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    管线钢连铸工艺研究报告 .docx

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    管线钢连铸工艺研究报告 .docx

    精品名师归纳总结EAF-CSP流程 Nb 微合金化管线钢的连铸工艺讨论苏东 庄汉洲高吉利 王进步 李亚平洪兵雄沈训良<广钢集团技术中心 CSP应用技术讨论所 , 广州珠江钢铁有限责任公司)摘 要基于珠钢采纳 Nb 微合金化技术胜利的开发了管线钢X52 和 X56 的事实,本文结合CSP薄板坯连铸工艺特点,探究出了一套适合含Nb 钢薄板坯连铸的浇注温度制度、结晶器爱护渣、连铸拉速和结晶器热流密度匹配及二次冷却曲线等工艺掌握技术。关键词 Nb 微合金化 ,管线钢 ,连铸工艺.RESEARCHOFCONTINUOUSCASTINGPROCESSFORNBMICROALLOYEDSTEEL OF PIPE LINE STEELSU Dong ZHUANG Hanzhou GAO Jixiang WANG Jinbu LI Yaping HONG Binxiong SHEN Xunliang CSP Applying Technology Research Institute of GISE,Zhujiang Iron&Steel Co,Ltd)ABSTRACTBased on the fact that ZIS succeed in manufacturing X52 and X56 pipe line steel by means ofNb Micro-alloyingtechnology,thispapercombinedwiththetechnicalcharacteristicofTSCR and investigatedaseriesoftechnologytocontrolthinslabcontinuouscastingforNb-bearing steel,such as the schedules of the temperature、mold casting powder、matching slab withdrawing andHeat Flux Density and the selection of second cooling curve etc.KERWORDNSbmicroalloyed ,pipe line steel ,continuouscastingprocess0 前言随着钢铁市场竞争的日益猛烈, 各厂家纷纷向着低成本、高效化方向进展。钢中加入微合金元素后,钢的性能得到大幅度提高, 而合金化成本增加不大, 因而 Nb、V、Ti微合金化技术在钢铁生产中应用不断扩大 , 特殊在低合金高强度钢方面。珠钢采纳微合金化技术在EAF-CSP流程上作为开发高强度钢的思路。利用 EAF-CSP 短流程生产 X52 和 X56 管线钢是国内冶金业的一个新课题,缘由在于薄板坯连铸连轧工艺与传统的厚板坯连轧工艺在冶金学上有根本的区分。对于CSP 薄板坯连铸工艺而言,采纳Nb 微合金化技术开发裂纹敏锐系数高的X52 和 X56 管线钢,讨论连铸工序浇注温度制度、结晶器爱护渣、连铸拉速和结晶器热流密度匹配及二次冷却曲线的选取等工艺掌握技术问题具有重要的意义。1珠钢 CSP连铸机主要工艺参数表1CSP连铸机主要工艺参数流数2 流, SMS 公司制造 .类型结晶器长度立弯式1100mm铸坯厚度50 / 60mm铸坯宽度CSP连铸机拉坯速度10001380mm3.5 6.0m/min冶金长度6340mm引锭杆刚性引锭杆拉矫机三辊拉矫装置出坯温度950 1050液芯压下LCR仅 2 号连铸机可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电磁制动EMBr仅 2 号连铸机2 Nb微合金化 X52 和 X56 管线钢成分掌握依据国际通用埋弧焊管用钢板的交货技术标准,同时参照美国石油学会管线钢管规范标准<即 API) ,设计了 X52 和 X56 管线钢内控化学成分。表 2 试制 X52 和 X56 管线钢内控化学成分<wt%)元素CSiMnPSNb+V+TiCeqPcm含量0.090.301.500.0200.006 0.150.40 0.203 连铸工艺讨论3.1 浇注温度制度的制定浇注温度过高简单使中心偏析加重,结晶器弯月面初生坯壳不匀称性增加,出结晶器坯壳变薄从而增加裂纹产生甚至拉漏的机会。由于钢包热缺失大, 用低浇注温度长时间浇注有困难, 同时钢水流淌性差、爱护渣熔化不好。为此Nb 微合金化管线钢铸坯生产采纳20 30中包钢水过热度掌握,有助于削减操作难度,也有效防止浇注过程漏钢,获得良好的铸坯表面质量。1钢水液相线温度是确定浇注温度的基础,它取决于钢水中所含元素的性质和含量。由X52 和 X56管线钢内控化学成分,依据体会公式:Tl =1536-78C%+7.6Si%+4.9Mn%+34P%+30S%+5Cu%+3.1Ni%+2Mo%+2V%+1.3Cr%+18Ti%>2可运算出 X52 钢水液相线温度为1521 ,X56 为 1523。由此可以确定管线钢精炼出钢温度T 出<上台温度):T 出 = T l +T浇+T过程 式中: Tl 钢水液相线温度T 浇 钢水过热度T 过程 从出钢到开头浇注时的过程温降由上式,T 浇, T 过程 按 30和2040左右掌握,就T 出 可运算得1571 1591和1573 1593。下表 3 列出了在试验生产时2#连铸机浇铸的 Nb 微合金 X52 和 X56 管线钢钢水温度和结晶器热流参数。表 3试制的 Nb 微合金 X52 和 X56 管线钢浇注温度工艺参数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结钢种炉号拉速热流密度TD 温度<)过热度 <)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结mmin2MW m上台140t120t80t40t140t120t80t40t平均1040733103.6 4.22.3 1.31584154315561551154222353021272041253904.32.3 1.71578154315541551154522333024272041253804.32.24 1.71578154315481551154922273028271050438104.22.51 1.721579155315511544154831292226272050617104.32.6 1.5157715571549154715453527252327.52050617204.32.6 1.7157815461549154615472427242525X52X56从表中可以看出,6 炉试验钢上台温度掌握在1577 1584之间,中包钢水平均过热度维护在2527.5 之间,试验生产状况说明,所制定的浇注温度制度是相宜的,为试验钢连铸顺行奠定了良好的基础。3.2 结晶器爱护渣的选用薄板坯连铸具有拉坯速度快、结晶器传热速度快、结晶器液面体积小、液面波动大等工艺特点,因此对结晶器爱护渣要求在较高拉速或拉速变化较大的情形下,仍能维护足够渣耗,液渣层保持良好的状可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3态,以防止粘结和拉漏。针对 CSP连铸工艺条件,需要低粘度、高熔化速度等性能的结晶器爱护渣,确保流入结晶器与铸坯的爱护渣量改善铸坯的传热条件。试制Nb 微合金 X52 和 X56管线钢采纳具有上述特点的 XCZ-2A 型号结晶器爱护渣,其理化性能如表4 所示。工程指标工程指标工程指标BaS0.93F4.92 %粘度 1300 >1.6 泊SiO230.95 %C 全5.26 %半球温度1012 CaO31.07 %Fe2O30.67 %流淌温度MgO3.99 %H2O0.3 %熔速27Al 2O33.5 %Na2O8.4 %容重0.67 g cm表 4XCZ-2A型号结晶器爱护渣理化性能3从工业生产试验浇注曲线<见图 1)可看出,结晶器热流密度值随拉速变化而表现出较稳固的水平, 浇注过程稳固、传热和润滑较好、连铸坯表面质量良好,未发觉纵裂。试验结果说明,熔速较快、粘度较低的 XCZ-2A型号结晶器爱护渣能满意Nb 微合金化 X52 和 X56 管线钢工业生产要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.3 连铸拉速和结晶器热流密度匹配图 1试验浇注曲线可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为了实现浇铸保持稳固顺行,拉坯速度也经常受到结晶器四边的冷却强度的制约。CSP薄板坯连铸结晶器四边的冷却强度分别用宽边热流密度和窄边热流密度来表示。用比率Ratio表示窄边热流密度与宽边热流密度之比值。结晶器热流密度及比率Ratio是浇铸状态的重要参数,它反映了铸坯的初期凝固情况,对判定爱护渣的性能变化、钢水的质量、浇铸的状态等情形有重要的参考价值,特殊是比率Ratio 。试制 Nb 微合金钢采纳窄边热流密度与宽边热流密度之比值Ratio 0.57 0.76 ,从上表 3 可看出,浇注22X52 管线钢时结晶器宽边热流密度为2.24 2.3MW/m,窄边热流密度为1.3 1.7MW/m,浇注 X56 管线钢22时结晶器宽边热流密度为2.51 2.6MW/m,窄边热流密度为1.5 1.72MW/m,基本上可保证较高的拉速下浇铸保持稳固顺行。依据试验钢的化学成分范畴,通过THERMO-CALC热力学软件可以运算出NbC,N>析出量与温度的关可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4系。图 2 给出了一个运算实例 ,由图可见, NbC,N>从 1080开头析出,随着温度的降低, NbC,N>的析出量增加 。图 2NbC,N>析出量与温度的关系由上图 2 可知,为防止含 Nb 钢铸坯在矫直时产生横裂纹,在矫直前铸坯表面温度应高于 1080,这要求应有适当高的钢水过热度和拉坯速度。但留意浇注温度不能太高,过高简单使中心偏析加重,结晶器弯月面初生坯壳不匀称性增强,也增加裂纹产生甚至拉漏的机会。依据薄板坯连铸的生产实践和Nb 微合金化技术特点,当中包钢水过热度在 20 30范畴和比值 Ratio 0.57 0.76 时, Nb 微合金化 X52、X56 管线钢拉速掌握在 4.0 4.6 m min 是合理可行的。3.4 二次冷却曲线的选取依据含 Nb 钢种特点和拉速大小,采纳合理的冷却强度掌握凝固过程以满意工艺要求。Nb 微合金化钢二次冷却工艺的掌握要求如下: 冷却效率高,以加速热量的传递。喷水量合适,使铸坯表面温度分布匀称。 铸坯在矫直前尽可能完全凝固。5 矫直时铸坯表面温度应掌握在950以上。 有良好的铸坯表面和内部质量。二冷工艺一共有由弱至强1# 5#共 5 条冷却曲线,为了保证铸坯的凝固质量和矫直时铸坯表面温度达到足够高的温度, Nb 微合金钢在 2#连铸机浇铸时采纳2#冷却曲线,曲线各区冷却水量如表5 所示:表 52#连铸机 2#冷却曲线各区冷却水量Static Cooling CurveSC2m3/hThickness60 mmCasting Speed m/min>0.01.02.03.04.05.06.01.0Spray Ring12.012.013.214.415.616.818.02.0Seg 1Rows 2-412.012.013.214.415.616.818.03.0Seg 1Rows 5-1226.426.426.426.429.938.447.23.112.012.013.214.415.616.818.03.212.012.013.214.415.616.818.0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.0Seg 2Rows 12-2122.822.822.834.746.758.670.74.112.012.013.214.415.616.818.04.24.64.64.66.59.011.614.25.0Seg 3Rows 22-3122.822.822.834.746.758.670.75.14.64.64.66.59.011.614.25.24.64.64.66.59.011.614.22#冷却曲线属偏弱冷曲线,多炉次的试验结果说明,对于有较强热裂倾向的Nb 微合金钢,在 2#连铸机连铸二次冷却工艺选取2#冷却曲线是合适的。4 连铸工艺成效分析珠钢先后进行了多炉次、多种规格的工业性生产试验,试验钢铸坯表面质量良好,未显现过横、纵裂纹缺陷,基本上实现了铸坯无缺陷要求。利用60mm厚度铸坯试制胜利了组织匀称细化的7.1 11mm厚度× 1020mm宽度的 X52 和 9.6mm厚度× 1020mm宽度 X56 管线钢。在工业性试制中,对铸坯出坯样进行在线剪切并水冷,对铸坯低倍组织、枝晶特点和原始奥氏体粒度等进行了检验分析。经过低倍分析说明,出坯后薄板坯铸坯的心部、1/4处和边部的组织没有明显的差异,说明沿整个铸坯截面的原始组织比较匀称,三个部位均表现出表层急冷细晶层和心部等轴晶区少,铸造枝晶相对发达,甚至贯穿整个铸坯厚度截面的薄板坯铸造组织结构特点,但铸坯仍存在中心偏析。6文献 说明,这种中心偏析在薄板坯连铸上是难以排除的,正是由于结晶器末端的芯部始终不能完全凝固,而在铸坯凝固末端尚未凝固钢液的流淌就是中心偏析产生的根源。仍可以通过液芯轻压下、二冷工艺控制等措施进一步改善。经过微观组织分析<见图 3),样品的室温组织以等轴铁素体淬火组织为主。由此可见,薄板坯连铸凝固速度快,二次枝晶间距细小,薄板坯铸态组织匀称,其偏析与疏松等内部质量缺陷的发生程度远小于传统板坯连铸机。珠钢的X52 和 X56 管线钢热轧板卷表面质量、力学和工艺性能检验合格。试验钢热轧板卷冲击韧性、金相组织和非金属夹杂物经北京钢铁讨论总院分析和评定,各项性能符合X52 和 X56 管线钢技术条件要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5 结论图 3. 样品微观组织分析 <左:铸坯表面。中:铸坯厚度1/4 处。右 :铸坯心部)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1) 结合 Nb 微合金元素在CSP 流程中新的物理冶金特点,通过薄板坯连铸生产所需最优化浇注温度制度、结晶器爱护渣、连铸拉速和结晶器热流密度匹配及二次冷却曲线等一系列连铸工艺掌握技术,珠钢胜利的试制了铸态组织匀称的60mm厚度含 Nb 钢薄板坯。2) X52 和 X56 管线钢钢水液相线温度分别为1521 和 1523,中包钢水的过热度掌握在20 30较为合理,出钢温度掌握在1571 1591和 15731593范畴内。3) 选用熔速较快、粘度较低的XCZ-2A型号结晶器爱护渣,能满意Nb 微合金化 X52 和 X56 管线钢工业生产要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4) 当中包钢水过热度在20 30范畴和比值Ratio 0.57 0.76时, Nb 微合金化管线钢连铸拉速掌握在 4.0 4.6 m min 比较合理。5) 试验结果说明,对于有较强热裂倾向的Nb 微合金钢,在 2#连铸机二次冷却选取属偏弱冷曲线的2#冷却曲线是合适的。6 参考文献1 史宸兴 主编. 有用连铸冶金技术 . 北京:冶金工业出版社, 1998.302 顾武安等 . 攀钢:攀钢 X52 管线钢连铸工艺 . 钢铁钒钛 ,1997, 第 3 期,第 18 卷3 杨晓江等 .FTSC 工艺薄板坯连铸 SS400钢结晶器爱护渣的讨论与应用. 钢铁.2004.9,第 39 卷4 电炉 CSP流程 Nb-Ti 微合金化 X52 管线钢工艺技术讨论与产品开发讨论报告 内部资料 >23 页5 刘永龙等 . 舞钢: Nb 微合金化钢的连铸工艺讨论. 宽厚板 ,2002, 第 4 期,第 8 卷6 王雅贞、张岩和刘术国编著. 连续铸钢工艺及设备. 北京:冶金工业出版社, 2003.225可编辑资料 - - - 欢迎下载

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