CN108213367A - 二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法。本发明公开一种均匀地控制结晶器下面二次冷却台的宽度方向冷却水水量分布以便能够使连铸坯表层的δ铁素体相均匀分布的奥氏体不锈钢连铸方法。根据本发明的一个实施例的二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法，在包括沿连铸坯的宽度方向设置的多排冷却水喷嘴的二次冷却台上，所述连铸坯的宽度方向的水量分布最大差小于或等于10％。
Description
技术领域
本发明涉及一种奥氏体不锈钢连铸方法。更具体地，本发明涉及一种均匀地控制结晶器下段的二次冷却以及控制二次冷却台的宽度方向水量分布以有效地冷却铸坯的奥氏体不锈钢连铸方法。
背景技术
通常，奥氏体不锈钢是以Cr和Ni为主要元素的耐腐蚀性优异的材料，诸如STS304、STS316、STS310S等。在奥氏体不锈钢的连铸过程中，初晶凝固成δ铁素体相(δ-ferrite)，初晶生成至将近70％后产生包晶反应。如果是平衡凝固，δ铁素体相会随着凝固的进程转变成奥氏体相，并且铸坯的δ铁素体相完全转变。但是，奥氏体不锈钢的连铸是不平衡的，因此根据冷却时间和速度，铸坯表层中会残留3％～7％左右的δ铁素体相。
如图1所示，连铸技术是将从钢包10供应到中间包20的钢水5通过浸入式水口15注入结晶器后，将连铸结晶器30中形成的铸坯通过导辊50向下拉出，并通过从二次冷却台喷嘴40喷射的冷却水使铸坯凝固。
在制造奥氏体不锈钢的铸坯时，如果未均匀地控制二次冷却，就会在卷板上产生表面缺陷。这种表面缺陷是在卷板上沿宽度方向根据光反射交替出现发暗部分和发亮部分的带状条纹缺陷。对卷板中发暗部分的显微组织进行观察时，就会观察到很多晶粒受损。为了清除这些受损的晶粒，研磨铸坯去除表层时，表面缺陷就会减少，但研磨是需要较多作业时间和费用的工艺，因而导致生产性下降。
根据日本公开专利公报第1999-012652号，对于带状条纹缺陷，在连铸后因铸坯表层氧化皮下面的宽度方向δ铁素体浓度偏差(vol.％/Cm)而产生Ni等的宽度方向偏析，在热轧加热炉中δ铁素体偏析层不会充分扩散且残留至冷轧工艺，偏析层在冷轧退火时会导致晶界的氧化程度差异，酸洗后也会导致产生侵蚀深度的差异，从而产生带状条纹缺陷。因此，轧制前在加热炉中使铁素体充分分解，以消除缺陷。但是，为了减少带状条纹而增加连续生产的热轧作业的时间是困难的，这样可能会附带产生其他缺陷。为了保持均匀的冷却，需要控制设置在二次冷却设备上的喷嘴的尺寸及规格、喷嘴前端和铸坯之间的距离、水的雾化(atomization)量。通常，采用平喷式喷嘴(flat spray type nozzle)并计算总比水量，再换算成每个喷嘴的比水量，由此选择适当的喷嘴，而且为了均匀的冷却，沿长度方向交错设置喷嘴或者设置多个喷嘴，以确保均匀的分布。然而，通过这种方法也无法完全消除表面的带状条纹缺陷，因此对铸坯表面进行多次研磨，待完全去除表面的不均匀层后，再进行热轧，从而控制缺陷。
在先技术文献
专利文献：日本公开专利公报第1999-012652号(1999.01.19.)
发明内容
技术问题
本发明提供一种奥氏体不锈钢连铸方法，通过均匀地控制结晶器下面二次冷却台的宽度方向冷却水水量分布，以使连铸坯表层的δ铁素体相均匀分布。
另外，本发明提供一种奥氏体不锈钢连铸方法，通过使连铸坯表层的δ铁素体相均匀分布，以避免表面产生带状条纹缺陷。
技术方案
根据本发明的一个实施例的二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法，在包括沿连铸坯的宽度方向设置的多排冷却水喷嘴的二次冷却台上，所述连铸坯的宽度方向水量分布最大差小于或等于10％。
根据本发明的一个实施例，所述连铸坯的表层宽度方向δ铁素体相(δ-ferrite)分数的最大差小于或等于1.5％。
根据本发明的一个实施例，所述宽度方向水量分布最大差小于或等于10％的所述多排冷却水喷嘴，其沿连铸坯长度方向设置在从结晶器下面至所述连铸坯的表面温度为900℃的位置上。
根据本发明的一个实施例，所述宽度方向水量分布最大差小于或等于1％时，所述多排冷却水喷嘴设置在从结晶器下面至大于或等于1.0m的区域。
根据本发明的一个实施例，在所述二次冷却台被冷却的连铸坯的宽度大于或等于900mm且小于或等于2200mm。
发明效果
根据本发明实施例的奥氏体不锈钢连铸方法，在二次冷却台的连铸坯表层δ铁素体相的固相转变区均匀地控制冷却水喷嘴的宽度方向水量分布，从而可以减少经过热轧和冷轧工艺的卷板的带状条纹缺陷。
此外，由二次冷却台的冷却可以控制表面缺陷，因此不需要经过用于消除表面缺陷的附加工艺，从而可以提高生产性。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的连铸方法的连铸装置的剖视图。
图2是奥氏体不锈钢连铸坯表层的δ铁素体分布图。
图3是示出奥氏体不锈钢连铸坯表面的带状条纹缺陷的模式图。
图4是示出用于现有例的冷却水喷嘴的宽度方向水量分布的图表。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的实施例。下述实施例旨在向本发明所属领域的技术人员充分地传递本发明的构思。本发明能够以其他方式具体实施，并不限于下面给出的实施例。为了更加清楚地描述本发明，在附图中省略了与说明无关的部分，还可以适当地放大表示组成构件，以便于理解本发明。
带状条纹缺陷是在奥氏体不锈钢连铸时因二次冷却台上的冷却特性而产生。在连铸时，二次冷却台上的冷却特性是铸坯二次冷却时对表面和内部质量产生影响的重要作业因素。在二次冷却时，连铸坯的表面温度分布与铸坯表面状态有密切的关系，凝固厚度和凝固层内温度梯度决定凝固层的强度，因此与机械应力有关，是决定内部质量的重要因素。在二次冷却台上决定连铸坯温度分布、凝固厚度等的是基于冷却水喷嘴的铸坯表面上的热传递量、铸造速度、铸造温度、钢种等，通过控制这些参数来设定符合连铸机的结构特性的二次冷却条件是很重要的。通常，对于二次冷却，应该沿铸坯的宽度方向和长度方向均匀地冷却铸坯表面。
本发明人发现，为了减少铸坯表层部的δ铁素体相的宽度方向偏差，在结晶器下面的二次冷却台进行均匀的冷却是很重要的。为此，应当均匀地控制宽度方向的冷却水水量分布，还需要在通过结晶器后固相转变活跃的区段进行弱冷却。
图2是奥氏体不锈钢连铸坯表层的δ铁素体相分布图。如图2所示，二次冷却台的冷却水喷嘴的宽度方向水量分布不均匀，因此发生δ铁素体相分布不均匀。对应于喷嘴中心部的连铸坯中心部的δ铁素体相，如图2所示δ铁素体相分数高于其他部位，因强冷却而没有形成固相转变。如果这种δ铁素体相在后续工艺没有被有效地去除，就会因δ铁素体相分数之差而出现如图3所示的带状条纹缺陷。图3是示出连铸坯表面的带状条纹缺陷的模式图，沿宽度方向会出现发暗部分和发亮部分，观察发暗部分的显微组织时，就会观察到有很多受损的晶粒。
图4是示出现有冷却水喷嘴的宽度方向水量分布的图表。参照图4，在奥氏体不锈钢连铸时，如果喷嘴中心和宽度方向两侧末端的水量分布的差异较大，则表层δ铁素体相分数偏差非常大。δ铁素体相的宽度方向分数之差与喷嘴的位置有非常密切的关系，尤其与结晶器下面冷却水喷嘴的位置有关，因此通过减少基于喷嘴的宽度方向冷却水水量分布偏差，可以防止后续工艺中的表层缺陷。
通过连铸制造根据本发明的奥氏体不锈钢时，开始凝固成初晶铁素体相，在包晶凝固之后，固相中铁素体相转变成奥氏体相，与之符合的奥氏体不锈钢，其Cr含量范围是10重量％至20重量％，Ni含量范围是5重量％至15重量％。另外，适用本发明的连铸坯的厚度可为150mm至250mm，铸造宽度可为900mm至2200mm。
根据本发明的一个实施例的奥氏体不锈钢连铸方法，在包括沿连铸坯的宽度方向设置的多排冷却水喷嘴的二次冷却台上，所述连铸坯的宽度方向水量分布最大差小于或等于10％。
沿宽度方向的冷却水喷嘴可以一排设置多个喷嘴。因多个喷嘴而重叠的冷却水水量分布中，宽度方向水量分布最大差是指以连铸坯的宽度方向为准喷射的冷却水量的最大比水量和最小比水量之差。如上所述，将水量分布最大差保持为小于或等于10％进行冷却时，可以减少冷却速度的偏差，而且热传递量均匀，可以满足连铸坯表层的δ铁素体相分数的最大差小于或等于1.5％。δ铁素体相分数的最大差是指以连铸坯表层的宽度方向长度为准呈现δ铁素体相的最大分数和最小分数的地点上的分数差。
另外，在高温区段的冷却应当更为均匀，以使奥氏体不锈钢连铸坯的固相转变均匀地发生。未发生固相转变的部分中残留的δ铁素体相在后续工艺中难以去除。连铸坯表层的δ铁素体相转变成奥氏体相的相变在表面温度高于或等于900℃时很活跃，而低于900℃的温度下几乎不会发生相变。因此，关于二次冷却台上的连铸坯的表面温度，将连铸坯宽度方向水量分布最大差保持为小于或等于10％进行冷却时，多排冷却水喷嘴可以沿连铸坯长度方向配置到表面温度下降至小于或等于900℃的地点。
下面通过实施例详细描述本发明，但下述实施例只是用于例示本发明以进一步详细描述，本发明的权利范围不限于下述实施例。
本发明将具有下表1所示组分的STS304奥氏体不锈钢作为对象进行了评价。本发明人发现，如图2所示的δ铁素体相的偏差与结晶器下面1m以内的冷却水水量分布有密切关系，连铸坯的固相转变在温度高的区段均匀地发生，才能在后续工艺也会均匀地冷却。
【表1】
| Cr | Ni | Si | Mn | C | N | S | |
| 含量(重量％) | 18.2 | 8.1 | 0.4 | 1.1 | 0.06 | 0.04 | 0.003 |
按照基于下表2所示的宽度方向水量分布最大差(％)的铸造条件制造铸坯后，对铸坯表层的δ铁素体相分数的最大差(％)、表层缺陷的产生程度进行了评价，表层缺陷的产生程度评价标准是5分。宽度方向的一排冷却水喷嘴使用了6个。另外，对于用于测定水量分布最大差的冷却水量值，使用水量分布测定装置对最小点和最大点采用一维方式测定后，对两个值进行了比较，δ铁素体相的分数测定使用了铁素体测定仪(Ferritescope)。
【表2】
从上表2可知，现有例中的宽度方向水量分布最大差为40％，δ铁素体相分数的最大差为较高的3.2％，因而沿宽度方向不均匀。因此，最终产品上产生带状条纹表层缺陷，无法作为产品出货，必须经过卷板研磨工艺。
在对比例1中，将宽度方向水量分布最大差减至12％时，δ铁素体相分数最大差减至1.56％，但依稀可以看到交替出现的发暗部分和发亮部分，虽然可以作为产品出货，但无法制造成完整的产品。在对比例2至5中，将宽度方向水量分布最大差调整至14％至20％进行铸造，但呈现出不如对比例1的δ铁素体相分数最大差，虽然卷板上的表层缺陷比现有例良好，但是根据光反射可以观察到表面缺陷。另外，如对比例6和7，对宽度方向水量分布最大差稍作调整的情况下，具有与现有例类似的形态。
另外，在实施例1至6中，将宽度方向水量分布最大差调整为10％以内，使δ铁素体相分数最大差相对减少很多，具有0.45至1.42的分布，可以制造出没有带状条纹表层缺陷的优良的卷板。通过以上结果可知，本实施例降低了铸坯中心部的空隙率，可以实现最终产品上没有缺陷的连铸操作。
接下来，为了推导出二次冷却台上的沿连铸坯长度方向的冷却水喷嘴设置终点，基于水量分布最大差为1％的实施例1改变设置长度进行了评价。多排喷嘴沿长度方向按照0.25m的间距设置，下表3中以5分为标准示出了表层缺陷产生程度。
【表3】
从上表3可知，在从结晶器下面至大于或等于1.0m的区域设置具有本发明的水量分布的冷却水喷嘴，由此可以生产出连铸时带状条纹减少的完整的产品。不需要为了生产完整的产品而将偏差具有本发明的水量分布的喷嘴设置到从结晶器下面至超过1.0m的区域，也可以确保产品质量，因此可以降低管理及设置费用。
在上述描述中，本发明所公开的实施例是为了解释而不是限制本发明的技术思想，本发明的保护范围应当由所附权利要求书来解释，并且在所附权利要求书的相同范围内的所有技术思想应被解释为包括在本发明的权利的范围内。
Claims (5)
1.一种二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法，在包括沿连铸坯的宽度方向设置的多排冷却水喷嘴的二次冷却台上使所述连铸坯凝固，其特征在于：
所述连铸坯的宽度方向的水量分布最大差小于或等于10％。
2.根据权利要求1所述的二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法，其特征在于：
所述连铸坯的表层宽度方向δ铁素体相分数的最大差小于或等于1.5％。
3.根据权利要求1所述的二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法，其特征在于：
所述宽度方向水量分布最大差小于或等于10％的所述多排冷却水喷嘴，其沿连铸坯长度方向设置在从结晶器下面至所述连铸坯的表面温度为900℃的位置上。
4.根据权利要求1所述的二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法，其特征在于：
所述宽度方向水量分布最大差小于或等于1％时，所述多排冷却水喷嘴设置在从结晶器下面至大于或等于1.0m的区域。
5.根据权利要求1所述的二次冷却台的水量分布均匀的奥氏体不锈钢连铸方法，其特征在于：
在所述二次冷却台上被冷却的连铸坯的宽度大于或等于900mm且小于或等于2200mm。
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2017
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