[發明專利]一種提高微合金鋼連鑄寬厚板坯表面質量的方法

在審

• 申請號: 202210447071.0
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114855064A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 李烈軍;許博;陳松軍;彭政務;張偉鵬;張鑫奎;黃思銘
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C33/06
• 分類號: C22C33/06;C21C7/00;C21C7/06;C21C7/10;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強

本發明公開了一種提高微合金鋼連鑄寬厚板坯表面質量的方法。通過合金成分優化提高微合金鋼連鑄寬厚板坯的表面質量，具體包括以下步驟：(1)在轉爐出鋼過程中，減少鋁鐵的用量；(2)在LF+RH精煉過程中，保持鋁渣球的使用量，但不再向鋼水中加入鋁線，使鋼水中鋁含量大幅降低；(3)在LF+RH精煉過程中，增加鋼水中鈦的含量；(4)在整個生產過程中，采用保護渣隔絕鋼水與空氣的接觸，并在RH精煉中加強脫氮，控制氮含量在0.006％以內。利用該方法生產的微合金鋼連鑄寬厚板坯，高溫塑性好，裂紋敏感性低，表面質量大幅改善。

技術領域

本發明涉及煉鋼的成分優化技術領域，具體是涉及一種提高微合金鋼連鑄寬厚板坯表面質量的方法。

背景技術

為改善鋼的各項性能，學者們提出了鋼的微合金化技術。在鋼中加入一種或者幾種合金元素，并且加入的合金元素總含量在0.20％以下，以此改善鋼的可焊接性、成型性、韌性及強度等性能。由于微合金化低合金鋼優異的韌性及較高的強度，被廣泛應用于石油管道、橋梁建設、交通運輸及機械制造等行業。

目前，低合金鋼的微合金化，主要是向鋼中加入Nb、Ti、V等合金元素，它們能和C、N強烈反應而形成化合物析出。Nb、Ti、V元素的化合物在奧氏體晶界處析出，抑制了奧氏體的長大，起到細晶強化的作用，同時，這些元素還能在鐵素體晶粒內或晶界處析出納米級析出物而阻礙位錯運動，起到沉淀強化的效果，這增加了鋼材的強度，但不降低鋼材的韌性。但微合金元素在高溫下晶界處的析出，破壞了晶界的連續性，增加了鑄坯的裂紋敏感性，降低其高溫塑性。

而Al元素在鋼中主要以AlO、AlN存在，而AlN析出相有明顯的棱角，它多呈四邊形、六邊形，或不規則形狀，尺寸較小。通常情況下，AlN在900℃左右析出，使奧氏體區延性大大降低，導致第三脆性變寬，波谷加深，所以它對鋼材的斷裂韌性有一定的負面影響。

Ti元素在鋼水中與碳、氮的結合能力比鈮、釩、鋁的能力強，在高溫下便會析出TiN相，降低鋼種的氮含量，起到固氮作用，這減少了Nb(C，N)、AlN在奧氏體晶界的析出，減少第三脆性區第二相析出的影響。同時，TiN對奧氏體晶界有釘扎作用，阻止奧氏體晶界的長大，細化奧氏體晶粒，減少裂紋產生的先決條件，從而提高鑄坯的高溫塑性。在溫度相對較低時，由于鈦的析出顆粒較大且分布零散，可作為鈮、釩等析出物的形核點，形成復合的碳氮化物，可減輕鈮Nb、釩V對鋼的高溫塑性的不良影響。

連鑄技術，即連續鑄鋼技術，相比于傳統的鑄造工藝，其可以連續生產出鑄坯，從而具有以下優點：(1)減少鑄造工序，縮短鑄造流程；(2)金屬的收得率提高；(3)降低能量消耗；(4)自動化程度不斷提高；(5)連鑄坯質量日益提高。運用連鑄技術生產微合金鋼，能極大發揮兩者的優勢。

但由于微合金元素在高溫下的析出，惡化了鑄坯的高溫熱塑性；寬厚板截面積大，湍流嚴重，溫度分布不均勻，鑄坯受力不均勻等原因，造成微合金鋼連鑄寬厚板坯存在嚴重的表面缺陷，產生嚴重的資源浪費，降低經濟效益。

專利《一種提高微合金鋼連鑄板坯表面質量的試驗方法》，利用Gleeble3800熱實驗機研究微合金鋼脆性溫區，為連鑄矯直溫度的指定提供了思路。但其只是從試驗的角度進行了連鑄工藝的模擬，而沒有進行實際生產試驗，也沒有從源頭改進連鑄坯裂紋的誕生。

發明內容

為了克服微合金元素對連鑄坯高溫塑性的不良影響，本發明目的是提供一種提高微合金鋼連鑄寬厚板坯表面質量的方法，利用該方法獲得的微合金鋼連鑄寬厚板坯的高溫塑性好，裂紋敏感性低，表面質量大幅改善。能夠降低企業的生產成本，穩定及提高了生產效率。

本發明的目的通過以下技術方案實現。

微合金鋼連鑄寬厚板坯的生產工藝流程為：鐵水預處理→轉爐煉鋼→LF+RH精煉→連鑄。一種提高微合金鋼連鑄寬厚板坯表面質量的方法，包括如下步驟：

(1)在轉爐出鋼過程中，減少鋁鐵的用量；