一种防止Q235B铸坯纵切面应力裂纹产生的方法与流程

一种防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法
技术领域
1.本发明涉及一种防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，属炼钢技术领域。


背景技术：

2.目前，小型连铸机(矩形坯、方坯)因产能落后、生产效率低在逐步被淘汰，但是下游客户对窄带钢需求仍较大，需求宽度在350-850mm之间。不同带钢宽度对铸坯宽度要求也不尽相同，因此要满足不同客户对于带钢宽度要求，就要生产出不同宽度的铸坯，板坯生产决定铸坯规格的工艺设备是结晶器，若要满足不同的带钢宽度需求，需要频繁的调整结晶器宽度，生产效率低，且小断面铸坯生产制约炼钢产能的发挥。基于小断面铸坯生产钢水浇注周期长、温降大，相关风、水、电、器消耗较高，因此有些钢铁企业采用对较宽的铸坯进行纵切，根据不同带钢宽度需求，使用火焰切割对铸坯纵切，保障较窄带钢的交货需求，同时也降低了相关生产消耗。
3.q235b铸坯断面尺寸为200
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920-1120mm，根据产品要求需要对铸坯进行纵切。现有技术是将铸坯放置冷态时(环境温度下)，按照轧制带钢宽度要求，沿铸坯长度方向使用火焰切割枪纵切数道，之后送轧。这种传统方法存在的问题是：冷态切割铸坯轧制后发现切面对应的带钢边部裂边缺陷频发，铸坯纵切面切割面中心位置存在垂直于纵切面的裂纹和中心疏松，垂直裂纹向铸坯内部延伸，长度约1.5cm，深度约1cm，铸坯在进入加热炉及轧制时，缺陷沿带钢横向最深延伸约5mm，严重影响了下游客户的需要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术的问题，提供一种防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，所述方法针对铸坯纵切面裂纹的产生原因，通过设计铸坯成分、控制连铸二冷参数、热态铸坯纵切等手段，解决纵切面裂纹问题，实现q235b纵切铸坯顺利生产的目的。
5.本发明所述问题是以下述技术方案解决的：
6.一种防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，包括转炉炼钢和连铸工序，转炉炼钢工序中钢种化学成分百分比控制如下：c：0.06-0.10％，mn：0.65-0.80％，si：≤0.15％，p：≤0.025％，s：≤0.025％，als：0.010-0.030％，其余为不可避免之杂质，且mn/s≥30；
7.所述连铸工序沿铸坯行进方向依次设置横切装置和纵切装置，横切装置根据铸坯的定尺长度将铸坯横向切断，纵切装置根据对铸坯的宽度要求对铸坯热态纵向切割为数支窄尺寸的铸坯；切割后铸坯沿辊道传送，进入加热炉进行轧制。
8.上述防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，所述纵切装置包括纵切框架、切割枪、横向调整机构和冲渣组件，纵切框架下部与支撑底梁固定，支撑底梁固定在铸坯辊道两侧，横向调整机构包括步进电机、移动小车和标尺，步进电机和标尺分别固定在纵切框架上，步进电机连接丝杠，丝母连接移动小车，丝杠丝母螺旋连接，移动小车下部设有指针，指针对应标尺，切割枪安装在移动小车上，标尺固定在纵切框架上。
9.上述防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，纵切框架上设有横向轨道，移动小车下部设置辊轮，辊轮位于横向轨道上。
10.上述防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，横向调整机构设置三套，分别位于前后两个排，其中一排对称设置两套横向调整机构，另一排设置一套横向调整机构，三套横向调整机构的切割枪位前后位置一致。
11.上述控制热轧带钢扁卷的方法，所述冲渣组件包括对称设置的冲渣水管，冲渣水管出口安装水嘴，水嘴对应辊子。
12.上述防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，连铸工序二冷水采用先强后弱的冷却模式，比水量为0.70-0.80l/kg，拉速控制在1.35-1.50m/min范围内，浇注过程中开启扇形段1-2组内外弧冷却水，确保较高拉速模式下铸坯坯壳厚度及铸坯定型；关闭扇形段3-6组内弧冷却水，减少铸坯表面温降，保证铸坯热态纵切前坯表面温度≥800℃。
13.上述防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，转炉终点温度控制在1640-1660℃、p控制≤0.020％、s≤0.020％，出钢过程铝脱氧、加硅锰合金，炉后定氧，钢中〔o〕≤20ppm，保证总软吹时间≥10分钟。
14.上述防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，横切装置和纵切装置的间距不小于2.5米。
15.上述防止q235b铸坯纵切面应力裂纹产生的方法，中包温度控制在1540-1560℃之间。
16.相比现有技术本发明优点如下：1、调整钢种成分，降低碳含量，提高mn/s，有助于降低铸坯中心疏松，减少铸坯冷却过程中马氏体的生成。2、采用铸坯热态纵切，在消除冷切铸坯因温度不均导致的局部热应力集中产生裂纹弊端的同时，减少铸坯缓冷所需场地、提高生产效率。3、热态铸坯纵切后可直接送轧，相比冷态切割可提升铸坯装入加热炉时的温度，有助于节省铸坯加热所需能源消耗。4、不需建设小断面的板坯(或方坯)连铸机则可满足轧制产品规格的需要。
附图说明
17.下面结合附图对本发明作进一步说明。
18.图1是本发明连铸工序横切装置、纵切装置的配置示意图；
19.图2是图1中a处的局部放大视图；
20.图3是纵切装置的示意图。
21.图中各标号为：1、拉矫机，2、铸坯，3、横切装置，4、辊子，5、纵切装置，5-1、支撑底梁，5-2、纵切框架，5-3、步进电机，5-4、丝杠，5-5、移动小车，5-6、丝母，5-7、切割枪，5-8、标尺，5-9、冲渣水管，5-10、水嘴，5-11、横向轨道，5-12、辊轮。
具体实施方式
22.取q235b铸坯纵切割面的裂纹处和无裂纹处取试样进行金相分析，试样在打磨、抛光后用4％的硝酸酒精溶液腐蚀，试样的基体组织为铁素体、珠光体和少量的贝氏体，裂纹附近有贝氏体和马氏体。裂纹主要原因分析如下：1、成分方面：因c、s、p元素为强中心偏析元素，至铸坯中心偏析较为严重，冷坯热切后，切割面铸坯上下端温度低，中心温度高，加剧
了中心偏析；2、切割工艺方面：冷态铸坯切割时靠近焊枪的面和远离焊枪的面温差大，在热胀冷缩及应力作用下，切割面向未切割面发生形变，导致切割后铸坯会产生形变，加剧切割面裂纹倾向；同时切割区域在火焰切割高温作用下，温度迅速升高至2000℃以上，切割后的切割面在空气中快速冷却，导致铸坯切割面组织产生变化，在热应力及外力作用下，形成垂直于切割面的裂纹；外应力使裂纹沿偏析线向宽度、长度方向均扩展，形成微裂纹暴露在铸坯边部，铸坯在加热炉中暴露的裂纹被高温氧化，裂纹周围形成大量氧化圆点并继续扩展，在轧制过程中形成裂边缺陷。
23.针对q235b铸坯纵切割面裂纹产生原因，本发明进行了如下改进：1、调整q235b钢的化学成分如下：c：0.06-0.10％，mn：0.65-0.80％，si：≤0.15％，p：≤0.025％，s：≤0.025％，als：0.010-0.030％，其余为不可避免之杂质。控制钢中c、mn、s、p元素重量百分比，提高mn/s，本发明成分设计中mn/s要求≥30。提高mn/s有助于使钢种的mn与硫结合形成mns，避免钢中的fes形成。fes熔点较高，若不加以控制容易导致铸坯内部偏析，偏析会再应力作用下变成裂纹的源点加剧或裂纹的产生。采用低c成分设计,有效地减少铸坯冷却过程的的马氏体组织。适当提高mn、si含量，以满足力学性能要求。2、采用铸坯在线热切割方式，使铸坯在热态模式下完成切割，从而更有效地防止铸坯急热急冷，减少生成马氏体和降低热应力对切割面的影响,避免火焰切割后出现应力延迟裂纹，大幅降低切割面裂纹。同时热态铸坯纵切后可直接送轧，相比冷态切割可提升铸坯装入加热炉时的温度，有助于节省铸坯加热所需能源消耗。3、中包温度控制在1540-1560℃之间，连铸二冷水采用先强后弱的冷缺模式，比水量为0.70-0.80l/kg，拉速控制在1.35-1.50m/min范围内，浇注过程中开启扇形段1-2组内外弧冷却水(设备扇形段冷却分为9组，1-2组为垂直段，3-6段为矫直段，铸坯经过3-6组时由竖直转变为水平)，确保较高拉速模式下铸坯坯壳厚度及铸坯定型。同时关闭扇形段3-6组内弧冷却水，减少铸坯表面温降，保证铸坯热态纵切前坯表面温度≥800℃。
24.为实现铸坯在线热纵切割，本发明在连铸工序原有横切装置的基础上增设了纵切装置。参看图1-图3，连铸工序沿铸坯2的行进方向依次设置横切装置3和纵切装置5，横切装置和纵切装置的间隔不小于2.5米。由拉矫机1送出的铸坯2经辊子4输送，先经过横切装置，随后进入纵切装置。横切装置根据铸坯的定尺长度将铸坯横向切断，纵切装置根据对铸坯的宽度要求对铸坯热态纵向切割为数支窄尺寸的铸坯；切割后铸坯沿辊道传送，进入加热炉进行轧制。
25.仍参看图1-图3，所述纵切装置包括纵切框架5-2、切割枪5-7、横向调整机构和冲渣组件。纵切框架下部与支撑底梁5-1固定，支撑底梁固定在铸坯辊道两侧，纵切框架跨在辊子4和铸坯2的上部。横向调整机构用于根据纵切铸坯的宽度尺寸要求调整切割枪的横向位置。横向调整机构安装在纵切框架处，其构成包括步进电机5-3、移动小车5-5和标尺5-8。步进电机和标尺分别固定在纵切框架上，步进电机连接丝杠5-4，丝母5-6连接移动小车，丝杠丝母螺旋连接。切割枪安装在移动小车上。为保证移动小车运动平稳并减小运动阻力，纵切框架上固定由横向轨道5-11，移动小车下部设置辊轮5-12，辊轮位于横向轨道上。在移动小车下部设有指针，指针对应标尺。步进电机转动，带动丝杠转动，丝杠带动丝母、丝母带动移动小车横向移动，移动小车根据标尺刻度移动到合适的位置。为使纵切装置能够满足对铸坯不同宽度的切割要求，横向调整机构设置了三套，分别位于前后两个排。其中一排对称设置两套横向调整机构，两套横向调整装置的分别位于两侧；另一排设置一套横向调整机
构，该横向调整机构对应铸坯中部，三套横向调整机构各自安装的切割枪要保持前后位置一致。对铸坯纵切时，可以根据铸坯宽度尺寸和切割要求，灵活调整各横向调整机构的位置，并确定需要点火进行切割的切割枪。冲渣组件包括对称设置的冲渣水管5-9，冲渣水管的出口安装水嘴5-10，通过调整水嘴的角度使其对应辊子。冲渣组件的作用是为设备工作时冲洗铸坯切割时辊子上的积渣。
26.以下提供两个具体的实施例。
27.实施例1：q235b化学成分百分百控制如下：c：0.065％，mn：0.73％，si：0.12％，p：0.015％，s：0.012％，als：0.021％，其余为不可避免之杂质。转炉终点温度控制在1650℃。连铸工序拉速1.45m/min，中包温度1550℃，比水量0.75l/kg；浇注过程中开启扇形段1-2组内外弧冷却水，关闭扇形段3-6组内弧冷却水。铸坯切割表面温度823℃。点燃两根位于两侧的切割枪切割铸坯，未切割时铸坯宽度为1020mm，切割后分为两支329mm和一支358mm宽度的铸坯，切割缝宽2.0mm。
28.经检测，铸坯纵切割面未出现裂纹缺陷，轧制后带钢边部无裂边缺陷。带钢轧制后屈服强度为336mpa、抗拉强度为405mpa、断后伸长率33.5％。
29.实施例2：q235b化学成分百分百控制如下：c：0.061％，mn：0.70％，si：0.11％，p：0.016％，s：0.013％，als：0.019％，其余为不可避免之杂质。转炉终点温度控制在1650℃。连铸工序拉速1.5m/min，中包温度1551℃，比水量0.8l/kg；浇注过程中开启扇形段1-2组内外弧冷却水，关闭扇形段3-6组内弧冷却水。铸坯切割表面温度830℃。点燃一根位于中部的切割枪切割铸坯，未切割时铸坯宽度920mm，切割后铸坯分为2支459mm宽度铸坯(切割缝宽2.0mm)。
30.经检测，铸坯切割面未出现裂纹缺陷，轧制后带钢边部无裂边缺陷。带钢轧制后屈服强度为323mpa、抗拉强度为410mpa、断后伸长率34.5％。