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1、个人资料整理仅限学习使用EAF-CSP流程 Nb微合金化管线钢的连铸工艺研究苏东庄汉洲高吉祥 王进步 李亚平洪兵雄沈训良广钢集团技术中心CSP应用技术研究所 , 广州珠江钢铁有限责任公司）摘要基于珠钢采用Nb 微合金化技术成功地开发了管线钢X52 和 X56 的事实，本文结合CSP薄板坯连铸工艺特点，探索出了一套适合含Nb 钢薄板坯连铸的浇注温度制度、结晶器保护渣、连铸拉速和结晶器热流密度匹配及二次冷却曲线等工艺控制技术。关键词 Nb 微合金化 , 管线钢 , 连铸工艺. RESEARCHOFCONTINUOUSCASTINGPROCESSFORNBMICROALLOYEDSTEELOF PI
2、PE LINE STEEL SU 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）ABSTRACT Based on the fact that ZIS succeed in manufacturing X52 and X56 pipe line steel by means of Nb Micro-alloying techn
3、ology, this paper combined with the technical characteristic of TSCR and investigated a series of technology to control thin slab continuous casting for Nb-bearing steel,such as the schedules of the temperature、mold casting powder、matching slab withdrawing and Heat Flux Density and the selection of
4、second cooling curve etc. KERWORDSNbmicroalloyed ,pipe line steel ,continuouscastingprocess0 前言随着钢铁市场竞争的日益剧烈, 各厂家纷纷向着低成本、高效化方向发展。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 , 尤其在低合金高强度钢方面。珠钢采用微合金化技术在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，原因在于薄板坯连铸连轧工艺与传统的
5、厚板坯连轧工艺在冶金学上有根本的区别。对于CSP 薄板坯连铸工艺而言，采用Nb 微合金化技术开发裂纹敏感系数高的X52 和 X56 管线钢，研究连铸工序浇注温度制度、结晶器保护渣、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控制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 1 CSP 连铸机主要工艺参数CSP连铸机流数2 流， SMS 公司制造 . 类型立弯式结晶器长度1100mm 铸坯厚度50 / 60mm 铸坯宽度10001380mm 拉坯速度3.5 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9501050液芯压下 LCR
6、仅 2 号连铸机精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用电磁制动 EMBr 仅 2 号连铸机2 Nb 微合金化X52和 X56 管线钢成分控制根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可计算出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2上台温度）：T出= Tl+T浇+T过程式中： Tl 钢水液相线温度T浇钢水
7、过热度T过程从出钢到开始浇注时的过程温降由上式，T浇，T过程按 30和2040左右控制，则T出可计算得1571 1591和15731593。下表3 列出了在实验生产时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钢种炉号拉速m min 热流密度MW m2TD温度 ）过热度 1.6 泊SiO230.95 % C全5.26 % 半球温度1012 CaO 31.07 % Fe2O30.67 % 流动温度MgO 3.99 % H2O 0.3 % 熔速27 Al2O33.5 % Na2O 8.4 %
8、容重0.67 gcm3从工业生产实验浇注曲线析出量与温度的关精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用系。图2 给出了一个计算实例4，由图可见，Nb(C,N从 1080开始析出，随着温度的降低，Nb(C,N的析出量增加。图 2 Nb(C,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。但注意浇注温度不能太高，过高容易使中心偏析加重，结晶器弯月面初生坯壳不均匀性增强，也增加裂纹产生甚至拉漏的机会。根据
9、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2030范围和比值Ratio 0.57 0.76 时， Nb微合金化X52、X56 管线钢拉速控制在4.0 4.6 m min 是合理可行的。3.4 二次冷却曲线的选取根据含 Nb钢种特点和拉速大小，采用合理的冷却强度控制凝固过程以满足工艺要求。Nb微合金化钢二次冷却工艺的控制要求如下: 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均匀； 铸坯在矫直前尽可能完全凝固； 矫直时铸坯表面温度应控制在950以上5； 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
10、直时铸坯表面温度达到足够高的温度，Nb微合金钢在2#连铸机浇铸时采用2#冷却曲线，曲线各区冷却水量如表5 所示：表 5 2#连铸机 2#冷却曲线各区冷却水量Static Cooling Curve SC2m3/h Thickness 60 mm Casting Speed (m/min 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 1.0 Spray Ring 12.0 12.0 13.2 14.4 15.6 16.8 18.0 2.0 Seg 1 Rows 2-4 12.0 12.0 13.2 14.4 15.6 16.8 18.0 3.0 Seg 1 Rows 5-12 26.4
11、 26.4 26.4 26.4 29.9 38.4 47.2 3.1 12.0 12.0 13.2 14.4 15.6 16.8 18.0 3.2 12.0 12.0 13.2 14.4 15.6 16.8 18.0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页个人资料整理仅限学习使用4.0 Seg 2 Rows 12-21 22.8 22.8 22.8 34.7 46.7 58.6 70.7 4.1 12.0 12.0 13.2 14.4 15.6 16.8 18.0 4.2 4.6 4.6 4.6 6.5 9.0 11.6
12、 14.2 5.0 Seg 3 Rows 22-31 22.8 22.8 22.8 34.7 46.7 58.6 70.7 5.1 4.6 4.6 4.6 6.5 9.0 11.6 14.2 5.2 4.6 4.6 4.6 6.5 9.0 11.6 14.2 2#冷却曲线属偏弱冷曲线，多炉次的实验结果表明，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 连铸工艺效果分析珠钢先后进行了多炉次、多种规格的工业性生产实验，实验钢铸坯表面质量良好，未出现过横、纵裂纹缺陷，基本上实现了铸坯无缺陷要求。利用60mm厚度铸坯试制成功了组织均匀细化的7.1 11mm
13、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、枝晶特征和原始奥氏体粒度等进行了检验分析。经过低倍分析表明，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均匀，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征，但铸坯还存在中心偏析。文献6表明，这种中心偏析在薄板坯连铸上是难以消除的，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动则是中心偏析产生的根源
14、。还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，薄板坯铸态组织均匀，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；实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研究总院分析和评定，各项性能符合X52 和 X56 管线钢技术条件要求。图 3. 样品微观组织分析23 页5 刘永龙等 . 舞钢： Nb 微合金化钢的连铸工艺研究.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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页