[發(fā)明專利]一種VN微合金鋼連鑄坯表面裂紋控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310056232.8
• 申請日: 2023-01-19
• 公開（公告）號: CN116213668A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐宗旭;黃健;張建平;范劉群;孫殿東;王勇;石鋒濤;馮丹竹
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18;B22D11/20;B22D11/22;B22D11/111;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/60;B22D11/117;B22D11/041
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 陶新亞

本發(fā)明涉及一種VN微合金鋼連鑄坯表面裂紋控制方法，采用立式連鑄機(jī)生產(chǎn)連鑄坯，并控制拉速、鋼包澆注時(shí)間、二冷區(qū)冷卻水量等工藝參數(shù)；采用立式連鑄機(jī)與傳統(tǒng)的弧形連鑄機(jī)相比，保證了夾雜物在凝固液芯中有充足的時(shí)間上浮去除，減少了夾雜物顆粒被凝固坯殼捕捉，提高了凝固坯殼的純凈度和均質(zhì)性，減少了由于AlN等液相析出類型夾雜所導(dǎo)致的鑄坯裂紋發(fā)生概率；另外，立式連鑄機(jī)不需要對鑄坯進(jìn)行矯直，與傳統(tǒng)弧形連鑄機(jī)相比，避免了矯直過程鑄坯坯殼承受變形應(yīng)力的問題，有效地避免了應(yīng)力性裂紋的發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及連鑄技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及VN微合金鋼連鑄坯表面裂紋控制方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的低合金高強(qiáng)鋼利用鈮微合金化，熱軋過程中通過形變誘導(dǎo)形成鈮的碳氮化物，能夠抑制再結(jié)晶形核的長大，并且需要更高的激活能使得鋼發(fā)生形核和長大，從而提高再結(jié)晶溫度。但在合金減量化、綠色制造的背景下，希望減少貴金屬鈮的加入，并且降低軋制溫度，減少能源消耗。利用釩氮微合金化，在再結(jié)晶區(qū)控軋過程中析出氮化釩，為鐵素體在奧氏體晶內(nèi)相變提供形核核心，析出的VN質(zhì)點(diǎn)具有釘扎作用，能夠有效阻止再結(jié)晶奧氏體晶粒長大，增加有效晶界長度，使得奧氏體晶內(nèi)、晶界均提供大量的鐵素體形核核心位置，實(shí)現(xiàn)相變后鐵素體晶粒細(xì)化，在提高強(qiáng)度的同時(shí)具有良好的韌性。與傳統(tǒng)的鈮微合金化鋼相比，釩氮(VN)微合金具有更低的微合金化成本、更低的加熱能耗和更優(yōu)異的鋼材綜合力學(xué)性能。

但是，釩氮微合金化低合金高強(qiáng)鋼鑄坯在奧氏體溫度區(qū)間凝固過程中非常緩慢地冷卻會引起VN沿奧氏體晶界沉淀，如果矯直時(shí)鑄坯邊角部溫度位于氮化物析出高峰溫度區(qū)，將會引起鋼的脆化。再加上振痕助長了角部橫裂紋的發(fā)生，矯直變形下鑄坯振痕波谷處更易產(chǎn)生裂紋。即使在慢速矯直情況下，也有可能造成晶界處結(jié)合力減弱，導(dǎo)致連鑄坯開裂。因此，釩氮微合金化鋼的連鑄坯邊角裂紋問題極大地限制了釩氮微合金化低合金高強(qiáng)鋼的工程應(yīng)用。

授權(quán)公告號為CN111996466B的中國發(fā)明專利公開了一種“V-N微合金鋼及V-N微合金化的無表面裂紋連鑄坯的生產(chǎn)方法”，其氮含量為0.011～0.2％、釩含量為0.1～0.4％。連鑄過程中通過低過熱度、低拉速以及弱水冷的方式實(shí)現(xiàn)鑄坯矯直區(qū)避免經(jīng)歷高溫脆性溫度區(qū)間。但在其氮含量范圍內(nèi)，VN的析出-溫度-時(shí)間曲線(PTT)會顯著向左移動，導(dǎo)致在850～900℃的矯直溫度區(qū)間，短時(shí)間內(nèi)會有大量的VN沿奧氏體晶界析出，即使在低拉速的矯直變形情況下也會導(dǎo)致鑄坯邊角部開裂。

授權(quán)公告號為CN107866538B的中國發(fā)明專利公開了“一種含釩含氮微合金化包晶鋼的方坯連鑄生產(chǎn)方法”，采用弧形方坯連鑄機(jī)生產(chǎn)釩含量0.05～010％、氮含量0.006～0.012％的微合金包晶鋼。通過優(yōu)化結(jié)晶器軟水、二冷配水，提高鑄坯表面溫度，避開鑄坯表面塑性溫度低谷溫度。該方法雖然能避開VN析出高峰溫度，但冷卻強(qiáng)度降低和拉速下降必然導(dǎo)致鑄坯表面高溫區(qū)停留時(shí)間的延長，仍會導(dǎo)致VN的大量析出，在此情況下矯直變形仍可能導(dǎo)致鑄坯表面裂紋。

授權(quán)公告號為CN100457327C的中國發(fā)明專利公開了一種“含釩高氮高強(qiáng)耐候鋼連鑄坯網(wǎng)狀裂紋控制方法”，高強(qiáng)耐候鋼連鑄坯的氮含量為0.01～0.03％、釩含量為0.02～0.15％。通過設(shè)定結(jié)晶器寬面和窄面冷卻水量、鑄機(jī)拉速，提高坯殼表面溫度至1050～1120℃，振動頻率110～130Hz、減少保護(hù)渣中CaO配比、減少二冷段鑄坯冷卻水用量的方法消除鑄坯網(wǎng)狀裂紋。該方法沒有考慮到在0.01～0.03％的氮含量下液態(tài)鋼液會析出大量的高熔點(diǎn)AlN夾雜，AlN夾雜由于重力作用會在鑄坯內(nèi)弧側(cè)富集，當(dāng)坯殼溫度在1050～1120℃范圍內(nèi)進(jìn)行矯直時(shí)，坯殼強(qiáng)度不足，AlN夾雜在坯殼表面富集會造成漏鋼隱患。