CN110722119B

CN110722119B - 高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺

Info

Publication number: CN110722119B
Application number: CN201911027407.2A
Authority: CN
Inventors: 张志明; 宋建勤; 寻忠忠; 谢杰智; 刘春林; 李成良; 万翔; 刘志龙; 郭俊宇; 敖永明; 唐梦飞; 周楠
Original assignee: SGIS Songshan Co Ltd
Current assignee: SGIS Songshan Co Ltd
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: CN110722119A

Abstract

本申请涉及钢铁冶金领域，具体而言，涉及一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺。该高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，包括：将精炼钢水浇注在横截面为160×160mm的结晶器中，向结晶器内加入保护渣；保护渣的熔化速度为45～65s，液渣层厚度为9～12mm；连铸浇注速度为1.8～2.2m/min。采用该方法，连铸浇注稳定，结晶器液面波动控制在±3mm以内，无拉漏问题，生产的铸坯无纵向裂纹和凹陷缺陷。

Description

高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺

技术领域

本申请涉及钢铁冶金领域，具体而言，涉及一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺。

背景技术

低碳高硫高氧易切削钢被认为是三大难连铸的钢种之一，连铸工艺难点在于高氧含量、高硫含量大大降低钢水表面张力，使钢渣分离困难，容易引起钢渣混卷，形成铸坯表面及皮下气泡、夹渣缺陷，甚至造成漏钢；高锰含量、高氧含量高温下会与耐火材料发生反应，加速连铸中间包耐火材料浸蚀，中间包易穿钢；钢液粘度大，流动性差，为保证其可浇性须提高浇注温度，但钢种裂纹敏感强，高温浇注易使钢坯产生裂纹，这些相互矛盾的要求，使得连铸低碳高硫高氧易切削钢面临极大的挑战。

已知的一种低碳高硫高氧易切削钢的生产方法，铸坯断面规格160～200mm×200～360mm，采用低碳高硫钢连铸保护渣，保护渣烘烤温度>100℃，烘烤时间>1小时；钢种液相线温度按照1510～1518℃，中包过热度按20～30℃目标控制，拉速控制：180mm×220mm坯型按照0.90～1.00m/min控制，目标速度0.90m/min，165mm×320mm坯型按照0.65～0.8m/min控制，目标速度0.7m/min。该方法采用喂纯钙线脱氧，喂入的Ca不但与溶解氧反应，还与S结合形成高熔点的CaS夹杂物，对铸坯断面≤160×160mm的小方坯，容易产生浸入式水口紊流现象；该方法提出连铸采用低碳高硫钢连铸保护渣，但没有明确保护渣理化性能指标，对低碳高硫高氧易切削钢，保护渣的性能非常关键。

已知的另一种低碳高硫高氧易切削钢的生产方法，采用的保护渣，以质量百分比计，其化学组成为：SiO₂ 30.2～40.2％；CaO 17.0～27.0％；Li₂O≤3.5％；Al₂O₃ 9.3～18.3％；K₂O+NaO 2.5～8.5％；F 2.0～7.0％；MgO≤8.5％；Fe₂O₃≤2.0％。该方法提供的保护渣，含氧化锂成分，添加氧化锂的保护渣价格相对比较高。

已知的一种可改善易切钢铸坯质量的连铸生产工艺，浇铸过热度控制在15～45℃，结晶器铜管采用连续锥度，锥度使用范围控制在0.65～1.15，结晶器冷却水进出温差控制在4～8℃；选用的结晶器保护渣除具有必备的化学成分外还应符合以下特殊理化性能要求：CaO/SiO₂＝0.5～1.3、Al₂O₃＝4～20％、MnO≤4％、粘度＝5～18Poise，并可添加少量不影响保护渣理化性能的硫化物；拉速控制为断面150×150mm铸坯拉速控制范围1.7～2.45m/min；断面200×200mm铸坯拉速控制范围0.9～1.45m/min。该工艺对结晶器保护渣化学成分和某项特殊理化性能做了规定，但保护渣的关键性能指标如熔点和熔化速度等，及保护渣关键使用效果要求如液渣层厚度没有明确；另外，易切削钢品种多，加入的切削元素包括硫、磷、铅、钙、硒和蹄等，合金元素含量不同，如碳含量有低碳和中高碳系列，不同的钢种生产方法不同，该方法涉及的是中高碳含铅易切削钢。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，在高拉速的条件下，保证浇注稳定、无拉漏，生产的铸坯无纵向裂纹和凹陷。

本申请提供一种技术方案：

一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，包括：

将精炼钢水浇注在横截面为160×160mm的结晶器中，向结晶器内加入保护渣；保护渣的熔化速度为45～65s，液渣层厚度为9～12mm；

然后，对该钢实现以1.8～2.2m/min的高拉速浇注；

其中，以质量百分比计，保护渣由以下成分组成：CaO 21～25％，SiO₂ 32～36％，Al₂O₃13～15％，MgO 3.5～4.5％，Fe₂O₃ 1～1.8％，R₂O 3.5～4.0％，F 3～5％，以及游离C13.5～14％；R₂O包括K₂O或者Na₂O中的至少一种。

在本申请的其他实施例中，上述保护渣的渣碱度为0.6～0.7、保护渣的熔点1200～1250℃、保护渣的粘度为1.6～1.9Pa﹒s。

在本申请的其他实施例中，控制吨钢保护渣消耗量为0.25～0.30Kg；结晶器液面波动控制在±3mm以内。

在本申请的其他实施例中，结晶器的对弧偏差在±1.5mm以内，结晶器的水口对中偏差在±5mm以内。

在本申请的其他实施例中，结晶器的正弦振动的振频为160～200次/min，振幅为±5mm。

在本申请的其他实施例中，在结晶器进行电磁搅拌，搅拌频率为3～5Hz、电流为250～350A；

在凝固末端进行电磁搅拌，搅拌频率为3～5Hz、电流为300～500A。

在本申请的其他实施例中，结晶器的进出水温差为6.5℃～8.5℃，比水量为110～130m³/h。

在本申请的其他实施例中，对拉出的铸坯进行二次冷却时采用的比水量为0.5～0.6L/Kg。

在本申请的其他实施例中，精炼钢水由中间包的水口分配至结晶器内，分配时，控制中间包钢水过热度为20～45℃；

中间包的水口为整体浸入式水口，水口的插入深度为80～130mm。

在本申请的其他实施例中，中间包内设置有工作层，工作层的材质为镁质材料，以质量百分比计，镁质材料中的MgO含量大于等于82％小于等于100％；

中间包浇注时间为10～12h。

本申请实施例提供的高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，有益效果包括：

本申请通过限定保护渣中碱金属氧化物含量为3.5～4.0％、氧化镁含量为3.5～4.5％、以及游离碳含量为13.5～14％，使得保护渣具有45～65s的高熔化速度，从而使得保护渣的液渣层厚度能够达到9～12mm，进而能够保证对该钢实现以1.8～2.2m/min的高拉速拉出时，浇注稳定，并且无漏钢、铸坯无纵向裂纹和凹陷缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的铸坯表面图片(图片做了灰度处理)；

图2为对比例1中铸坯表面凹陷的图片(图片做了灰度处理)；

图3为对比例1中铸坯表面渣坑的图片(图片做了灰度处理)；

图4为对比例3中铸坯表面气泡的图片(图片做了灰度处理)；

图5为对比例3中铸坯表面酸洗缺陷的图片(图片做了灰度处理)。

具体实施方式

本申请实施方式提供了一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，包括：

将精炼钢水浇注在横截面为160×160mm的结晶器中，向结晶器内加入保护渣；在生产过程中控制保护渣的熔化速度为45～65s，控制保护渣的液渣层厚度为9～12mm；

然后对该钢实现以1.8～2.2m/min的高拉速拉出；

其中，以质量百分比计，保护渣由以下成分组成：CaO 21～25％，SiO₂ 32～36％，Al₂O₃ 13～15％，MgO 3.5～4.5％，Fe₂O₃ 1～1.8％，R₂O 3.5～4.0％，F 3～5％，以及游离C13.5～14％；R₂O包括K₂O或者Na₂O中的至少一种。

该连铸方法，在制备160×160mm断面方坯时，能够采用1.8～2.2m/min的高拉速连铸。由于结晶器内的保护渣的渣层厚度为9～12mm，在该厚度范围内，能够与连铸拉速相互匹配，保证浇注稳定，避免拉漏，保证生产的铸坯无纵向裂纹和凹陷缺陷。当渣层的厚度过大，超过这一范围时，铸坯中容易出现夹渣、表面凹陷等缺陷。当渣层的厚度较小，低于这一范围时，容易导致流入坯壳与结晶器间隙的液态渣形成的渣膜偏薄，影响铸坯向结晶器的传热。在1.8～2.2m/min的高拉速下，容易导致坯壳厚度不够，发生漏钢现象。

进一步地，控制保护渣的熔化速度为45～65s，控制保护渣的液渣层厚度为9～12mm，使得保护渣的熔化速度和保护渣的液渣层厚度相互匹配，进而保证制备得到的铸坯质量，避免铸坯产生纵向裂纹和凹陷缺陷。

需要说明的是，上述的R₂O包括K₂O或者Na₂O中的至少一种。例如，R₂O为K₂O；或者R₂O为Na₂O；或者R₂O为K₂O和Na₂O。

进一步地，以质量百分比计，保护渣的成分由以下成分组成：CaO 21～25％，SiO₂32～36％，Al₂O₃ 13～15％，MgO 3.5～4.5％，Fe₂O₃ 1～1.8％，R₂O 3.5～4.0％，F 3～5％，以及游离C13.5～14％。通过控制上述组分的含量，尤其是组分中的游离C含量，实现了其与熔化速度相互匹配。具体而言，保护渣的组成中，含碳量较高，保护渣的熔化速度快，含碳量低，保护渣的熔化速度慢。具体而言，本申请实施方式提供的保护渣游离C含量在13.5～14％，能够与保护渣的熔化速度为45～65s相互匹配，保证浇注稳定，避免拉漏，保证生产的铸坯无纵向裂纹和凹陷缺陷。

目前常见的结晶器保护渣通常含有Mn元素，Mn元素容易与氧化镁形成复合晶体，析晶型过强，容易导致保护渣膜热阻过高，不利于提高拉速。而本申请实施方式提供的保护渣，其成分中不含Mn元素，避免了上述的问题，因此能够保证低碳高硫高氧易切削钢在连铸时，采用1.8～2.2m/min的拉速进行。并且，本申请实施方式提供的这种保护渣，能够有效地保护结晶器，降低腐蚀，提高设备的使用寿命。由于该保护渣，不易析晶，热阻较低，因此能够实现在高拉速的同时保证浇注的稳定、无液面波动，无拉漏，保证生产制得的铸坯无纵向裂纹和凹陷缺陷。

在本申请一些实施方式中，采用连铸机制备低碳高硫高氧易切削钢。连铸机主要包括钢水包(大包)、中间包、结晶器及其振动装置、二冷区等。

该高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，包括：

步骤S1、精炼钢水由中间包的水口分配至结晶器内。

进一步地，以质量百分比计，上述的精炼钢水的组分包括：C 0.04～0.08％、Si0.015～0.05％、Mn 1.1～1.45％、P 0.04～0.09％以及S 0.25～0.40％，余量为Fe和不可避免的杂质。

示例性地，以质量百分比计，上述的精炼钢水的组分包括：C 0.08％、Si 0.03％、Mn 1.45％、P 0.09％以及S 0.40％，余量为Fe和不可避免的杂质。

示例性地，以质量百分比计，上述的精炼钢水的组分包括：C 0.05％、Si 0.02％、Mn 1.25％、P 0.05％以及S 0.26％，余量为Fe和不可避免的杂质。

示例性地，以质量百分比计，上述的精炼钢水的组分包括：C 0.06％、Si 0.03％、Mn 1.35％、P 0.06％以及S 0.32％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步可选地，以质量百分比计，上述的精炼钢水的组分包括：C 0.05～0.07％、Si 0.02～0.04％、Mn 1.2～1.4％、P 0.05～0.08％以及S 0.26～0.39％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步可选地，以质量百分比计，上述的精炼钢水的组分包括：C 0.06～0.07％、Si 0.03～0.04％、Mn 1.3～1.4％、P 0.05～0.08％以及S 0.26～0.39％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，上述的钢水精炼后溶解氧a[O]为30～90ppm。示例性地，上述的钢水精炼后溶解氧a[O]为30、40、50、60、70、80或者90ppm。进一步可选地，上述的钢水精炼后溶解氧a[O]为35～85ppm。进一步可选地，上述的钢水精炼后溶解氧a[O]为45～65ppm。

进一步地，控制钢水过热度为20～45℃，浇注时间为10～12h。保证后续制得的铸坯无纵向裂纹和凹陷缺陷。示例性地，使钢水通过中间包时，控制钢水过热度为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃或者45℃或任意两个值之间的中间值，浇注时间为10h、11h或者12h或任意两个值之间的中间值。

因钢液粘度大，流动性差，不宜采取低过热度浇注，但浇注温度高时，因钢中S含量高，钢的裂纹敏感性强，铸坯容易表面裂纹，因此钢水过热度不宜太低也不能太高，控制范围为20～45℃，优选为25～35℃，连铸中间包第一炉钢水过热度30～40℃。

进一步地，上述的中间包内设置有工作层，工作层的材质为镁质材料，以质量百分比计，镁质材料中的MgO含量大于82％小于100％。

低碳高硫高氧易切削钢中锰和溶解氧含量高，锰和氧会与中间包耐火材料发生反应侵蚀耐火材料。因此，将上述的中间包的工作层选择为镁质材料。镁质材料具有优异的耐高温、耐侵蚀性能，通过将上述的中间包的工作层设置包括质量分数大于82％小于100％的MgO的镁质材料，能够有效地减缓钢液对中间包的浸蚀，避免中间包穿钢，保证连铸工艺的稳定进行。

进一步地，上述的中间包设置有整体浸入水口，水口的插入深度为80～130mm。示例性地，水口的插入深度为80mm、85mm、90mm、95mm、100mm、105mm、110mm、115mm、120mm、125mm或者130mm或任意两个值之间的中间值。

由于低碳高硫高氧易切削钢铸坯易产生皮下气泡，在中间包采用整体式浸入水口能够有效地保护钢流，避免钢水二次氧化。

水口插入过浅，虽然有利于钢液凝固过程产生的CO气泡上浮，避免产生皮下气泡，且有利于钢中夹杂物上浮去除，但插入过浅会引起结晶器液面翻滚造成卷渣。插入过深，钢液凝固过程产生的气泡上浮容易被坯壳扑捉成形生皮下气泡，不利于钢中夹杂物上浮，且结晶器弯液面不活跃，液渣层厚度变薄。发明人在长期研究以及生产实践中，将水口插入深度设置为80～130mm，有效地避免了卷渣问题，保证了浇注的稳定性。

步骤S2、将精炼钢水浇注在横截面为160×160mm的结晶器中。

将精炼钢水浇注在横截面为160×160mm的结晶器中，向结晶器内加入保护渣，使得在钢液表面形成保护。

进一步地，加入保护渣的熔化速度为45～65s，控制保护渣的液渣层厚度为9～12mm。示例性地，保护渣的熔化速度为45s、50s、55s、60s或者65s或任意两个值之间的中间值。控制保护渣的液渣层厚度为9mm、9.5mm、10mm、10.5mm、11mm、11.5mm或者12mm或任意两个值之间的中间值。

进一步可选地，控制保护渣的熔化速度为46～64s，控制保护渣的液渣层厚度为9.2～11.8mm。

进一步地，以质量百分比计，保护渣由以下成分组成：CaO 21～25％，SiO₂ 32～36％，Al₂O₃13～15％，MgO 3.5～4.5％，Fe₂O₃ 1～1.8％，R₂O 3.5～4.0％，F 3～5％，以及游离C13.5～14％。

示例性地，以质量百分比计，保护渣由以下成分组成：CaO 22.8％，SiO₂ 35.3％、Al₂O₃14.5％，MgO4.3％，Fe₂O₃ 1.6％，R₂O 3.8％，F 4.1％，游离C13.6％。

该保护渣熔化形成渣膜后传热效果好，有助于保证浇注的稳定性，避免漏钢。

进一步可选地，以质量百分比计，保护渣由以下成分组成：CaO 21～24％，SiO₂ 33～35％，Al₂O₃ 13.3～14.5％，MgO 3.6～4.3％，Fe₂O₃ 1.2～1.7％，R₂O 3.6～3.9％，F 3.3～5％，以及游离C13.6～13.9％。

进一步可选地，以质量百分比计，保护渣由以下成分组成：CaO 22～23％，SiO₂33.5～34.5％，Al₂O₃ 13.5～14.0％，MgO 3.7～4.2％，Fe₂O₃ 1.3～1.6％，R₂O 3.65～3.85％，F 3.5～5％，以及游离C13.7～13.8％。

控制保护渣的渣碱度为0.6～0.7、熔点为1200～1250℃、粘度为1.6～1.9Pa﹒s，以及控制吨钢保护渣消耗量为0.25～0.30Kg。

示例性地，控制保护渣的渣碱度为0.6、0.62、0.63、0.65或者0.7；保护渣的熔点1205℃、1210℃、1225℃、1230℃、1235℃、1240℃、1245℃或者1250℃或任意两个值之间的中间值。保护渣的粘度为1.6Pa﹒s、1.7Pa﹒s、1.8Pa﹒s或者1.9Pa﹒s或任意两个值之间的中间值；以及控制吨钢保护渣消耗量为0.25Kg、0.26Kg、0.27Kg、0.28Kg或者0.29Kg或任意两个值之间的中间值。

进一步可选地，控制保护渣的渣碱度为0.62～0.68、保护渣的熔点1215～1235℃、保护渣的粘度为1.7～1.85Pa﹒s以及控制吨钢保护渣消耗量为0.26～0.28Kg。

进一步地，控制保护渣的液面波动在±3mm以内，能够有效防止卷渣。示例性地，向结晶器内加入保护渣，控制保护渣的液面波动为-3mm、-2mm、-1mm、1mm、2mm或者3mm或任意两个值之间的中间值。

进一步可选地，控制保护渣的液面波动在-2～2mm以内。

进一步地，结晶器的对弧偏差在±1.5mm以内，结晶器的水口对中偏差在±5mm以内。

低碳高硫高氧易切削钢属亚包晶钢，连铸过程结晶器弯月面附近初生坯壳随着温度的下降，发生δFe→γFe相间的包晶反应，并伴随着线性收缩和体积收缩，坯壳与铜板脱离形成气隙，导致热流减小，冷却效果变差，坯壳变薄，形成凹陷，凹陷进一步扩展，严重时产生表面裂纹，裂纹严重时产生漏钢事故。通过设置结晶器的对弧偏差在±1.5mm以内，结晶器的水口对中偏差在于±5mm以内，能够有效避免坯壳与铜板的间隙存在大的差异，从而提高结晶器初生坯壳的冷却均匀性，避免漏钢，保证铸坯的质量。

进一步地，结晶器的正弦振动的振频为160～200次/min。

示例性地，正弦振动的振频为160次/min，振幅为±5mm；或者正弦振动的振频为180次/min，振幅为±5mm；或者正弦振动的振频为200次/min，振幅为±5mm。

结晶器壁与凝固坯壳间渣膜厚度的均匀性影响坯壳传热的均匀性，渣膜不均匀，则坯壳传热、冷却不均匀，导致局部区域坯壳厚度不均匀，产生凹陷。采用正弦振动，并设置振频为160～200次/min，振幅为±5mm，能够有效提高结晶器弯液面液渣均匀流入坯壳与结晶器壁之间的间隙结晶器，保证浇注的稳定性。

进一步可选地，进行正弦振动，振频为170～190次/min。

进一步地，在结晶器内部进行电磁搅拌，搅拌频率为3～5Hz、电流为250～350A。

示例性地，在结晶器内部进行电磁搅拌，搅拌频率为3Hz、电流为250A；或者在结晶器内部进行电磁搅拌，搅拌频率为5Hz、电流为350A；或者在结晶器内部进行电磁搅拌，搅拌频率为4Hz、电流为200A。

进一步可选地，在结晶器内部进行电磁搅拌，搅拌频率为3.5～4.5Hz、电流为255～345A。

通过在结晶器内部进行电磁搅拌，能够促进钢中夹杂物和气体上浮，提高铸坯质量。

进一步地，在凝固末端进行电磁搅拌，搅拌频率为3～5Hz、电流为300～500A。

示例性地，在凝固末端进行电磁搅拌，搅拌频率为3Hz、电流为300A；或者在凝固末端进行电磁搅拌，搅拌频率为5Hz、电流为500A；或者在凝固末端进行电磁搅拌，搅拌频率为4Hz、电流为400A。

进一步可选地，在凝固末端进行电磁搅拌，搅拌频率为3.6～4.6Hz、电流为360～460A。

在上述频率以及电流范围内运行凝固末端电磁搅拌，能够有效改善铸坯中心P、S偏析。

进一步地，结晶器的进出水温差为6.5℃～8.5℃。示例性地，结晶器的进出水温差为6.5℃，6.6℃，7.0℃，7.5℃，7.6℃，8.0℃或者8.5℃或任意两个值之间的中间值。

进一步地，结晶器的比水量为110～130m³/h。示例性地，比水量为110m³/h、115m³/h、120m³/h、125m³/h、126m³/h、127m³/h或者130m³/h或任意两个值之间的中间值。

根据热平衡原理，钢液从计算截面带入结晶器内的热量等于钢坯从该截面带走的热量和被结晶器冷却水带走的热量之和，由此得到结晶器冷却水量Q与方坯断面尺寸L、拉速V及冷却水温差之间的函数关系式：

Q＝4Vδ(L－δ)(ρ_钢水△H_钢水－ρ_钢△H_钢)/C_水ρ_水△T_水(m³/h)(式1)

式中V为拉速(m/min)，δ为坯壳出结晶器时厚度(m)，L为方坯边长(m)，ρ为钢或水密度(Kg/m³)，△H为热焓(KJ/Kg)，C为比热(KJ/Kg·℃)，△T为温度差(℃)。

为防止冷坯壳产生凹陷和裂纹，当边长为160mm(0.16m)的方坯，设定拉速为2.0m/min时，坯壳出结晶器时合适厚度设为20mm(0.02m)，结晶器进出水温差按6.5℃～8.5℃控制，根据式1计算得到比水量为110～130m³/h。

进一步可选地，结晶器的进出水温差为6.6℃～8.4℃，比水量为112～128m³/h。

步骤S3、以1.8～2.2m/min的拉速浇注。

采用1.8～2.2m/min高拉速拉出，生产效率高。示例性地，以1.8m/min、1.85m/min、1.90m/min、1.95m/min、2.0m/min、2.15m/min或者2.2m/min或任意两个值之间的中间值的拉速浇注。

低碳高硫高氧易切削钢裂纹敏感强，原则上应采用相对较低拉速浇注，但拉速低时，一炉钢浇注周期长，中间包温度前后温差大，过热度高坯壳薄、温度高，铸坯容易产生凹陷、裂纹，过热度偏低容易发生断浇。发明人经过长期研究以及生产实践将160×160mm断面方坯连铸拉速设置为1.8～2.2m/min，保持恒拉速浇注，不仅缩短了浇注周期，而且保证铸坯质量。

进一步可选地，以1.9～2.1m/min的拉速浇注。

进一步可选地，以1.95～2.0m/min的拉速浇注。

进一步地，铸坯二次冷却时采用的比水量为0.5～0.6L/Kg。采用上述范围的比水量进行二次冷却，能够有效防止冷却速度快，铸坯产生凹陷和裂纹，保证铸坯质量。

示例性地，对拉出的铸坯进行二次冷却时采用的比水量为0.52L/Kg、0.55L/Kg、0.57L/Kg、0.58L/Kg或者0.59L/Kg或任意两个值之间的中间值。

进一步可选地，对拉出的铸坯进行二次冷却时采用的比水量为0.52～0.58L/Kg进行二次冷却。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：

实施例1

本实施例提供的一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，具体如下：

精炼制备的钢水重量123t，温度为1598℃，钢水化学成分C0.07％、Si 0.025％、Mn1.28％、P0.051％、S0.32％、a[O]43ppm，钢水供6机6流160×160mm方坯连铸机浇注，该炉钢连铸中间包第1炉。

连铸机按规定检测周期对弧，结晶器对弧偏差在±1.0mm内。中间包工作层用镁质材料，其MgO含量＞82％，中间包安装有低碳高硫高氧易切削钢专用的控流塞棒和整体式浸入式水口，已用烘烤器按烘烤工艺进行烘烤。

开浇前，在连铸二级控制系统设定每个流结晶器冷却水量为115m/h，每个流二次冷却比水量为0.5L/Kg，足辊、冷却Ⅰ区、Ⅱ区比例分别为：30％、40％、30％，设定每个流结晶器电磁搅拌频率为4Hz、电流为250A，凝固末端电磁搅拌频率为3Hz、电流为300A。设置结晶器为正弦振动，其中振频为180次/min、振幅为±5mm。

中间包开至浇注工位，用专用装置校对每个流水口对中情况，校对后水口对中偏差在±5mm内。

中间包各流开浇拉速提到正常拉速后，启动各流结晶器电磁搅拌，钢坯通过凝固末端电磁搅拌装置后启动各流凝固末端电磁搅拌。浇注正常后测量水口插入深度，6个流插入深度在85～96mm范围。

浇注过程，用自动加保护渣装置向结晶器液面均匀添加保护渣，保护渣化学成分重量百分比CaO 22.8％，SiO₂ 35.3％、Al₂O₃ 14.5％，MgO4.3％，Fe₂O₃ 1.6％，R₂O 3.8％，F4.1％，游离C13.6％。保护渣碱度为0.65，熔点为1225℃，熔化速度为50s，粘度为1.8Pa﹒s。测量液渣层厚度为10～11mm，吨钢保护渣消耗量为0.28Kg。

浇注过程，各流结晶器进出水温差为6.5℃～7.2℃。

大包浇注30t、60t、90t钢水时，测得中间包钢水温度分别为1549℃、1552℃、1545℃，每个流拉速恒定为2.0m/min。正常浇注过程结晶器液面控制波动在±3mm内。

实施例2

精炼制备的钢水重量121t，温度为1582℃，钢水化学成分C0.056％、Si 0.032％、Mn1.27％、P0.053、S0.35％、a[O]52ppm，钢水供6机6流160×160mm方坯连铸机浇注，该炉钢连铸中间包第2炉，与实施例1连浇。

连铸第一炉开浇前，已在连铸二级控制系统设定每个流结晶器冷却水量为115m/h，每个流二次冷却比水量为0.5L/Kg，足辊、冷却Ⅰ区、Ⅱ区比例分别为：30％、40％、30％，设定每个流结晶器电磁搅拌频率为4Hz、电流为250A，凝固末端电磁搅拌频率为3Hz、电流为300A。设置结晶器为正弦振动，其中振频为180次/min、振幅±5mm。上述设定参数不变。第一炉开浇前，已用专用装置校对每个流水口对中情况，校对后水口对中偏差在±5mm内。第一炉浇注过程已测量水口插入深度，6个流插入深度在85～96mm范围。

浇注过程，用自动加保护渣装置向结晶器液面添加保护渣，保护渣化学成分重量百分比CaO 22.8％，SiO₂ 35.3％、Al₂O₃ 14.5％，MgO4.3％，Fe₂O₃ 1.6％，R₂O 3.8％，F4.1％，游离C13.6％。保护渣碱度为0.65，熔点为1225℃，熔化速度为50s，粘度为1.8Pa﹒s。测量液渣层厚度为9～11mm，吨钢保护渣消耗量为0.28Kg。

浇注过程，各流结晶器进出水温差为6.7℃～7.2℃。

大包浇注30t、60t、90t钢水时，测得中间包钢水温度分别为1542℃、1548℃、1543℃，每个流拉速恒定为2.0m/min。浇注过程结晶器液面波动控制在±3mm。

实施例3

精炼制备的钢水重量122t，温度为1583℃，钢水化学成分C0.052％、Si 0.019％、Mn1.25％、P0.056、S0.33％、a[O]54ppm，钢水供6机6流160×160mm方坯连铸机浇注，该炉钢连铸中间包第3炉，与实施例2连浇。

连铸第一炉开浇前，已在连铸二级控制系统设定每个流结晶器冷却水量为115m/h，每个流二次冷却比水量为0.5L/Kg，足辊、冷却Ⅰ区、Ⅱ区比例分别为：30％、40％、30％，设定每个流结晶器电磁搅拌频率为4Hz、电流为250A，凝固末端电磁搅拌频率为3Hz、电流为300A。设置结晶器为正弦振动，其中振频为180次/min、振幅为±5mm。上述设定参数不变。第一炉开浇前，已用专用装置校对每个流水口对中情况，校对后水口对中偏差在±5mm内。第一炉浇注过程已测量水口插入深度，6个流插入深度在85～96mm范围。

浇注过程，用自动加保护渣装置向结晶器液面添加保护渣，保护渣化学成分重量百分比CaO 22.8％，SiO₂ 35.3％、Al₂O₃ 14.5％，MgO4.3％，Fe₂O₃ 1.6％，R₂O 3.8％，F4.1％，游离C13.6％。，保护渣碱度为0.65，熔点为1225℃，熔化速度为50s，粘度为1.8pa﹒s。测量液渣层厚度为10～11mm，吨钢保护渣消耗量为0.28Kg。

浇注过程，各流结晶器进出水温差为6.6℃～7.4℃。

大包浇注30t、60t、90t钢水时，测得中间包钢水温度分别为1538℃、1544℃、1540℃，每个流拉速恒定为2.0m/min。浇注过程结晶器液面波动控制在±3mm内。

实施例4

本实施例提供一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其基本步骤与实施例1的步骤均相同，所不同之处在于：

保护渣由以下成分组成：CaO 21.5％，SiO₂ 36％，Al₂O₃ 14％，MgO 4.5％，Fe₂O₃1.8％，Na₂O 3.7％，F 5％以及游离C13.5％；保护渣的渣碱度为0.60，熔点为1210℃、熔化速度为62s，粘度为1.6Pa﹒s。

连铸拉速为2.2m/min；吨钢保护渣消耗量为0.30Kg；液渣层厚度为9～10mm。

实施例5

保护渣由以下成分组成：CaO25％，SiO₂35.9％，Al₂O₃13.9％，MgO3.5％，Fe₂O₃1％，Na₂O 4％，F 3.2％以及游离C13.5％；保护渣的渣碱度为0.70，熔点为1235℃、熔化速度为45s，粘度为1.7Pa﹒s。

连铸拉速为1.8m/min；吨钢保护渣消耗量为0.26Kg；液渣层厚度为9～10mm。

实施例6

本实施例提供一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其基本步骤与实施例的步骤均相同，所不同之处在于：

保护渣由以下成分组成：CaO24.7％，SiO₂32％，Al₂O₃ 14％，MgO4.5％，Fe₂O₃1.8％，K₂O+Na₂O4％，F 5％以及游离C14％；保护渣的渣碱度为0.77，熔点为1230℃、熔化速度为50s。

连铸拉速为2.0m/min；吨钢保护渣消耗量为0.29Kg；液渣层厚度为10～11mm。

对比例1

提供一种制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺：

与实施例1的连铸工艺基本相同，所不同之处在于：

结晶器保护渣，以质量百分比计，其化学组成为：

CaO30.4％，SiO₂37.2％，Al₂O₃16.3％，MgO2.5％，Fe₂O₃0.7％，N₂O 4.5％，F 1.6％，游离C6.8％；保护渣渣碱度为0.82；熔点为1132℃，熔化速度为55s，粘度为0.65Pa﹒s。

连铸拉速为1.8m/min；吨钢保护渣消耗量为0.42Kg；液渣层厚度为11～12mm。

对比例2

提供一种制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺：

与实施例1的连铸工艺基本相同，所不同之处在于：

结晶器保护渣，以质量百分比计，其化学组成为：

CaO15.5％，SiO₂34.8％，Al₂O₃14.2％，MgO2.7％，Fe₂O₃ 1.3％，K₂O+Na₂O 6.2％，CaF₂13.5％，游离C11.8％；保护渣渣碱度为0.45，熔点为1240℃，熔化速度为40s，粘度为1.7Pa﹒s。

连铸拉速为1.8m/min；吨钢保护渣消耗量为0.26Kg；液渣层厚度为7～8mm。

对比例3

提供一种制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺：

与实施例1的连铸工艺基本相同，所不同之处在于：

结晶器保护渣，以质量百分比计，其化学组成为：

CaO29.2％，SiO₂31.7％，Al₂O₃11.1％，MgO3.4％，Fe₂O₃ 1.5％，K₂O+Na₂O4.5％，F4.3％，游离C14.5％；保护渣渣碱度为0.92，熔点为1152℃，熔化速度为35s，粘度为,1.7Pa﹒s。

连铸拉速为1.8m/min；吨钢保护渣消耗量为0.25Kg；液渣层厚度为7～8mm；

实验例1

实施例1、4、5、6及对比例1-3生产制得的铸坯，缓冷48小时后，全部送抛丸检验工序，用直径1±0.3mm的钢珠，对钢坯进行自动抛丸处理，去除钢坯四个表面的氧化铁皮，然后肉眼逐支检查表面有无凹陷、无气泡和渣坑缺陷，如有凹陷则用测量工具测量凹陷深度；抛丸检查实施例2和3制得的铸坯及实施例1、4、5、6及对比例1-3抛丸检查后的钢坯，送高速线材轧机轧制成8～12mm盘条，盘卷在线肉眼逐卷肉眼检查，头尾经修剪，按每5卷取1条试样(不足5卷按5卷算)进行表面酸洗、磁粉探伤表面质量情况。检查结果如表1和表2，钢坯及钢材表面宏观图片如图1～图5。

表1：低碳高硫高氧易切削钢铸坯抛丸检验结果

表2：低碳高硫高氧易切削钢盘条表面检验结果

由上述格表1、2及附图1～图5可以看出：采用本申请实施例方法制得的铸坯，除局部有不影响钢材质量的深度不超过2mm的轻微凹陷外，铸坯无气泡和渣坑确定；而对比例使用不同理化性能的保护渣，制得的铸坯表面有3～6mm深的凹陷，及气泡、渣坑缺陷，制得的线材表面有影响使用的断续分布的结疤和翘皮缺陷。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其特征在于，包括：

将精炼钢水浇注在横截面为160×160mm的结晶器中，向所述结晶器内加入保护渣；所述保护渣的熔化速度为45～65s，液渣层厚度为10.5～12mm；

然后，对该钢实现以1.95-2.2m/min的高拉速浇注；

其中，以质量百分比计，所述保护渣由以下成分组成：CaO21～25％，SiO₂ 32～36％，Al₂O₃13～15％，MgO 3.5～4.3％，Fe₂O₃ 1～1.8％，R₂O 3.5～3.8％，F 3～5％，以及游离C13.6～14％；所述R₂O包括K₂O或者Na₂O中的至少一种；在凝固末端进行电磁搅拌，搅拌频率为3～5Hz、电流为300～500A；所述结晶器的进出水温差为6.5℃～8.5℃，比水量为110～130m³/h；

所述保护渣的渣碱度为0.6～0.7；

控制吨钢保护渣消耗量为0.25～0.29Kg；

二次冷却比水量为0.5～0.6L/Kg。

2.根据权利要求1所述的高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其特征在于，

所述保护渣的熔点为1200～1250℃、粘度为1.6～1.9Pa﹒s。

3.根据权利要求1所述的高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其特征在于，

所述结晶器液面波动控制在±3mm以内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其特征在于，

所述结晶器的对弧偏差在±1.5mm以内，所述结晶器的水口对中偏差在±5mm以内。

5.根据权利要求4所述的高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其特征在于，

所述结晶器的正弦振动的振频为160～200次/min，振幅为±5mm。

6.根据权利要求4所述的高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其特征在于，

在所述结晶器进行电磁搅拌，搅拌频率为3～5Hz、电流为250～350A。

7.根据权利要求1-3任一项所述的高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其特征在于，

所述精炼钢水由中间包的水口分配至所述结晶器内，分配时，控制所述中间包钢水过热度为20～45℃；

所述中间包的水口为整体浸入式水口，所述水口的插入深度为80～130mm。

8.根据权利要求7所述的高拉速制备低碳高硫高氧易切削钢的连铸生产工艺，其特征在于，

所述中间包内设置有工作层，所述工作层的材质为镁质材料，以质量百分比计，所述镁质材料中的MgO含量大于等于82％小于100％；

所述中间包浇注时间为10～12h。