15cm范圍內(nèi)水流密度彡25 l/(m2 *min)0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種減少含硼鋼寬厚板連鑄坯角部橫裂紋的方法，其特征在于所述的含硼鋼寬厚板連鑄坯寬度為1600 2300mm，厚度為180 300mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減少含硼鋼寬厚板連鑄坯角部橫裂紋的方法。結(jié)晶器寬面和窄面水槽內(nèi)的水流速度分別控制在6.6～7.0m/s和6.9～7.3m/s范圍、入口水溫控制在28℃～30℃；結(jié)晶器錐度應(yīng)設(shè)置為1.05%～1.15%；結(jié)晶器保護(hù)渣熔點(diǎn)≤1150℃，粘度≤0.145(Pa·s1300℃)；二冷一區(qū)內(nèi)外弧合計(jì)水量為95～110l/m2；足輥區(qū)左右側(cè)合計(jì)水量為35～45l/m2；二冷噸鋼比水量控制在0.45～0.65l/Kg范圍內(nèi)；鑄坯角部及角部內(nèi)15cm范圍內(nèi)水流密度≤25l/(m2·min)。本發(fā)明使含硼鋼寬厚板連鑄坯邊角缺陷率從原來的12.6%降低至3.5%以內(nèi)。
文檔編號C22C38/04GK102653835SQ20121014166
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者朱苗勇, 王衛(wèi)領(lǐng), 祭程, 羅森, 蔡兆鎮(zhèn) 申請人:東北大學(xué)