一種超大斷面圓坯的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種超大斷面圓坯的制造方法，特別適用于在弧形半徑16.5米全弧形連鑄機上直徑900mm以上圓還的生產(chǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國風電、石油、工程機械、核電等高端制造業(yè)的快速發(fā)展和裝備的日趨大型化，市場上急需尺寸更大、質(zhì)量更可靠、產(chǎn)品性能更高的圓坯材料，特別是直徑900mm及以上超大斷面圓坯。而國內(nèi)外大斷面連鑄圓坯產(chǎn)品由于受技術(shù)創(chuàng)新和裝備設(shè)計制造能力限制，發(fā)展速度遠遠跟不上市場的需求，已逐漸成為制約我國高端制造業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。市場迫切希望開發(fā)出具備生產(chǎn)直徑900mm及以上超大斷面連鑄圓坯的成套技術(shù)及裝備，并生產(chǎn)出國內(nèi)外市場急需的產(chǎn)品。
[0003]傳統(tǒng)意義上認為，外形特點決定了圓坯的質(zhì)量較于方坯、矩形坯等其他形狀鑄坯易于控制，但實則不然，圓坯對工藝和裝備上的要求更為嚴格，一旦工藝參數(shù)出現(xiàn)很小的變化、工裝精度稍有降低等，都可能對圓坯質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，尤其對大斷面和超大斷面的圓坯，而且隨著圓坯斷面的不斷增大，工藝過程及質(zhì)量控制難度更大。
[0004]通過查閱國內(nèi)外相關(guān)資料和對特殊鋼行業(yè)的了解，目前國外還沒有生產(chǎn)相同規(guī)格圓坯的企業(yè)，國內(nèi)也僅有江陰興澄特種鋼鐵有限公司具備生產(chǎn)直徑900mm圓坯的能力，但它生產(chǎn)該斷面的圓坯所采用的是弧形半徑17米的直弧形連鑄機。還未見有適用于弧形半徑16.5米的全弧形連鑄機的大斷面圓坯的制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提供了一種直徑900mm圓坯的制造方法，打破了僅能通過模鑄、電渣等工藝生產(chǎn)大斷面或超大斷面鋼錠(坯)的技術(shù)瓶頸，降低了能耗，節(jié)約了制造成本，為我國風電、石油、工程機械、核電等高端制造業(yè)的經(jīng)濟、高效發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
[0006]本發(fā)明的超大斷面圓坯的制造方法，包括以下步驟:
[0007]I)澆注:將鋼水從鋼包注入中間包中，使用顆粒型堿性渣覆蓋；
[0008]2)結(jié)晶:將中間包的鋼水澆注至結(jié)晶器中制得未完全凝固的鑄坯，其中，結(jié)晶器中鋼水液面控制精度為±1.0mm ;結(jié)晶器保護渣性能為:堿度0.2?0.5，熔化溫度980?1130°C，1300°C下的粘度為12?18.0Pa.S ;設(shè)置結(jié)晶器電磁攪拌如下:電流400?500A，頻率3.0?4.0Hz ；
[0009]3)拉還:對未完全凝固的鑄還進行拉還，拉還速度:0.08?0.13m/min ；
[0010]4) 二冷:對拉坯后鑄坯進行二冷處理，得到完全凝固的鑄坯；其中，二冷上區(qū)采用全水強冷卻，二冷下區(qū)采用氣水霧化弱冷卻，綜合比水量:0.25?0.35L/kg鋼，凝固末端電磁攪拌參數(shù)設(shè)置如下:電流700?800A，頻率8.0?9.0Hz ；
[0011]5)對二冷后的鑄坯進行連續(xù)矯直，矯直應(yīng)變率控制在0.08%?0.13%。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的超大斷面圓坯的制造方法，所述超大斷面圓坯直徑為900mm以上，適用于使用弧形半徑16.5米的全弧形連鑄機進行連鑄制造。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的超大斷面圓坯的制造方法，步驟I)采用Al-Zr-C質(zhì)耐火套管注入鋼水，且管口內(nèi)置巖棉墊，同時周圈吹入氬氣密封，從而實現(xiàn)鋼水的完全密封，防止二次氧化；采用振動式下渣檢測防止鋼包中的鋼渣進入中間包，凈化鋼液；步驟I)中間包鋼水實現(xiàn)自動恒重控制，控制精度在±1.0噸；中間包鋼水過熱度為13?23°C。
[0014]步驟I)使用顆粒型堿性渣覆蓋可以隔絕空氣，吸附鋼中夾雜。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的超大斷面圓坯的制造方法，步驟2)采用使用Al-C質(zhì)SEN耐火套管澆注鋼水，防止鋼水再次氧化，凈化鋼水；所述耐火套管采用動態(tài)變渣線，以延長耐火套管使用壽命。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的超大斷面圓坯的制造方法，步驟4) 二冷采用氣霧冷卻，比水量:0.25?0.35L/kg鋼，可以獲得理想的溫度梯度，進而促使鋼液的均勻形核和凝固，從而防止了直徑900mm圓坯中間裂紋、中心縮孔等缺陷的產(chǎn)生，降低了鑄坯的中心疏松和偏析的級別，提高了鑄坯內(nèi)部組織的致密性。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的超大斷面圓坯的制造方法，步驟5)矯直應(yīng)變率控制在0.08%?0.13%，防止矯直裂紋等缺陷的產(chǎn)生。
[0018]本發(fā)明的改進與創(chuàng)新有以下幾方面:1)工藝參數(shù)的選擇:每套具體參數(shù)僅適用于特定規(guī)格或特定品種大圓坯的生產(chǎn)；2)工藝參數(shù)的關(guān)聯(lián)性:有些參數(shù)的關(guān)聯(lián)性非常強，匹配合適與否直接關(guān)系到連鑄坯的最終質(zhì)量，如圓坯品種斷面確定后，相應(yīng)的拉坯速度、二冷水量、電磁攪拌、保護渣的性能等參數(shù)就可確定下來，也就是說一旦品種或規(guī)格發(fā)生變化，參數(shù)就要進行相應(yīng)的調(diào)整；3)是在半徑16.5米全弧形連鑄機上開發(fā)生產(chǎn)；4)基于現(xiàn)有設(shè)備及其參數(shù)，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家還未曾有開發(fā)出直徑900mm及以上大圓坯的先例；5)A1_C質(zhì)SEN保護套管采用在線動態(tài)變渣線；6) 二冷噴嘴的選型及布置方式，二冷上區(qū)采取全水強冷卻，采用橢圓形噴嘴，內(nèi)置扇葉，噴嘴分兩排布置，每排12個噴嘴，上下排噴嘴呈15°角交叉分布；二冷下區(qū)采取氣水霧化弱冷卻，采用堵頭噴嘴，共4排噴嘴每排4個噴嘴，上下排垂直交叉分布。
[0019]本發(fā)明是基于一種弧形半徑16.5米全弧形合金鋼連鑄機上采用大包下渣檢測控制、完全保護澆注、中間包及結(jié)晶器液面自動控制、SEN耐火套管、耐火套管變渣線、二冷強度控制、電磁攪拌等集成技術(shù)，從而實現(xiàn)直徑900mm及以上圓坯的批量生產(chǎn)，且具有良好的表面及內(nèi)部質(zhì)量。
[0020]本發(fā)明經(jīng)大量的生產(chǎn)實踐，制出的所有直徑900mm及以上圓坯均取得了圓滿成功。按照YB/T4149標準檢驗，直徑900mm及以上圓坯的中心疏松、V型偏析級別均彡1.0級，低倍組織上沒有任何肉眼可見的裂紋、白點、分層、夾雜、夾渣等質(zhì)量缺陷。具備風電、工程機械、石油、核電等高端制造工業(yè)的加工和使用條件。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明適用于弧形半徑16.5米的全弧形