專利名稱：一種供管坯高鉻含n雙相不銹鋼連鑄小方坯的生產方法
技術領域：
本發明涉及不銹鋼冶煉與澆鑄方法，尤其是指一種供管坯高鉻含N雙相不銹鋼連 鑄小方坯的生產方法。
背景技術：
連鑄坯按斷面可分為板坯、大方坯、小方坯、圓坯、異型坯等，其中小方坯生產的鑄 坯，主要供軋制成棒材、線材、型鋼、扁鋼、管材等品種。不銹鋼是常見的合金鋼，從金相組織 來看，一般可分為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和雙相不銹鋼；雙相不銹鋼 以其優良的耐腐蝕、高強度和易于加工制造等優異性能，在諸多領域中替代奧氏體不銹鋼， 市場前景十分廣闊。00Cr22Ni5Mo3N屬超低碳、高鉻氮合金化的a + Y雙相不銹鋼，具有耐蝕食性好、 焊接性能好、焊后不易產生a相等的特點，特別適用于制造各種工業熱交換器，在尿素、 油、氣井開發，以及醋酸、磷酸等生產中均獲得應用。由于，雙相鋼生產中，存在凝固中相比例控制和易產生皮下氣泡、偏析等難題，而 管坯用材對夾雜物和材質的均勻度要求極高，如果所供坯料出現一些顯微缺陷諸如夾雜 物、偏析、皮下氣泡等，極易在穿管中出現裂紋、分層等質量缺陷。由此可見，雙相鋼管對連 鑄供坯要求極為嚴格。一般生產雙相鋼以模鑄方法居多，并且也存在諸如易產生皮下氣泡、中心疏松、收 縮嚴重等缺陷，它多通過提高壓縮比來彌補模鑄錠的內材質量缺陷。小方坯是指斷面尺寸< 180X 180mm2的連鑄坯，這種小斷面尺寸的連續鑄鋼，生產 條件完全不同，連鑄由于它斷面小，決定了它的壓縮比是有限的，它的內材質量的均勻性、 中心疏松、偏析和縮孔的控制極為重要。小方坯連鑄由于斷面小，拉速較快，因此它的凝固速度和凝固組織、相比例成份的 精確控制更難。而且生產中，由于斷面小，小時生產能力較小，每爐鋼的澆鑄時間較長，無 論是鋼包還是中間包的溫降損失都較大，整個生產和連鑄坯的質量較難穩定控制。而雙相 不銹鋼的高溫熱態系數與普通碳鋼截然不同，導熱慢、線收縮量大、高合金鋼的成份偏析較 大、相比例在整個凝固過程中的控制非常困難。由于以上一些因素，供管坯高鉻含N雙相不銹鋼小方坯連鑄類似生產報導極少， 也無法查到有類似的生產專利技術。因此，開發一種含N雙相不銹鋼小方坯連鑄的生產方 式，對于供管坯的原料提供來說，具有重要的意義。中國專利公開號CN1563463公開了 “含N雙相不銹鋼的冶煉生產方法”，其采用的 澆鑄生產是模鑄，未能實現小方坯連鑄的生產。

發明內容
本發明的目的是開發一種供管坯含N雙相不銹鋼連鑄小方坯的生產方法，通過對 鋼種成份控制、連鑄過程參數的綜合調整，提高生產效率，降低成本，滿足用戶要求和市場需求。本發明的技術方案是，用“電弧爐熔化鋼液+A0D爐冶煉+小方坯連鑄”的方式，通 過對鋼種成份控制、連鑄過程參數的綜合調整，以部分取代模鑄，提高生產效率，降低成本， 滿足用戶要求和市場需求。具體地，本發明的供管坯高鉻含N雙相不銹鋼連鑄小方坯的生產方法，其包括如 下步驟，1)冶煉，電弧爐熔化鋼液+A0D爐；在A0D爐內冶煉出含N雙相不銹鋼鋼液，其成 分重量百分比為:C ( 0. 030%, Si ( 1. 00%,Mn ( 2. 00%, Cr 21. 0 23. 0%,Ni 5. 0 6. 5%, Mo 2. 75 3. 50%, N 0. 120 0. 200%, P ( 0. 030% ；S ( 0. 020%，其余為 Fe 和 雜質元素；吊包前加入硼鐵，0. 2 0. 3kg/噸鋼，吊包溫度為1530°C 1540°C ；2)連鑄，過熱度控制20°C 45°C，拉速1. 2m/min 2. Om/min ；結晶器保護渣要 求堿度1. 10 1. 20，熔點溫度1130°C 1140°C，黏度3. 2 3. 5dpa. S ；連鑄過程采用 電磁攪拌，結晶器電磁攪拌+凝固末端電磁攪拌控制方式；其中，結晶器電磁攪拌的電流強 度290 320A/頻率4Hz或5Hz ；凝固末端電磁攪拌的電流強度140 160A/頻率12Hz 15Hz ；3)冷卻，采用動態變比水量的控制，對應拉速1. 2m/min 2. Om/min,比水量為 0.35 0. 39L/kg。進一步，方坯斷面160X 160mm，對應拉速1. 2m/min 1. 7m/min ；方坯斷面 140 X 140mm，對應拉速 1. 4m/min 1. 9m/min。在本發明中，成份和溫度的內部控制為必要技術措施，其作用是成份是鑄坯內部 微觀組織雙相比例的基礎，微量元素B的微合金化，有助于提高連鑄坯的穿管性能澆鑄中 過熱度的合理控制，是必不可少的環節，決定了初始凝固質量的控制，為管坯質量提供良好 的穿孔鑄坯質量。在本發明中溫度和拉速的控制，體現出雙相鋼與一般奧氏體不銹鋼不同的控制， 它是有效保證連鑄坯質量必要技術措施。雙相鋼拉速控制原則該鋼種同樣的過熱度，拉速 應比奧氏體不銹鋼慢5% 10%，在該拉速控制值下，才能保證凝固組織性能；在本發明中結晶器保護渣指標，是保證獲得良好的連鑄坯表面質量，保證澆鑄順 利的基礎；本發明連鑄過程采用電磁攪拌，可以抑制皮下氣泡、減少偏析和擴大等軸晶。因為 含N不銹鋼，質量控制難度較大。采用電磁攪拌能夠確保良好的連鑄坯內部質量。含N鋼 容易產生皮下氣泡，選用結晶器電磁攪拌強度應超過不含氮的不銹鋼。結晶器電磁攪拌+ 凝固末端電磁攪拌控制方式有助于抑制皮下氣泡和獲得期望的凝固組織。在本發明中冷卻強度控制的意義為了合理控制雙相不銹鋼的冷卻速度，減少偏 析，獲得較為理想的鐵素體和奧氏體雙相比例，必須嚴格控制冷卻強度，在生產過程波動 (溫度、拉速變化)狀態下，也必須保證凝固組織質量。一般的小方坯二冷配水工藝采用 比例配水法，因此冷卻水流量隨著拉速增加而增加，由于增加比例一致，所以常用的比水量 (比水量在單位時間內消耗的冷卻水量與通過二次冷卻區的鑄坯重量的比值)是固定的。 由于雙相鋼相比例控制的特殊要求，為了補償拉速提高時，熱傳導效率的下降，本發明采用 動態變比水量控制，當拉速從1. 2m/min 2. Om/min,比水量相應的從0. 35 0. 39L/kg。
本發明鋼種動態變比水量控制是獨創動態變比水量的控制即采用實際水量
=Q+ e ( e為拉速補償值，在拉速增大時使用)的補償控制。采用動態變比水量的原因在 于通過二冷區的連鑄坯冷卻只有50 60%是通過噴水冷卻，還有其它部分是通過輻射、 對流等方式傳熱，拉速快時，鑄坯通過二冷區的時間縮短，輻射傳熱等的熱量傳遞值就會減 小，需要提高水冷部分的作用效果來補償。因此，在拉速加快時，本發明添加了部分補償水 量，來達到冷卻平衡。本發明的有益效果和現有技術相比，本發明具有下列優點(1)生產操作簡單。(2)可穩定控制連鑄坯的質量，滿足雙相不銹鋼材的供坯要求。(3)針對含N雙相不銹鋼澆鑄中普遍存在的容易出現皮下氣孔的缺陷，本發明可 徹底抑制。(4)大大提高了雙相不銹鋼澆鑄的收得率和質量的穩定性。(5)能有效的將連鑄坯的相比例控制在合適的范圍內。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。在實施例中，生產1爐00Cr22Ni5Mo3N牌號的含N雙相不銹鋼其工藝流程是60噸 交流電弧爐熔化初煉一60噸A0D熔煉一60噸LF精煉爐調整一三機三流160 X 160mm斷面 小方坯連鑄機澆鑄一連鑄小方坯軋制穿管。第一步，電弧爐(浙青爐襯)熔化初煉，在A0D爐進行不銹鋼鋼液的熔煉。出鋼LF 調整，起吊成分:C 0. 025% ；Si 0. 37% ；Mn 0. 75% ；Cr 22. 45% ；Ni 5. 51% ；Mo 3. 09% ； P 0. 018% ；S 0. 005% ；N 0. 150% ；吊包前加入 12Kg 硼鐵。起吊溫度1538°C。第二步，中間包烘烤內壁溫度1135°C。調出預設的工藝卡參數。大包開澆，中間 包重量4噸時，添加不銹鋼覆蓋劑和MgO質中間包覆蓋劑保溫。中間包重量6. 5噸時，測溫 1503°C，中間包開澆。開澆采用自動開澆控制，2分鐘后三流轉入正常澆鑄模式。開澆后，即 使用結晶器保護渣堿度1. 15，熔點溫度1134°C，黏度3. 3dpa. S ；第三步，澆鑄，(1)開啟電磁攪拌，采用結晶器電磁攪拌(旋轉磁場型電流強度300A/頻率4Hz) + 末端電磁攪拌(旋轉磁場型電流強度150A/頻率15Hz)。(2)開澆拉速1. 2m/min,脫錠后，根據中間包測溫溫度控制拉速，中間包測溫 1496°C，拉速1. 3m/min, 二冷比水量0. 354L/kg ；20分鐘后中間包測溫1488°C，拉速1. 4m/ min, 二冷比水量0. 355L/kg ；50分鐘后中間包測溫1478 °C，拉速1. 6m/min, 二冷比水量 0. 37L/kg ；60分鐘后中間包測溫1474°C，拉速1. 7m/min，二冷比水量0. 380L/kg ；(3)大包澆畢，中間包小于10噸時開始尾坯優化操作，合理控制廢坯數量。本發明具有生產操作工藝簡單、澆鑄質量穩定、過程控制穩定可靠、人為干擾 少、大大提高了鋼水收得率和質量穩定性。實施本發明生產出的超低碳含N雙相不銹鋼 00Cr22Ni5Mo3N，其化學成分完全滿足要求，鋼液冶金質量高，生產出的連鑄坯供軋制穿管 成品，性能完全符合用戶的質量標準要求。
權利要求
一種供管坯高鉻含N雙相不銹鋼連鑄小方坯的生產方法，其包括如下步驟，1)冶煉，電弧爐熔化鋼液+AOD爐；在AOD爐內冶煉出含N雙相不銹鋼鋼液，其成分重量百分比為C≤0.030％，Si≤1.00％，Mn≤2.00％，Cr21.0～23.0％，Ni5.0～6.5％，Mo2.75～3.50％，N0.120～0.200％，P≤0.030％；S≤0.020％，其余為Fe和雜質元素；吊包前加入硼鐵，0.2～0.3kg/噸鋼，吊包溫度為1530℃～1540℃；2)連鑄，過熱度控制20℃～45℃，拉速1.2m/min～2.0m/min；結晶器保護渣要求堿度1.10～1.20，熔點溫度1130℃～1140℃，黏度3.2～3.5dpa.S；連鑄過程采用電磁攪拌，結晶器電磁攪拌+凝固末端電磁攪拌控制方式；其中，結晶器電磁攪拌的電流強度290～320A/頻率4Hz或5Hz；凝固末端電磁攪拌的電流強度140～160A/頻率12Hz～15Hz；3)冷卻，采用動態變比水量的控制，對應拉速1.2m/min～2.0m/min，比水量為0.35～0.39L/kg。
2.如權利要求1所述的供管坯高鉻含N雙相不銹鋼連鑄小方坯的生產方法，其特征是， 方坯斷面160X 160mm，對應拉速1. 2m/min 1. 7m/min ；方坯斷面140X 140mm，對應拉速1.4m/min 1. 9m/min。
全文摘要
一種供管坯高鉻含N雙相不銹鋼連鑄小方坯的生產方法，其包括如下步驟，1)冶煉，電弧爐熔化鋼液+AOD爐；在AOD爐內冶煉出含N雙相不銹鋼鋼液，其鋼水的成分重量百分比為C≤0.030％；Si≤1.00％；Mn≤2.00％；Cr21.0-23.0％；Ni5.0-6.5％；Mo2.75-3.50％；N0.120-0.200％；P≤0.030％；S≤0.020％；其余為Fe和雜質元素；2)連鑄，吊包溫度為1530℃～1540℃，過熱度控制20℃～45℃，拉速1.2m/min～2.0m/min；連鑄過程采用結晶器電磁攪拌+凝固末端電磁攪拌控制方式；3)冷卻，采用動態變比水量的控制，拉速1.2m/min～2.0m/min，比水量為0.35～0.39L/kg。
文檔編號C21C5/52GK101876024SQ20091005054
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者莊偉 , 羅曉青, 陳家昶, 黃建興 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司