本钢FTSC生产SPA_H钢的工艺技术研究

第2期 2009年4月
连铸
Continuous Casting
N o.2
A pril 2009
本钢FTSC 生产SPA H 钢的工艺技术研究
李秉强, 宋满堂
(本溪钢铁集团公司炼钢厂,辽宁本溪117021)
摘 要:采用薄板坯连铸机(FT SC)生产SPA H 钢,通过化学成分控制、温度制度调整、结晶器保护渣选择和连铸二冷水调试等,解决了F T SC 铸坯纵裂问题,表面质量和内部质量合格,FT SC 铸坯板材性能优于常规铸坯轧材,FT SC 已能批量生产SP A H 钢。

关键词:薄板坯连铸;工艺;钢种;性能
中图分类号:T F 777.7 文献标识码:B 文章编号:1005 4006(2009)02 0012 04
Study on Process Technique of Production of SPA H Steel by
Thin Slab Caster at Benxi Steel
LI Bing qiang , SONG M an tang
[Steelmaking Plant ,Benx i Ir on and Steel (Gro up)Co.,Ltd.,Benx i 117021,L iao ning ,China]
Abstract:T echno lo gical dev elopment has been achiev ed for F T SC (flex ible thin slab caster)to produce SPA H steel gr ade .T hr ough chemical co mpo sitio n contro l,t emperatur e adjustment ,mo ld pow der cho ice and secondar y coo ling water sett ing fo r continuo us casting etc.,the lo ngit udinal crack pro blems o f slabs a re r eso lved.With cer tified sur face and inter nal quality,t he perfor mance of FT SC slab is better than co nv entional slab.SPA H steel has been pr o duced in batch at Benx i Steel.
Key words:t hin slab casting;process;steel g rade;pro per ty
作者简介:李秉强(1966 ),男,大学本科,高级工程师; E mail :bengangb sp@ 修订日期:2008 09 23
为进一步调整本钢板材产品结构,扩大品种、增加产能,也为本钢成为精品板材基地创造条件。

2002年底,本钢决定从国外引进一条先进的薄板坯连铸连轧(FT SR)生产线,以补充原有常规 板坯连铸 热连轧 生产线品种、规格覆盖范围和产能的不足。

本钢在引进FT SR 时,该项技术正处于完善与发展的阶段。

是采用现有技术,保证快速达产,还是应用新的短流程工艺技术,在薄板坯连铸连轧生产线上生产高级别品种,本钢面临着选择。

本着既注重当今薄板坯连铸连轧的实际生产业绩,又考虑薄板坯连铸连轧生产技术的今后发展趋势的原则,经过对当前世界上薄板坯连铸连轧生产线的全面详细的比较,最终确定采用DM G 集团所提供的薄板坯连铸连轧技术(即达涅利的薄板坯连铸技术FTSC 、美国布里克蒙辊底式加热炉技术、日本三菱热连轧技术等),为本钢建设这条薄板坯连铸连轧生产线。

因此, 高强度、薄规格 成为本钢薄板坯连铸连轧生产线品种开发的工作重点。

薄板坯连铸连轧生产线从2005年5月全线投产后,本钢将工作重点放在品种开发上,并不断探索用薄铸坯连铸机生产特殊品种的产品。

从投产到
现在的生产实践来看,薄板坯连铸机可以生产常规板坯铸机所生产的大部分钢种,而且在质量上也不低于常规板坯铸机生产的铸坯。

结合薄板坯连铸连轧生产线的工艺特点和满足不同产品规格的需要,解决薄规格耐候钢产能不足的问题,本钢薄板坯连铸连轧生产线投产以来一直致力于SPA H 钢种的试验和开发,并取得了成功。

目前,本钢用薄板坯连铸机生产薄规格的耐候钢板已经具备一定的产量规模,为本钢创造了较大的经济效益。

1 主要化学成分设计及实际控制
根据薄板坯连铸机工艺特点和SPA H 钢种裂纹特性,主要调整了碳、硫两个主要成分,钢中碳含量应避开包晶反应区,降低硫含量减轻另一易产生裂纹的因素。

因此,SPA H 钢的主要化学成分设计与实际控制如表1所示。

由表1可见:1)碳含量控制在0 04%~0 06%之间,而常规铸机生产的SPA H 钢的碳含量在0 08%~0 12%之间;2)硫含量控制在较低的水平,而常规板坯铸机生产的标准S 0 025%,内控S 0 018%;3)其它主要成分,如铬、镍和铜等的控制水平与常规板坯连铸相同。

第2期李秉强等:本钢F T SC生产SP A H钢的工艺技术研究
表1 SPA H钢的主要化学成分(质量分数)设计与实际控制%
C P S Cr Ni Cu Al s
标准0 04~0 080 075~0 120 0 0180 45~0 850 12~0 350 25~0 45-
内控0 04~0 060 085~0 100 0 0120 50~0 700 18~0 240 25~0 350 01~0 04实际0 04~0 060 085~0 0950 004~0 0070 48~0 600 20~0 270 30~0 350 025~0 035
2 重点工序控制参数优化
2.1 转炉冶炼工艺优化
采用顶底复吹转炉冶炼,严禁二次吹炼,采用挡渣出钢,控制钢包顶渣厚度小于80mm。

出钢过程中进行钢包底吹氩操作。

2.2 LF炉精炼工艺优化
LF炉精炼该钢水优化的造渣方式,选择Al2O3 CaO SiO2的渣系,在合适的处理周期内,将钢水顶渣改质成具有最大脱硫能力和吸附夹杂能力的硅酸二钙组分的 预熔性白渣 。

预熔性白渣 是根据其表观颜色和组分含量(或碱度)来判定的,在室温条件下是致密的(灰)白色,其组分含量中 (FeO+MnO) 1%,该渣系的二元碱度为R= 6~9,其综合碱度R=2 5~3 5。

LF精炼SPA H钢水的钙处理,为进一步降低钢水中氧含量,降低浇钢过程中二次氧化物的生成量,对钢中的Al2O3进行变性生成低熔点的铝酸钙(如12CaO 7A l2O3等),减轻塞棒或浸入式水口堵塞,使浇钢顺畅。

该钢种的钙处理采用硅钙包芯线,钙处理的喂线过程控制好钢包底吹的流量和丝线的喂入速度,减弱钙的汽化喷溅,避免精炼好的钢水再次污染。

LF炉钙处理后的 软吹氩 。

由于SPA H钢浇注过程对裂纹非常敏感,且在薄板坯连铸机高速、强冷工艺特性下,则必须要求该钢水成分、温度的均匀性,且具有较高的纯净度。

充分的 软吹氩 可以增加氧化物和钙的接触概率使之变性,提高钢水的可浇性。

另外, 软吹氩 也可以使钢中的氧化夹杂物(大部分以Al2O3形式存在)充分上浮被顶渣吸收,使钢中的[T.O] 25 10-6,提高钢水的纯净度。

2.3 化学成分控制
薄板坯连铸具有高拉速、强冷却的特点,而SPA H钢在浇注过程中坯壳内收缩率较大。

因此,如果保护渣润滑与传热效果不好,再加上钢水可浇性差,就容易造成连铸漏钢。

钢水精炼是保证连铸生产连浇的关键环节之一,精炼工艺必须满足钢水可浇性好和洁净度高的要求。

总体上,钢的化学成分必须符合表1的要求。

其它主要成分要求如下。

(1)钢中的氧含量
现以钢中[T.O]值代表钢水洁净度,要求[T.O] 25 10-6。

(2)钢中的硫含量
在浇注过程中,钢中硫含量高易使坯壳产生裂纹,特别是在薄板坯连铸时的危害更大。

因此,薄板坯连铸钢水的硫含量要低,一般情况下[S] 0 008%。

(3)钢中[Ca]/[Al s]
[Ca]/[A l s]是夹杂物变性的重要控制指标,但不同钢种、不同厂家,这一指标的控制要求不尽相同。

根据本厂的经验,[Ca]/[Al s]控制在0 1左右比较合适。

2.4 温度制度控制
温度制度直接影响铸坯质量,如果钢水过热度过高,则铸坯中心偏析加重;而且由于结晶器弯月面初生坯壳不均匀性增加,出结晶器坯壳变薄,增加了裂纹漏钢概率。

如果钢水过热度偏低,则钢水流动性差,不利于保护渣的熔化和钢中夹杂物的去除;同时造成结晶器保护渣熔化不好,也加大了漏钢概率。

生产经验表明:SPA H钢的中间包钢水过热度定为25~30 为宜。

在薄板坯连铸生产SPA H钢初期,由于没有经验,为了避免因低温造成的浇注困难,有时过热度高达到60 ,中间包温度合格率仅为80%左右。

这给该钢种的顺利浇注带来困难,严重时造成漏钢事故。

2.5 结晶器保护渣性能的优化
SPA H钢种对裂纹非常敏感,对结晶器保护渣有特殊要求,合适的保护渣可以避开裂纹敏感区,使铸坯表面质量较好,不易出现纵裂或漏钢。

特别是当钢中Al2O3夹杂含量较高时,保护渣在吸附一定数量的Al2O3夹杂后,造成保护渣性能恶化,使其黏度和熔点增高,润滑性能下降,故要求保护渣应具有较强的吸附Al2O3夹杂的能力或对保护渣的性能不产生影响。

为此,在设计SPA H钢种保护渣时应重点考虑以下几个方面。

13
连 铸
(1)选用高黏度、高碱度的保护渣,但碱度过高保护渣吸收的能力反而下降,因此碱度控制在0 9~1 0较为适合。

同时要求保护渣在使用过程中具有良好的稳定性,浇注过程中吸附夹杂后保护渣性能变化较小。

(2)由于薄板坯连铸机拉速较高,要求熔渣能及时补充,故其液渣层控制相对较厚。

根据生产实践经验,控制熔渣层厚度为10~15mm 。

(3)合理控制保护渣耗量,高渣耗有利于对夹杂的吸收和稀释,同时高拉速也要求渣耗较高。

但渣耗过高易造成熔渣流入不均匀,从而影响结晶器与坯壳间传热均匀性。

2.6 连铸二冷水控制模型的优化
由于达涅利公司设计的薄板坯连铸机数量较少,在本钢薄板坯连铸机投产之前,由该公司设计的FT SC 薄板坯连铸机还没有一家批量生产SPA H 钢种,所以没有可借鉴的经验。

因此,如何确定合适的配水量,使这种表面裂纹比较敏感的钢种表面质量达到要求,是一个较大的难题。

本钢薄板坯连铸机投产以来,在SPA H 钢种的生产过程中积累了大量的生产数据,并对其进行整理分析,从中得到最佳的配水曲线,使铸坯既能满足温度要求,又能满足表面质量要求。

3 铸坯质量和板材的力学性能
3.1 铸坯质量
3.1.1 表面质量
图1为SPA H 钢生产初期时铸坯表面纵裂。

由于SPA H 钢表面裂纹比较敏感,在生产初期,这种纵裂现象在铸坯表面时常出现。

经过上述工艺参数调整后,铸坯表面的裂纹问题得到了有效的解决。

3.1.2 内部质量
图2(a)、(b)为SPA H 钢铸坯铸态组织。

由图2可见:薄板坯的凝固组织与常规板坯的组织近似,也呈现三个区域:细小等轴晶组成的表面激冷层、柱状晶区域、铸坯中心的等轴晶区,
区别在于薄板坯的
图1 SPA H 铸坯表面纵裂
图2 SPA H 铸坯铸态组织
表面激冷层和中心等轴晶区域比较窄,而柱状晶区域发达,但铸坯组织的晶粒比常规板坯更细小,更均匀。

3.2 板材的力学性能
表2为SPA H 板材的力学性能对比。

由表2可见:FTSC 铸坯经1880mm 机组轧制的板材的力学性能优于1700m m 热轧机组的板材力学性能,屈服强度平均低13M Pa,抗拉强度平均低32M Pa,延伸率平均高1.4%。

这一结果与化学成分调整有着直接密切的关系(也与包括轧制工艺等的调整有关)。

表2 SPA H 板材力学性能对比
屈服强度/M Pa
抗拉强度/M Pa 伸长率/%冷弯d =a FTSR 标准
范围 345
365~465 480480~540 2226 5~40合格
1880m m 轧制机组均值
397
498
34 4
1700m m 轧制机组
均值41053033
注:板厚为1 8~4 0mm,宽度为1100mm 和1200mm 。

4 结论
(1)本钢薄板坯连铸技术(FTSC)经过2年的生产实践,在SPA H 钢种的生产上取得了较大的
成绩,基本掌握了大批量生产SPA H 钢的工艺技术,为本钢今后在薄板坯连铸机上生产SPA H 钢种积累了宝贵的数据和成熟技术。

(2)通过重点工序控制参数优化(化学成分控制、温度制度、结晶器保护渣以及连铸二冷水等),FTSC 铸坯表面纵裂问题得到了有效解决。

(下转第23页)
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第2期刘 谦等:R12m弧形连铸机生产大截面特殊钢圆坯的工艺实践
5.4 外观尺寸
方、圆坯两用连铸机既要保证方坯的外形尺寸又要保证圆坯的对中和外形尺寸,难度较大。

为了保证圆坯的直径公差、椭圆度公差能控制在标准范围之内,拉矫机辊开槽的宽度、半径、拉矫机压力是很重要的因素。

通过不断的摸索、改进,连铸坯外形尺寸全部控制在标准范围以内。

6 结论
大截面特殊钢连铸圆坯,尤其是小弧半径连铸机生产 600mm超大截面特殊钢连铸圆坯难度很大。

兴澄特钢为满足市场需求,对原有小弧形方坯铸机的主要设备和工艺进行了改造和改进,以达到生产大截面及超大截面特殊钢连铸圆坯的目的。

通过几十万吨圆坯的生产实践证明,改造后的铸机和调整后的工艺完全能满足大截面及 600m m超大截面特殊钢连铸圆坯的生产,而且铸坯表面质量、内部质量、外形尺寸全部能满足客户要求。

同时,相对模铸坯及连铸方坯具有独特的优越性。

(上接第14页)
(3)FT SC铸坯铸态凝固组织与常规板坯的组织近似,但FT SC铸坯的表面激冷层和中心等轴晶区域比较窄而柱状晶区域发达,铸坯组织的晶粒比常规板坯更细小、更均匀。

(4)与常规1700mm热轧机组产品相比, FT SC铸坯经1880mm机组轧制的板材力学性能占优,其中屈服强度平均低13MPa,抗拉强度平均低32M Pa,伸长率平均高1 4%。

参考文献:
[1] 史寰兴.实用连铸冶金技术[M].北京:冶金工业出版社,
1998.
[2] 蔡开科,潘毓淳,赵家贵主编.连铸500问[M].北京:冶金工
业出版社,1994.
[3] 田乃媛.薄板坯连铸连轧[M].北京:冶金工业出版社,2004.
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