一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品与流程

本发明属于钢铁冶金，具体涉及一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品。

背景技术：

1、随着双碳战略背景下的节能减排重要性日益增强，轻量化的高强钢已广泛应用于工程机械、汽车、集装箱等制造领域，采用高强钢不但可以降低钢材用量的20～30％，还能降低工程机械、汽车、集装箱等在使用过程中的能源消耗。近年来，国内制造企业对性价比很高的ti强化高强钢的青睐与日俱增。在钢材生产过程中，采用ti析出强化，相对于以nb、v为主要强化元素的高强钢来说，合金成本能够下降约10～30％。

2、微合金元素钛是强碳、氮化物形成元素，ti能与n、c结合，形成稳定的氮化物、碳化物，阻止奥氏体晶粒的长大，从而改善材料的焊接性能；ti能变质钢中的硫化物，改善材料的纵横向性能的差异及冷成型性能。通过控轧控冷工艺，充分发挥钛的细化晶粒和沉淀强化作用，可以获得综合性能良好的低成本、高性能钛微合金钢。但是若控制不好，aln和ti的碳氮化物大量在晶界析出，会促使钢的塑性降低，在连铸过程中产生表面横裂纹，并在弯曲或矫直中传播长大成较大的横裂纹，影响后续生产以及产品质量。

3、在大批量生产中，含钛高强钢出现表面裂纹，大量钢板的改判和报废造成了巨大的经济损失，与低成本控制、高质量生产理念背道而驰，已然升级为整个生产工艺流程中最大的限制性环节，是一直困扰钢铁生产企业的难题。因此，控制含钛高强钢铸坯裂纹的产生，成为钢铁生产企业迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品，综合考虑钢的化学成分和连铸过程对裂纹产生的影响，进而采取全方位的控制措施，能够有效降低含钛高强钢铸坯裂纹的发生率，改善铸坯质量，并降低热轧后因裂纹缺陷的改判率。

2、为解决本发明所提出的技术问题，本发明提供一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，流程包括铁水预脱硫→转炉冶炼→lf精炼→镁处理→连铸。

3、上述方案中，所述lf精炼工序，精炼前期添加化渣剂快速造渣，缩短精炼加热时间，控制加热时间为8～10min。

4、上述方案中，所述lf精炼工序，控制出钢钢水中n和als的重量百分含量为：n≤0.003％，n×als≤12000×10-12。

5、上述方案中，所述镁处理工序，向钢包中加入镁线对钢水进行镁处理，使钢水中mg的重量百分含量为0.002～0.005％。

6、上述方案中，所述连铸工序，包括如下控制方法：

7、1)铸坯温度控制：测试铸坯脆性区温度范围，使矫直段铸坯温度避开铸坯脆性区温度范围；

8、2)铸坯边部水量控制：根据铸坯宽度调节边部水量，铸坯宽度≥1600mm时水量不变，铸坯宽度＜1600mm时，边部二冷水量降低30～50％；

9、3)连铸机精度控制：将对弧精度和辊缝精度控制在±0.3mm以内；

10、4)连铸拉速控制：恒拉速浇铸，拉速≥1m/min，单浇次内拉速变动≤2次。

11、进一步地，所述铸坯温度控制的具体方法为，控制矫直段铸坯温度为t+(20～25)至t+(50～75)，t为铸坯脆性区温度范围上限，单位℃。

12、进一步地，所述铸坯边部水量控制的操作方法为，对于边部水量能够单独控制的铸机，直接调节边部水量；对于边部水量不能单独控制的铸机，通过增加边部遮挡板，降低铸坯边部的实际冷却水量。

13、进一步地，所述连铸机精度控制的管理制度为，对弧精度和辊缝精度每5-7天测量调准一次，铸坯裂纹发生率＞1％时每浇次测量调准一次。

14、进一步地，所述连铸拉速控制出现异常时的处理方法为，拉速低于0.6m/min的时间＞10min或者单浇次内拉速变动＞2次时，对连铸机的对弧精度和辊缝精度进行测量调准。

15、本发明还提供一种采用上述方法生产的铸坯制备的含钛高强钢产品，所述含钛高强钢的化学成分及其重量百分含量为：c：0.06～0.12％、mn：1.3～2.0％、si：0.10～0.25％、ti：0.035％～0.2％、mg：0.002～0.005％、n：≤0.003％、s：≤0.005％、p：≤0.012％、al：0.01～0.04％，余量为fe及不可避免的杂质。

16、上述方案中，所述含钛高强钢的屈服强度为500～900mpa，铸坯裂纹发生率≤0.8％，热轧后因裂纹缺陷的改判率≤0.5％。

17、本发明的技术思路是：

18、1)加强对钢中n含量以及n×als的控制，降低凝固过程中tin的析出，可以有效提高铸坯塑性，降低矫直过程中横裂纹的发生几率。

19、2)精炼前期添加适量化渣剂快速造渣，提高精炼初期快速升温化渣和脱硫效率，减少lf精炼加热时间，减少过程增氮。

20、3)在钢中加入镁线进行镁处理，利用钢中的镁对凝固过程中析出的tin晶粒进行细化和球化，降低析出的tin对铸坯韧性的影响，降低铸坯的裂纹敏感性。

21、4)测试钢的铸坯脆性区温度范围，提高矫直段铸坯温度使其避开该温度范围，可以减少连铸坯表面裂纹的产生。

22、5)在浇铸窄断面铸坯时，存在边部水量过大导致的铸坯温度过低引起的边角部裂纹缺陷，降低窄断面铸坯的边部二冷水量，防止铸坯边部温度过冷。

23、6)对弧精度对铸坯质量有很重要的影响，如果对弧精度差，铸坯通过该处会承受额外的机械应力，有可能造成铸坯边角裂纹和内裂纹等质量缺陷，严重的甚至会导致漏钢，因此对弧精度控制在±0.3mm以内。辊缝精度对铸坯质量也有着非常重要的影响，过大或过小都会使得铸坯通过扇形段时承受额外的机械应力，从而引起铸坯表面质量及内部质量缺陷，因此将辊缝精度控制在±0.3mm以内。

24、7)拉速波动对铸坯表面纵裂纹的形成有着显著影响，浇铸速度变化频繁，结晶器内液渣存在非稳态，影响坯壳的均匀生长，同时拉速变动也会影响到铸机精度，因此需控制恒拉速。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、本发明综合考虑钢的化学成分和连铸过程对裂纹产生的影响，进而制定了一系列控制措施：从钢的化学成分角度，控制钢水中n和als的含量，防止精炼过程增氮，并添加适量mg细化晶粒；从连铸角度，控制矫直段铸坯温度避开铸坯脆性区温度范围，降低边部二冷水量防止铸坯边部温度过冷，控制连铸设备精度和连铸拉速；通过采取以上全方位的控制措施，能够有效降低含钛高强钢铸坯裂纹的发生率，改善铸坯质量，并降低热轧后因裂纹缺陷的改判率。

技术特征：

1.一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，流程包括铁水预脱硫→转炉冶炼→lf精炼→镁处理→连铸，其特征在于，所述连铸过程包括如下控制方法：

2.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述铸坯温度控制的具体方法为，控制矫直段铸坯温度为t+(20～25)至t+(50～75)，t为铸坯脆性区温度范围上限，单位℃。

3.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述铸坯边部水量控制的操作方法为，对于边部水量能够单独控制的铸机，直接调节边部水量；对于边部水量不能单独控制的铸机，通过增加边部遮挡板，降低铸坯边部的实际冷却水量。

4.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述连铸机精度控制的管理制度为，对弧精度和辊缝精度每5～7天测量调准一次，铸坯裂纹发生率＞1％时每浇次测量调准一次。

5.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述连铸拉速控制出现异常时的处理方法为，拉速低于0.6m/min的时间＞10min或者单浇次内拉速变动＞2次时，对连铸机的对弧精度和辊缝精度进行测量调准。

6.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述lf精炼的加热时间为8～10min。

7.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述lf精炼处理后，钢水中n和als的重量百分含量为：n≤0.003％，n×als≤12000×10-12。

8.根据权利要求1所述的含钛高强钢铸坯裂纹控制方法，其特征在于，所述镁处理工序，向钢包中加入镁线对钢水进行镁处理，使钢水中mg的重量百分含量为0.002～0.005％。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述方法生产的铸坯制备的含钛高强钢产品，其特征在于，所述含钛高强钢的化学成分及其重量百分含量为：c：0.06～0.12％、mn：1.3～2.0％、si：0.10～0.25％、ti：0.035％～0.2％、mg：0.002～0.005％、n：≤0.003％、s：≤0.005％、p：≤0.012％、al：0.01～0.04％，余量为fe及不可避免的杂质。

10.根据权利要求9所述的含钛高强钢产品，其特征在于，所述含钛高强钢的屈服强度为500～900mpa，铸坯裂纹发生率≤0.8％，热轧后因裂纹缺陷的改判率≤0.5％。

技术总结
本发明属于钢铁冶金技术领域，公开了一种含钛高强钢铸坯裂纹控制方法及含钛高强钢产品。所述含钛高强钢铸坯裂纹控制方法的流程包括铁水预脱硫→转炉冶炼→LF精炼→镁处理→连铸，其中，LF精炼工序防止过程增氮，控制钢水中N和Als的含量，镁处理工序细化晶粒，连铸工序控制铸坯温度、铸坯边部水量、连铸机精度和连铸拉速。本发明综合考虑钢的化学成分和连铸过程对裂纹产生的影响，进而采取全方位的控制措施，能够有效降低含钛高强钢铸坯裂纹的发生率，改善铸坯质量，并降低热轧后因裂纹缺陷的改判率。

技术研发人员：彭著刚,张剑君,唐树平,魏从艳,万菲,刘孟
受保护的技术使用者：武汉钢铁有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12