CN108705050A - 大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，适用于360mm×450mm断面大方坯34CrMo4氧气瓶钢连铸坯，属于大方坯连铸生产技术领域。本发明在结晶器电磁搅拌的基础上，在二冷区与凝固末端之间增设了电磁搅拌装备，并且对两者的安装位置和工作参数作了合理设计，再结合控制浇注钢液过热度、浇注速度、冷却参数等，提升了大方坯34CrMo4氧气瓶钢连铸坯的致密性及均质性，此外，通过对管式结晶器的圆角参数设计，优化铸坯角部冷却，改善了铸坯角部缺陷控制。通过对冷却水路的改进，以保证传热均匀性，使得结晶器出口处铸坯坯壳厚度均匀。本发明可确保大方坯34CrMo4氧气瓶钢连铸坯综合质量高水平控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，适用于360mm×450mm断面大方坯34CrMo4氧气瓶钢铸坯，属于大方坯34CrMo4氧气瓶钢生产技术领域。
背景技术
34CrMo管坯钢主要用于生产油气开采、运输使用的油井管用钢，钢种化学组分按重量百分比为：C：0.31％～0.36％、Si：0.20％～0.35％、Mn：0.65％～0.85％、P≤0.015％、S≤0.010％、Cr:0.95％～1.15％、Mo：0.17％～0.24％、Cu≤0.15％、Ni≤0.20％,残余元素要求：Nb≤0.010％、Ti≤0.010％、B≤0.005％，且V+Nb+Ti+B+Zr≤0.15％；As≤0.015％，Sn≤0.010％，As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.045％，余量为Fe。产品在使用时在使用应力和硫化氢气体的共同作用下，往往会在受力远低于其本身屈服强度时突然发生脆断(称为硫化氢应力腐蚀)，往往造成生泄露等问题，对生产及环保造成不利影响。随着社会经济的发展，油气运输效率要求更高、开采难度增大等发展趋势不断对铸坯质量提出更加苛刻的要求。尤其如铸坯凝固组织比例及分布——等轴晶率，不少研究分析指出，圆坯等轴晶率对穿管成材率及成品质量有重要影响。因此，提高铸坯铸坯等轴晶率，扩大中心等轴晶区，优化铸坯凝固组织均匀性就显极为重要。
对于34CrMo管坯钢来说，钢种成分中的高铬、钼含量本身决定了铸坯柱状晶发达趋势更大；再者，由于铸坯断面相对较大且为圆坯，其比表面积更小铸坯传热效率更低，凝固冷却缓慢，结晶组织的控制更加困难。连铸生产过程中铸坯柱状晶发达，等轴晶率偏低，往往导致柱状晶枝晶间发生粘接，形成密闭空间，钢液继续冷却凝固，体积收缩，而空间外部钢液无法及时补缩而形成疏松、偏析等缺陷。所形成的疏松及中心偏析在后续轧制工艺过程中不能全部有效消除，影响产品质量。作为冶金工作研究，34CrMo氧气瓶钢铸坯质量提升与控制是研究的重点。
例如：
CN102021488A公开了一种核岛无缝钢管用钢及其生产方法。本发明的核岛无缝钢管用钢，其化学成分按重量百分比计为：0＜C≤0.20％,0.10％≤Si≤0.35％,0.80％≤Mn≤1.60％,0＜P≤0.020％,0＜S≤0.015％,0＜Cr≤0.25％,0＜Ni≤0.50％,0＜Cu≤0.18％,0＜Mo≤0.10％,0＜V≤0.06％,0.020％≤Al≤0.050％,0＜Sn≤0.030％,Fe为余量。该发明的核岛无缝钢管用钢满足碳当量(Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)≤0.48的条件,控制钢的主要元素碳、锰含量,稳定钢管模拟消除应力热处理后的拉伸性能,确保管体和模拟消除应力热处理试样拉伸性能同时满足技术标准要求。将残余元素镍作为合金元素加入,提高了核岛无缝钢管用钢低温冲击韧性,满足其0℃、-20℃冲击韧性要求。但是对于360mm×450mm断面大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的具体方法并未涉及。
CN101984093A公开一种热轧钢管连铸圆坯热装方法及系统,其方法包括步骤：精炼后的钢水浇铸成连铸圆坯；用火焰枪在连铸圆坯生产线上将连铸圆坯切成倍尺长度,而成热连铸圆坯；倍尺长度的热连铸圆坯至少具有两个流向,第一部分热连铸圆坯通过第一圆坯输送辊道进入到预热炉预热或保温,接着通过第二圆坯输送辊道送到高温炉加热；第二部分热连铸圆坯通过第二圆坯输送辊道直接送到高温炉加热；将送到高温炉加热的热连铸圆坯通过热锯设备热锯切成定尺长度；将热锯切成定尺长度的连铸圆坯送去热定心、穿孔、轧管；接着进入下道工序。该发明充分利用热连铸圆坯的热量,节省大量燃料；同时减少所需设备和厂房,降低建厂投资和设备维修费用。但是对于360mm×450mm断面大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的具体方法并未涉及。
CN103537642A公开了一种控制连铸圆坯机铸坯拉速的新方法,将连铸坯拉速的控制方法分为两个阶段。第一阶段,连铸坯脱开引锭头之前(约10—30余分钟),铸坯的拉速控制按传统的方法制定—根据中间包钢水实际过热度而定。第二阶段,铸坯脱开引锭头之后,铸坯的实际拉速应按铸坯在矫直段的铸坯表面实际温度来决定,即根据矫直段处铸坯的表面实际数据来调整铸坯实际拉速数据,使得铸坯尽早脱离理论脆性温度区域723℃-912℃这个危险温度区间,大幅减少铸坯由于自身的组织相变而导致的铸坯表面容易产生裂纹的几率,其次兼顾中间包钢水温度。便于有效改善或基本解决弧形大圆坯连铸机钢坯表面裂纹容易产生现象,在保证铸坯质量的前提下,较大幅度地提高连铸机整体生产效率、进一步提高铸坯成材率,更好的改善大圆连铸坯表面质量。但是对于360mm×450mm断面大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的具体方法并未涉及。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，适用于360mm×450mm断面大方坯，可提升大方坯34CrMo4氧气瓶钢连铸坯致密性、均质性，确保大方坯34CrMo4氧气瓶钢连铸坯综合质量高水平控制。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，采用管式结晶器，结晶器的冷却水的工艺参数控制为水流量3100L/min～3250L/min，水压0.75MPa～0.85MPa；
结晶器电磁搅拌为结晶器出口处的低位安装，结晶器电磁搅拌装备覆盖高度为350mm，下端与结晶器下口齐平；测定结晶器电磁搅拌实际磁场高斯强度，以实际搅拌磁场高斯强度为240±15Gs进行搅拌电流设置，搅拌电流频率2.4Hz；
在二冷区与凝固末端之间安装有电磁搅拌装备，该电磁搅拌装备安装位置为凝固线性比为0.45～0.47的区域；实测搅拌磁场高斯强度，按实际磁场高斯强度为250±25Gs进行搅拌电流强度设置，搅拌电流频率为7.0Hz；二冷比水量按0.311L·kg-1 钢～0.333L·kg-1 钢进行设置；
对于中包浇铸的第1炉次，浇注钢液过热度控制在35℃～45℃；对于中包浇铸的第2～N炉次，浇注钢液过热度控制在20℃～35℃；
拉速控制在0.45m/min～0.55m/min，可按目标拉速0.50m/min恒速浇注。
进一步的是：管式结晶器的角部圆角尺寸为R20mm。这样可优化铸坯角部冷却，改善铸坯角部缺陷控制。
进一步的是：管式结晶器的冷却水路为二进二回，具有两个进水口和两个出水口。这样可保证传热均匀性；保证结晶器出口处铸坯坯壳厚度均匀，坯壳厚度尺寸优选控制在17mm～20mm。实施时可在结晶器进水口安装DN250调节阀以精细调节结晶器冷却水，以更好地保证结晶器出口处铸坯坯壳厚度。
进一步的是：在二冷区与凝固末端之间的电磁搅拌装备安装位置也可按如下参数控制：安装在距离结晶器钢液面10.0m～11.0m区间。
本发明的有益效果是：在结晶器电磁搅拌的基础上，在二冷区与凝固末端之间增设了电磁搅拌装备，并且对两者的安装位置和工作参数作了合理设计，再结合控制浇注钢液过热度、浇注速度、冷却参数等，提升了大方坯34CrMo4氧气瓶钢连铸坯的致密性及均质性，此外，通过对管式结晶器的圆角参数设计，优化铸坯角部冷却，改善了铸坯角部缺陷控制。通过对冷却水路的改进，以保证传热均匀性，使得结晶器出口处铸坯坯壳厚度均匀。本发明可确保大方坯34CrMo4氧气瓶钢连铸坯综合质量高水平控制。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例中，在二冷区与凝固末端之间安装的电磁搅拌装备，称为“介于二冷与凝固末端电磁搅拌”(S～F-EMS)。
实施例1
该实施例是某炼钢厂采用本发明的方法，连铸生产360mm×450mm断面的34CrMo4氧气瓶钢大方坯。本发明的具体实施方式为：采用管式结晶器，角部圆角尺寸为R20mm；设计管式结晶器水路为二进二回，保证传热均匀性；结晶器配备冷却水量为3100L/min～3250L/min，水压0.75MPa～0.85MPa，采用DN250调节阀精细调节结晶器冷却水；结晶器电磁搅拌为结晶器出口处的低位安装，结晶器电磁搅拌装备覆盖高度350mm，下端与结晶器下口齐平；结晶器电磁搅拌实际磁场高斯强度240±15Gs，搅拌电流设置为400A～450A，搅拌电流频率2.4Hz。安装“介于二冷与凝固末端电磁搅拌”(S～F-EMS)位置为凝固线性比为0.45～0.47的区域，具体为距离结晶器钢液面10.0m～11.0m区间，搅拌磁场高斯强度为250±25Gs，搅拌电流强度为270A～320A，搅拌电流频率为7.0Hz；二冷比水量为0.311L·kg-1 钢～0.333L·kg-1 钢。
此外，浇注钢液过热度(中包浇铸)控制在25℃～35℃，中包第一炉次，过热度控制在35℃～45℃；将拉速控制在0.45m/min～0.55m/min，目标拉速0.50m/min恒速浇注时间比例为92.7％。
连铸过程结晶器内钢液液面稳定，保护渣厚度分布均匀。对连铸大方坯进行低倍检测；采用冷酸枝晶腐蚀，检测铸坯横断面坯壳厚度分布情况，结果显示，该技术所生产的34CrMo4氧气瓶钢连铸大方坯坯壳厚度沿断面周向分布均匀，整体控制在17mm～20mm；铸坯边角部质量良好，对连铸坯全断面进行金属原位扫描检测，铸坯全断面均质度为0.921～0.930，心部致密度为0.910～0.937，对应酸洗腐蚀低倍评级中心偏析、中心疏松均≤0.5级，无中心缩孔。
实施例2
该实施例是某炼钢厂采用本发明的方法生产360mm×450mm断面34CrMo4氧气瓶钢连铸大方坯。本发明的具体实施方式为：采用管式结晶器，角部圆角尺寸为R20mm；设计管式结晶器水路为二进二回，保证传热均匀性；结晶器配备冷却水量为3105L/min～3200L/min，水压0.75MPa～0.81MPa，采用DN250调节阀精细调节结晶器冷却水；结晶器电磁搅拌为结晶器出口处的低位安装，结晶器电磁搅拌装备覆盖高度350mm，下端与结晶器下口齐平；结晶器电磁搅拌实际磁场高斯强度250±5Gs，搅拌电流设置为410A～500A，搅拌电流频率2.4Hz。安装“介于二冷与凝固末端电磁搅拌”(S～F-EMS)位置为凝固线性比为0.45～0.47的区域，具体为距离结晶器钢液面10.0m～11.0m区间，搅拌磁场高斯强度为250±15Gs，搅拌电流强度为245A～275A，搅拌电流频率为7.0Hz；二冷比水量为0.316L·kg-1 钢～0.330L·kg-1 钢。
此外，浇注钢液过热度(中包浇铸)控制在25℃～35℃，中包第一炉次，过热度控制在35℃～43℃；将拉速控制在0.47m/min～0.53m/min，目标拉速0.50m/min恒速浇注时间比例为95.4％。
连铸过程结晶器内钢液液面稳定，保护渣厚度分布均匀。对连铸大方坯进行低倍检测；采用冷酸枝晶腐蚀，检测铸坯横断面坯壳厚度分布情况，结果显示，该技术所生产的34CrMo4氧气瓶钢连铸大方坯坯壳厚度沿断面周向分布均匀，整体控制在17mm～18.9mm；铸坯边角部质量良好，对连铸坯全断面进行金属原位扫描检测，铸坯全断面均质度为0.914～0.931，心部致密度为0.912～0.936，对应酸洗腐蚀低倍评级中心偏析、中心疏松均≤0.5级，无中心缩孔。
实施例3
该实施例是某炼钢厂采用本发明的方法生产360mm×450mm断面34CrMo4氧气瓶钢连铸大方坯。本发明的具体实施方式为：采用管式结晶器，角部圆角尺寸为R20mm；设计管式结晶器水路为二进二回，保证传热均匀性；结晶器配备冷却水量为3200L/min～3250L/min，水压0.87MPa～0.90MPa，采用DN250调节阀精细调节结晶器冷却水；结晶器电磁搅拌为结晶器出口处的低位安装，结晶器电磁搅拌装备覆盖高度350mm，下端与结晶器下口齐平；结晶器电磁搅拌实际磁场高斯强度240±10Gs，搅拌电流设置为495A～520A，搅拌电流频率2.4Hz。安装“介于二冷与凝固末端电磁搅拌”(S～F-EMS)位置为凝固线性比为0.45～0.47的区域，具体为距离结晶器钢液面10.0m～11.0m区间，搅拌磁场高斯强度为240±15Gs，搅拌电流强度为200A～220A，搅拌电流频率为7.0Hz；二冷比水量为0.315L·kg-1 钢～0.329L·kg-1 钢。
此外，浇注钢液过热度(中包浇铸)控制在27℃～35℃，中包第一炉次，过热度控制在35℃～45℃；将拉速控制在0.46m/min～0.55m/min，目标拉速0.50m/min恒速浇注时间比例为91.5％。
连铸过程结晶器内钢液液面稳定，保护渣厚度分布均匀。对连铸大方坯进行低倍检测；采用冷酸枝晶腐蚀，检测铸坯横断面坯壳厚度分布情况，结果显示，该技术所生产的34CrMo4氧气瓶钢连铸大方坯坯壳厚度沿断面周向分布均匀，整体控制在17.8mm～20mm；铸坯边角部质量良好，对连铸坯全断面进行金属原位扫描检测，铸坯全断面均质度为0.909～0.931，心部致密度为0.920～0.933，对应酸洗腐蚀低倍评级中心偏析、中心疏松均≤0.5级，无中心缩孔。
上述实施例说明，通过采用本发明的技术方案后，360mm×450mm断面34CrMo4氧气瓶钢大方坯铸坯质量控制良好，铸坯角部零缺陷，坯壳厚度沿周向均匀分布，铸坯全断面均质性较好，心部疏松及缩孔得到有效控制，铸坯心部致密度高水平的控制，中心疏松、中心偏析低倍质量评级指标控制较优，其他质量性能全部合格。
Claims (5)
1.大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，其特征在于：采用管式结晶器，结晶器的冷却水的工艺参数控制为水流量3100L/min～3250L/min，水压0.75MPa～0.85MPa；
结晶器电磁搅拌为结晶器出口处的低位安装，结晶器电磁搅拌装备覆盖高度为350mm，下端与结晶器下口齐平；测定结晶器电磁搅拌实际磁场高斯强度，以实际搅拌磁场高斯强度为240±15Gs进行搅拌电流设置，搅拌电流频率2.4Hz；
在二冷区与凝固末端之间安装有电磁搅拌装备，该电磁搅拌装备安装位置为凝固线性比为0.45～0.47的区域；实测搅拌磁场高斯强度，按实际磁场高斯强度为250±25Gs进行搅拌电流强度设置，搅拌电流频率为7.0Hz；二冷比水量按0.311L·kg-1 钢～0.333L·kg-1 钢进行设置；
对于中包浇铸的第1炉次，浇注钢液过热度控制在35℃～45℃；对于中包浇铸的第2～N炉次，浇注钢液过热度控制在20℃～35℃；
拉速控制在0.45m/min～0.55m/min。
2.如权利要求1所述的大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，其特征在于：管式结晶器的角部圆角尺寸为R20mm。
3.如权利要求1所述的大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，其特征在于：管式结晶器的冷却水路为二进二回，具有两个进水口和两个出水口。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，其特征在于：坯壳厚度尺寸控制在17mm～20mm。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的大方坯连铸生产34CrMo4氧气瓶钢的方法，其特征在于：在二冷区与凝固末端之间的电磁搅拌装备安装位置为距离结晶器钢液面10.0m～11.0m区间。
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