一種含有稀土元素的鋼材及其板坯連鑄的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含有稀土元素的鋼材及其生產(chǎn)方法，所述鋼材包括按一定配比的Re、C、Si、Cr、Ni、N元素，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；所述鋼材的生產(chǎn)包括鋼包爐精煉工序和連鑄工序，其中，在所述鋼包爐精煉工序中，鋼水在稀土化合金前喂金屬鈣絲，然后在喂稀土金屬絲的同時迅速通過熔渣渣面，再次喂金屬鈣絲，控制鋼包爐精煉的弱攪拌時間以及鋼渣界面的波動面積；在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在35～65℃，連鑄結(jié)晶器水口插入深度控制在100～135mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有稀土收得率高、連鑄坯表面和中心質(zhì)量好等特點，能有效去除鋼中夾雜物、穩(wěn)定稀土收得率。
【專利說明】
一種含有稀土元素的鋼材及其板坯連鑄的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種含有稀土元素的鋼材及其板坯連鑄的生產(chǎn)方法，屬于鋼材冶煉技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 稀土（Re)在鋼中除脫氧、脫硫及控制硫化物形態(tài)外，有微合金化及彌散強化作 用。可改善鑄態(tài)組織、抑制晶粒長大，從而提高鋼的沖擊韌性、改善熱塑性、抗氧化性等。稀 土可以與鋼中磷、砷、錫、銻、鉍、鉛等低熔點雜質(zhì)相互作用，可以形成高熔點化合物，抑制這 些雜質(zhì)在晶界上偏析。稀土元素熔點低，化學(xué)性質(zhì)活潑，因此稀土量的控制尤為關(guān)鍵。
[0003] 稀土與氧親和力強，與熔渣或結(jié)晶器保護渣接觸時，很容易與渣中Si02&生還原 反應(yīng)，生成的稀土氧化物進入渣中，一方面降低了稀土合金的收得率，另一方面使渣性能發(fā) 生變化。在煉鋼連鑄過程加稀土工藝中，分別試驗過在連鑄中間包、結(jié)晶器、鋼包中喂稀土 絲等的探索。連鑄中間包喂稀土絲后生成的夾雜物，容易引發(fā)連鑄結(jié)晶器水口結(jié)瘤。連鑄 結(jié)晶器內(nèi)喂入稀土絲，稀土與保護渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生稀土氧化物上浮到渣中，使保護渣 性能發(fā)生變化，惡化了結(jié)晶器與鑄坯間的潤滑和傳熱條件，影響鑄坯質(zhì)量。連鑄結(jié)晶器喂入 的稀土絲，稀土元素會聚集在結(jié)晶器內(nèi)的凝固坯殼層內(nèi)形成稀土富集區(qū)，熱乳后稀土富集 區(qū)與鑄坯變形不一致，引發(fā)表面龜裂。采用鋼包精煉過程稀土合金化的問題是，如果稀土加 入時機過早，稀土?xí)纬纱罅康难趸锘蛄蚧锏龋⊥潦盏寐实?；如果加入時機過晚，稀 土生成的夾雜難以上浮去除，在鋼中分布不均勻。
[0004] 采用板坯連鑄生產(chǎn)含稀土鋼主要問題過熱度難控制、拉速較低，鑄坯表面和中心 質(zhì)量差。鋼水流動性較差，澆注溫度過低時，導(dǎo)致結(jié)晶器水口凍鋼、澆注中斷，且不利于夾雜 物上??；澆注溫度過高時，初生坯殼較薄、容易發(fā)生開裂，鑄坯內(nèi)部出現(xiàn)中心偏析與疏松。拉 速、結(jié)晶器水口插入深度、二次冷卻強度等參數(shù)控制均屬難點；加之稀土合金化困難，均導(dǎo) 致含稀土鋼板坯連鑄生產(chǎn)困難，難以實現(xiàn)多爐連澆。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種含稀土鋼合金化與板坯連鑄的生產(chǎn)方法， 提尚含稀土鋼連鑄還質(zhì)量。
[0006] -種含有稀土元素的鋼材，其包括按重量百分?jǐn)?shù)計的如下元素：
[0007] Re :0? 02 ~0? 15%，C :0? 01 ~0? 15%，Si :1. 0 ~3. 0%，Cr :15 ~25%，Ni :8 ~ 18%，N :0. 1~0. 3%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，Re為稀土元素。
[0008] 作為優(yōu)選方案，所述Re指經(jīng)恪鹽電解制得的混合稀土金屬，包括金屬Ce、La、Pr、 Nd、Y中的至少一種。
[0009] -種如本發(fā)明所述含有稀土元素的鋼材的板坯連鑄生產(chǎn)方法，包括鋼包爐（LF) 精煉工序和連鑄工序，其中，在所述鋼包爐精煉工序中，鋼水在稀土化合金前喂金屬鈣絲， 然后在喂稀土金屬絲的同時迅速通過熔渣渣面，再次喂金屬鈣絲，控制鋼包爐精煉的弱攪 拌時間為15~30min，鋼渣界面的波動面積小于40%，稀土合金收得率控制在30~70% ; 在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在35~65°C，連鑄結(jié)晶器水口插入深度控 制在100~135mm，增加二冷區(qū)電磁攪拌與動態(tài)輕壓下。
[0010] 作為優(yōu)選方案，所述鋼包爐精煉工序中，在板坯厚度X板坯寬度為（100~200) mmX (600~1500)mm的斷面，連鑄拉速控制在0. 40~1. 50m/min。
[0011] 作為優(yōu)選方案，所述金屬鈣絲的喂入總量為〇. 2~0. 7kg/t。
[0012] 作為優(yōu)選方案，所述連鑄工序中，電磁攪拌電流為1200~2000A，輕壓下壓下量 3 ~10mm〇
[0013] 作為優(yōu)選方案，所述連鑄結(jié)晶器水口插入深度控制在110~130_。
[0014] 作為優(yōu)選方案，所述電磁攪拌電流為1200~1800A。
[0015] 作為優(yōu)選方案，所述輕壓下壓下量3~7mm。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案機理及其限定原因如下：
[0017] 本發(fā)明含稀土鋼屬耐熱不銹鋼的一種，故C控制在0.01~0. 15%，Si控制在 1. 0~3. 0%，Cr控制在15~25%，Ni控制在8~18%，N控制在0? 1~0? 3%。稀土 Re 過低，起不到耐熱作用；含量過高，經(jīng)濟成本過高，且影響性能，故本發(fā)明稀土含量控制在 0? 02 ~0? 15%〇
[0018] 如果稀土加入鋼水前，沒有喂Ca絲，稀土加入后會形成大量的氧化物或硫化物等 夾雜物，稀土的收得率低；如果稀土加入鋼水后不采用喂金屬Ca絲進一步處理，稀土生成 的夾雜物難以去除；LF精煉的弱氬氣攪拌大于15min，保持鋼渣界面的"開眼"盡可能小，鋼 渣界面的波動的面積小于40%，是為了保證稀土在鋼中的分布均勻、且容易上浮；如果弱 氬氣攪拌時間大于30min，則影響生產(chǎn)周期、鋼包內(nèi)鋼水溫降過大。
[0019] 如果連鑄過程鋼水的過熱度低于35°C，鋼液流動性差，容易導(dǎo)致結(jié)晶器水口凍鋼、 迫使?jié)沧⒅袛?，且保護渣熔化效果不好；如果鋼水過熱度高于65°C，連鑄結(jié)晶器內(nèi)初生坯 殼較薄、裂紋傾向性大，并造成凝固時間長、選分結(jié)晶充分，加劇鑄坯偏析與疏松；故本發(fā)明 中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在35~65°C。
[0020] 如果拉速高于1. 50m/min，初生坯殼較薄，鑄坯冷卻不均勻，容易產(chǎn)生縱向裂紋、乃 至漏鋼；如果拉速低于0. 50m/min，鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻時間過長，彎月面處鋼水處于低溫 狀態(tài)，保護渣熔化效果不好，容易引發(fā)縱裂，且影響連鑄機總體生產(chǎn)能力；故本發(fā)明拉速控 制在 0? 50 ~1. 50m/min。
[0021] 結(jié)晶器水口插入深度過淺的話，水口流股對鋼渣界面的沖擊較強，增加鋼液與結(jié) 晶器保護渣反應(yīng)幾率，同時增加彎月面卷渣概率；結(jié)晶器水口插入過深的話，鑄坯易產(chǎn)生裂 紋；故本發(fā)明設(shè)計的連鑄結(jié)晶器水口插入深度控制在100~135_。
[0022] 為了改善對于連鑄過程鋼水高過熱度可能引起的偏析與疏松，本發(fā)明增加二冷區(qū) 電磁攪拌與動態(tài)輕壓下工藝。電磁攪拌電流強度低于1200A，輕壓下壓下量低于3mm，對于 改善鑄坯中心質(zhì)量起不到效果；電磁攪拌電流強度高于2000A，結(jié)晶器液面波動較大、且鑄 坯易發(fā)生負偏析；輕壓下的壓下量大于1〇_時，鑄坯窄面易發(fā)生鼓肚、鑄坯表面容易產(chǎn)生 裂紋，故本發(fā)明控制電磁攪拌電流1200~2000A，輕壓下的壓下量3~10mm。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明開發(fā)的含稀土鋼板坯連鑄生產(chǎn)方法，具有稀土收得率高、 連鑄坯表面和中心質(zhì)量好等特點，可以充分發(fā)揮LF鋼包精煉和連鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢，能有效去 除鋼中夾雜物、穩(wěn)定稀土收得率，對提高連鑄坯質(zhì)量也有利。本技術(shù)是實現(xiàn)含稀土鋼板坯連 鑄生產(chǎn)和質(zhì)量保證的關(guān)鍵技術(shù)。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍不僅局限于實施 例。
[0025] 實施例1 :
[0026] 本實施例的鋼材的元素配比及部分工藝參數(shù)如表1所示，Re :0. 15%，C :0. 01%， Si :1.0%，Cr :25%，Ni :9%，N:0. 3%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。稀土為RECe-48或 RECe-45〇
[0027] 生產(chǎn)時，鋼包爐精煉工序和連鑄工序的主要操作同現(xiàn)有技術(shù)，不同的是，在所述鋼 包爐精煉工序中，在喂稀土金屬絲的同時迅速通過熔渣渣面，稀土加入前后喂Ca總量為 0. 7kg/t，控制鋼包爐精煉的弱攪拌時間為30min，鋼渣界面的波動面積小于40%，稀土合 金收得率控制在30~70% ;在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在65°C，連鑄 結(jié)晶器水口插入深度控制在135mm，增加二冷區(qū)電磁攪拌與動態(tài)輕壓下，控制攪拌電流為 1200~2000A，輕壓下的壓下量為3~10mm。
[0028] 實施例2 :
[0029] 本實施例的鋼材的元素配比及部分工藝參數(shù)如表1所示，Re :0. 10%，C :0. 10%， Si :1. 5%，Cr :20%，Ni :11%，N :0. 26%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。稀土為RECe-48或 RECe-45〇
[0030] 生產(chǎn)時，鋼包爐精煉工序和連鑄工序的主要操作同現(xiàn)有技術(shù)，不同的是，在所述鋼 包爐精煉工序中，在喂稀土金屬絲的同時迅速通過熔渣渣面，稀土加入前后喂Ca總量為 0. 45kg/t，控制鋼包爐精煉的弱攪拌時間為20min，鋼渣界面的波動面積小于40%，稀土合 金收得率控制在30~70% ;在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在60°C，連鑄 結(jié)晶器水口插入深度控制在125mm，增加二冷區(qū)電磁攪拌與動態(tài)輕壓下，控制攪拌電流為 1200~2000A，輕壓下的壓下量為3~10mm。
[0031] 實施例3:
[0032] 本實施例的鋼材的元素配比及部分工藝參數(shù)如表1所示，Re :0. 08%，C :0. 08%， Si :1. 7%，Cr :22%，Ni :12%，N :0. 20%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。稀土為RECe-48或 RECe-45〇
[0033] 生產(chǎn)時，鋼包爐精煉工序和連鑄工序的主要操作同現(xiàn)有技術(shù)，不同的是，在所述鋼 包爐精煉工序中，在喂稀土金屬絲的同時迅速通過熔渣渣面，稀土加入前后喂Ca總量為 0. 35kg/t，控制鋼包爐精煉的弱攪拌時間為25min，鋼渣界面的波動面積小于40%，稀土合 金收得率控制在30~70% ;在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在40°C，連鑄 結(jié)晶器水口插入深度控制在115mm，增加二冷區(qū)電磁攪拌與動態(tài)輕壓下，控制攪拌電流為 1200~2000A，輕壓下的壓下量為3~10mm。
[0034] 實施例4 :
[0035] 本實施例的鋼材的元素配比及部分工藝參數(shù)如表1所示，Re :0. 07%，C :0. 09%， Si :1.9%，Cr :15%，Ni :13%，N:0. 17%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。稀土為RECe-48或 RECe-45〇
[0036] 生產(chǎn)時，鋼包爐精煉工序和連鑄工序的主要操作同現(xiàn)有技術(shù)，不同的是，在所述鋼 包爐精煉工序中，在喂稀土金屬絲的同時迅速通過熔渣渣面，稀土加入前后喂Ca總量為 0. 35kg/t，控制鋼包爐精煉的弱攪拌時間為15min，鋼渣界面的波動面積小于40%，稀土合 金收得率控制在30~70% ;在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在45°C，連鑄 結(jié)晶器水口插入深度控制在125mm，增加二冷區(qū)電磁攪拌與動態(tài)輕壓下，控制攪拌電流為 1200~2000A，輕壓下的壓下量為3~10mm。
[0037] 實施例5 :
[0038] 本實施例的鋼材的元素配比及部分工藝參數(shù)如表1所示，Re :0. 05%，C :0. 06%， Si :2. 2%，Cr :23%，Ni :18%，N :0. 10%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。稀土為RECe-48或 RECe-45〇
[0039] 生產(chǎn)時，鋼包爐精煉工序和連鑄工序的主要操作同現(xiàn)有技術(shù)，不同的是，
[0040] 在所述鋼包爐精煉工序中，在喂稀土金屬絲的同時迅速通過熔渣渣面，稀土加入 前后喂Ca總量為0. 30kg/t，控制鋼包爐精煉的弱攪拌時間為15min，鋼渣界面的波動面積 小于40%，稀土合金收得率控制在30~70% ;在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度 控制在50°C，連鑄結(jié)晶器水口插入深度控制在100_，增加二冷區(qū)電磁攪拌與動態(tài)輕壓下， 控制攪拌電流為1200~2000A，輕壓下的壓下量為3~10mm。
[0041] 實施例6:
[0042] 本實施例的鋼材的元素配比及部分工藝參數(shù)如表1所示，Re :0. 02%，C :0. 15%， Si :3. 0%，Cr :22%，Ni :14%，N:0. 15%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。稀土為RECe-48或 RECe-45〇
[0043] 生產(chǎn)時，鋼包爐精煉工序和連鑄工序的主要操作同現(xiàn)有技術(shù)，不同的是，在所述鋼 包爐精煉工序中，在喂稀土金屬絲的同時迅速通過熔渣渣面，稀土加入前后喂Ca總量為 0. 20kg/t，控制鋼包爐精煉的弱攪拌時間為20min，鋼渣界面的波動面積小于40%，稀土合 金收得率控制在30~70% ;在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在50°C，連鑄 結(jié)晶器水口插入深度控制在110mm，增加二冷區(qū)電磁攪拌與動態(tài)輕壓下，控制攪拌電流為 1200~2000A，輕壓下的壓下量為3~10mm。
[0044] 表1本發(fā)明的實施效果
[0045]

[0047]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明開發(fā)的含稀土鋼板坯連鑄生產(chǎn)方法，具有稀土收得率高、 連鑄坯表面和中心質(zhì)量好等特點，可以充分發(fā)揮LF鋼包精煉和連鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢，能有效去 除鋼中夾雜物、穩(wěn)定稀土收得率，對提高連鑄坯質(zhì)量也有利。本技術(shù)是實現(xiàn)含稀土鋼板坯連 鑄生產(chǎn)和質(zhì)量保證的關(guān)鍵技術(shù)。
[0048] 本發(fā)明開發(fā)的含稀土鋼及其板坯連鑄生產(chǎn)方法，具有穩(wěn)定提高稀土收得率優(yōu)點， 顯著提高鑄坯表面和中心質(zhì)量，且能實現(xiàn)多爐連澆。對采用LF鋼包精煉一連鑄工藝流程實 現(xiàn)含稀土鋼生產(chǎn)和試驗的企業(yè)開發(fā)稀土鋼品種以及優(yōu)化工藝很有推廣應(yīng)用價值，提高了產(chǎn) 能，降低了生產(chǎn)成本，增強了企業(yè)的綜合競爭力。
[0049] 最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù) 方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換；而一切不脫離本 發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【主權(quán)項】
1. 一種含有稀土元素的鋼材，其特征在于，包括按重量百分?jǐn)?shù)計的如下元素： Re :0· 02 ~0· 15%，C :0· 01 ~0· 15%，Si :1· 0 ~3. 0%，Cr :15 ~25%，Ni :8 ~18%， N :0. 10~0. 30%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。2. 如權(quán)利要求1所述的鋼材，其特征在于，所述Re指經(jīng)恪鹽電解制得的混合稀土金屬， 包括金屬Ce、La、Pr、Nd、Y中的至少一種。3. -種如權(quán)利要求1或2所述含有稀土元素的鋼材的板坯連鑄生產(chǎn)方法，包括鋼包爐 精煉工序和連鑄工序，其特征在于，在所述鋼包爐精煉工序中，鋼水在稀土化合金前喂金屬 鈣絲，然后再喂稀土金屬絲以6~8m/s通過熔渣渣面，再次喂金屬鈣絲，控制鋼包爐精煉的 弱攪拌時間為15~30min，鋼渣界面的波動面積小于40%，稀土合金收得率控制在30~ 70% ;在所述連鑄工序中，中間包內(nèi)鋼液的過熱度控制在35~65°C，連鑄結(jié)晶器水口插入 深度控制在100~135_，增加二冷區(qū)電磁攪拌與動態(tài)輕壓下壓。4. 如權(quán)利要求3所述的板坯連鑄生產(chǎn)方法，其特征在于，所述鋼包爐精煉工序中，在板 坯厚度X板坯寬度為（100~200)mmX (600~1500)mm的斷面，連鑄拉速控制在0· 40~ L 50m/min〇5. 如權(quán)利要求3所述的板坯連鑄生產(chǎn)方法，其特征在于，所述金屬鈣絲的喂入總量為 0· 2 ~0· 7kg/t。6. 如權(quán)利要求3所述的板坯連鑄生產(chǎn)方法，其特征在于，所述連鑄工序中，電磁攪拌電 流為1200~2000A，輕壓下壓下量3~10mm。7. 如權(quán)利要求3所述的板坯連鑄生產(chǎn)方法，其特征在于，所述連鑄結(jié)晶器水口插入深 度控制在110~130mm。8. 如權(quán)利要求6所述的板坯連鑄生產(chǎn)方法，其特征在于，所述電磁攪拌電流為1200~ 1800A〇9. 如權(quán)利要求6所述的板坯連鑄生產(chǎn)方法，其特征在于，所述輕壓下壓下量3~7mm。
【文檔編號】C22C33/04GK105821339SQ201510005867
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月6日
【發(fā)明人】郭亮亮, 黃宗澤, 徐正其, 李悅, 李元, 朱銀存
【申請人】寶鋼特鋼有限公司