专利名称：超低碳铝硅镇静钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及镇静钢的生产方法，尤其涉及钢水过热度较高的情况下超低碳铝硅镇静钢及其生产方法。
背景技术：
同一方向晶体向生长延伸，最后形成的长条形晶体被称为柱状晶。柱状晶的力学性能有明显的方向性，横向差，纵向好，铸件易产生横向断裂，晶界上易富集低熔点的杂质而造成结晶缺陷。对于超低碳铝硅镇静钢而言，较低的等轴晶率还会造成成品带钢表面沿轧制方向出现凸凹不平的波纹，类似瓦楞，俗称“瓦楞状缺陷”。该缺陷能显著降低成品带钢的叠片系数，导致成品带钢磁性变坏和绝缘膜层间电阻降低，进而降低终端产品的使用性能和寿命。 瓦楞状缺陷的产生机理可以解释如下板坯中的等轴晶率较低，而柱状晶粗大、发达。柱状晶生长方向〈001〉，该方向为(001)法向，也是热流梯度最大方向。这样在热轧过程中，粗大的柱状晶因动态回复和再结晶缓慢而不能彻底破碎。而板板坯柱状晶极易沿热流方向长大，并形成具有一定取向关系的粗大柱状晶，造成轧制过程中的不均匀变形，热轧结束后板厚中心主要是纤维组织，并在后续工序中无奥氏体与铁素体相变，以后的冷轧和退火过程中难以再结晶，使得组织均匀性无法消除，遗传至成品，最终形成凸凹不平的瓦楞状缺陷。因此，对于这些特定的钢种而言，希望在生产过程中，通过采用有效措施，尽可能的降低柱状晶率，从而保持较高数量的等轴晶率，以有效控制成品缺陷。传统的控制柱状晶的方法主要有采用电磁搅拌，依靠电磁搅拌产生的磁力线切割，打碎粗大的柱状晶，从而提高板坯等轴晶率。例如日本专利昭49-39526等，该法采用电磁搅拌，通过电磁力对柱状晶进行破碎，因此其效果最为有效。它可以明显减少板坯柱状晶率和提高板坯等轴晶率，尤其是采用二次或以上电磁搅拌，还可以有效抑制中心区形成二次柱状晶。此法的主要缺点是搅拌效果取决于钢中硅含量、电磁搅拌次数。对于硅含量偏低钢种而言，经过一次电磁搅拌后，板坯中等轴晶比较容易聚集、长大，再次形成粗大的柱状晶，因此需要采用二次或以上电磁搅拌，并严格控制钢液凝固效果。此外，电磁搅拌的生产成本也很高；也有，采用低温浇铸，提高板坯等轴晶率。例如，日本专利，昭48-49617等，该法主要是通过降低浇铸过程的钢液过热度，减少板坯中的柱状晶率，提高等轴晶所占比率。此法的主要缺点是，要求钢液过热度范围很窄，难以有效控制，同时也影响连铸正常操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低碳铝硅镇静钢及其生产方法，在钢水过热度较高的情况下有效实现钢中的等轴晶率受控。通过调整钢的化学成分，控制二冷水冷却模式等，实现了在不采用电磁搅拌的情况下，板坯等轴晶率的有效控制，具有操作简便、易于实现、节能环保等特点。同时，浇铸时，连铸操作方式、要求不受影响，拉速稳定、液面波动小，可以实现连续、稳定浇铸。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，超低碳Al、Si镇静钢，其化学成分重量百分比为C^ 0. 005%,Si :0. 8 1.8%、Mn :0. 4 I. 2%、P 彡 0. 2%、S 彡 0. 005%、Al :0. 2 0. 6%、N 彡 0. 005%、0 彡 0. 005%，余量为Fe及不可避免的夹杂，其中，Mn%= a_k|Si_8. 37A1 , k = 0. 286 0. 975，a =11E-6. 58，E :钢中的等轴晶率，彡50%。在本发明钢的成分设计中C :0. 005%以下。C是强烈抑制晶粒长大的元素，容易造成带钢铁损增加，并产生严重的磁时效。同时，C还能扩大Y相区，并在常化处理时，使a与Y两相区转变量增加，从而显著降低Acl点，并对结晶组织起细化作用，因此必须控制在0. 005%以下。Si :0. 8% 1.8%。Si是增加钢的电阻率的有效元素。Si含量低于0.8%时，不会出现瓦楞状缺陷，Si含量高于I. 8%时，成品带钢的磁感显著降低。Al :0. 2% 0. 6%。Al是增加钢的电阻率的有效元素，Al含量低于0.2%时，钢的电磁性能不稳定，Al含量高于0. 6%时，将使冶炼浇注困难，制造成本增加。Mn :0. 4% I. 2%。Mn与Si、Al元素相同，可以增加钢的电阻率，同时改善电工钢表面状态，因此有必要添加0.4%以上的含量。同时，Mn含量高于I. 2%时，将使冶炼浇注困难，制造成本增加。P :0. 2%以下。在钢中添加一定的磷可以改善钢板的加工性，但超过0. 2%时反而使钢板冷轧加工性劣化。S :0. 005%以下。超过0.005%将使MnS等S化物析出量大大增加，强烈阻碍晶粒长大，铁损劣化。N :0. 005%以下。超过0. 005%将使AlN等N化物析出量大大增加，强烈阻碍晶粒长大，铁损劣化。0 :0. 005%以下。超过0. 005%将使Al2O3等0化物夹杂量大大增加，强烈阻碍晶粒长大，铁损劣化。特别是，限于钢液脱氧、合金化需要，部分钢种(例如本发明使用钢种)，需要向钢中添加适量Si、Al元素，以满足成品带钢各类性能需求。然而，Si、Al元素含量越高,连铸浇铸成坯后越容易形成粗大的柱状晶，劣化成品带钢的表面质量。为此，需要采用电磁搅拌装置，对粗大的柱状晶进行破碎，以尽可能生成细小的等轴晶。从相图可以看出，Mn可以扩大奥氏体区，有利于奥氏体向铁素体相变发生。向钢中添加适量Mn元素，能够有效缩短板坯凝固过程中的结晶间隔，改善钢的内部导热性，在较高的钢水过热度条件下，有利于形成新的结晶核心，从而提高钢的等轴晶率。Mn含量较低时，不足以形成充足的结晶核心，对钢的内部导热性改善不大，仍然容易形成粗大的柱状晶；Mn含量较高时，钢中的结晶间隔很窄，固、液相线间距缩小，导热性同样很差，新的结晶核心比较难以生长，也不利于等轴晶的形成。基于此，根据等轴晶的控制要求，结合具体钢种测量、回归了不同Mn含量的控制要求。
本发明的超低碳铝硅镇静钢的生产方法，其包括如下步骤I)冶炼、铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼高炉铁水经铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼，得到如下重量百分比成分的钢液C^O. 005%,Si :0.8 1.8%、Mn :0. 4 I. 2%、P 彡 0. 2%、S 彡 0. 005%,Al :0. 2 0.6%、N^O. 005%, 0^ 0. 005%，余量为 Fe 及不可避免的夹杂，其中，Mn% = a-k| Si-8. 37A11，k = 0. 286 0. 975，a = 11E-6. 58，E :钢中的等轴晶率，彡 50% ；2)铸造以0. 6 I. 4m/min的速度进行浇铸，钢液平均过热度为5 40°C，连铸浇铸过程，调节冷却水比水量100 < 1901/min,以提闻板还等轴晶率，避免板还柱状晶粗大、发达；铸机出口板坯表面温度控制在650 800°C，连续铸钢后，得到170 250mm厚、800 1400mm宽板还。
在钢中硅含量超出I. 8%以后，不采用电磁搅拌或者采用弱电磁搅拌时，板坯中的柱状晶发达、粗大，并且部分已破碎的柱状晶还会重新聚合、长大，从而导致板坯中细小的等轴晶率比率偏低，而粗大、发达的柱状晶率偏闻。而在本发明中，娃含量低于I. 8%时,与板还冷却速度相比,娃含量对柱状晶的成长影响相对较弱，可以通过调整连铸冷却水比水量，降低柱状晶生长方向的板坯热流梯度，从而可以有效降低板坯中粗大、发达的柱状晶率比率。向钢中添加一定配比的Mn，可以有效缩短结晶间隔，在较高的钢水过热度条件下，改善钢的内部导热性，因此有利于形成新的结晶核心，从而提高钢的等轴晶率。本发明与其它发明的主要区别在于其它发明主要基于或者采用二对、三对电磁搅拌辊，依靠强电磁搅拌力破碎板坯中的柱状晶，使之尽可能的转变为细小的等轴晶，以大幅提闻板还中的等轴晶率；或者通过大幅降低钢水过热度，提高板坯再结晶率。这两点除需要大幅增加设备投资、增加能源消耗外，更为重要的是，电磁搅拌工艺难以和钢水过热度准确匹配，而在钢水过热度控制不当时，电磁搅拌的控制效果不稳定，难以达到预期效果。本发明在特定的化学成分条件下，通过调整钢的化学成分Mn，连铸冷却水比水量，以降低柱状晶生长方向的板坯热流梯度，从而可以有效降低板坯中粗大、发达的柱状晶率比率。更为重要的是，由于冷却水比水量的调整非常简便、可控，因此实施难度小，稳定性好。该方法基本不受钢水过热度变化的影响，因此适用范围比较广泛。
图I为连铸冷却水比水量和板坯等轴晶率的关系。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。本发明钢成分实施例参见表1，生产工艺参见表2。铁水、废钢按照比例进行搭配，经300吨转炉冶炼、RH精炼脱氧、合金化，之后进行连铸浇铸，最终得到170 250mm厚、800 1400mm宽的连铸坯。钢中等轴晶率的控制情况见表2。
图I是连铸冷却水比水量与板坯等轴晶率的关系。如图所示，在不采用电磁搅拌
的前提下，通过降低冷却水比水量并将其严格控制在1901/min以下时，板坯中的等轴晶率
明显提高。实施例中，在钢水过热度较高的情况下，板坯等轴晶率受控。其中，实施例4中，在冷却水比水量为1721/min时，板坯等轴晶率达到了 56%，而
在对比例中，由于冷却水比水量为1921/min时，板坯等轴晶率仅为24%。此外，在实施例I
中，板坯中的等轴晶率控制效果更佳，达到了 74%。具体还取决于钢中的化学成分搭配。表I
单位重量百分比
权利要求
1.超低碳铝硅镇静钢，其化学成分重量百分比为C^ 0. 005%,Si :0.8 I. 8%'Mn O.4 I. 2%、P 彡 O. 2%、S 彡 O. 005%、A1 :0· 2 O. 6%、N 彡 O. 005%,O ( O. 005%，余量为Fe及不可避免的夹杂，其中，Mn% = a-k|Si-8. 37Al|，k = 0. 286 O. 975,a= 11E-6. 58，E :钢中的等轴由晶率，彡50%。
2.超低碳铝硅镇静钢的生产方法，其包括如下步骤 1)冶炼、铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼 高炉铁水经铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼，得到如下重量百分比成分的钢液C 彡 O. 005%,Si :0· 8 I. 8%,Mn :0· 4 I. 2%、P 彡 O. 2%、S 彡 O. 005%,Al :0· 2 O. 6%、N彡O. 005%, 0^ 0. 005%，余量为Fe及不可避免的夹杂，其中，Mn% = a-k| Si-8. 37A11，k = 0. 286 O. 975，a = 11E-6. 58，E :钢中的等轴晶率，彡 50% ； 2)铸造 以O. 6 I. 4m/min的速度进行浇铸，钢液平均过热度为5 40°C，连铸浇铸过程，调节冷却水比水量100 彡1901/min,铸机出口板坯表面温度控制在650 800°C，连续铸钢后，得到170 250謹厚、800 1400謹宽板坯。
全文摘要
超低碳铝硅镇静钢及其生产方法，其包括如下步骤1)冶炼，铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼，得到钢液C≤0.005％、Si0.8～1.8％、Mn0.4～1.2％、P≤0.2％、S≤0.005％、Al0.2～0.6％、N≤0.005％、O≤0.005％，余量为Fe及不可避免的夹杂，其中，Mn％＝a-k|Si-8.37Al|，k＝0.286～0.975，a＝11E-6.58，E钢中的等轴晶率，≥50％；2)铸造，以0.6～1.4m/min的速度进行浇铸，钢液平均过热度为5～40℃，连铸浇铸过程，调节冷却水比水量100～≤190l/min，以提高板坯等轴晶率，避免板坯柱状晶粗大、发达；铸机出口板坯表面温度控制在650～800℃。本发明在钢水过热度较高的情况下有效实现钢中的等轴晶率受控。
文档编号C22C38/06GK102796946SQ201110141149
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者张峰, 马长松, 吕学钧, 陈晓 申请人:宝山钢铁股份有限公司