[发明专利]一种减少高碳钢连轧坯内部裂纹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高铸坯质量的方法，特别是涉及一种减少高碳钢连轧坯内部裂纹的方法。

背景技术

传统的高碳钢连轧产品的生产工艺为：炼钢——精炼——连铸——加热——连轧——检验。通常钢水在炼钢炉粗炼之后，须在LF和VD精炼装置中对钢水进行精炼和脱气处理，连铸后的铸坯经过剪切后，被送进加热炉，加热后，再送往连轧机，轧制成规定形状和尺寸的连轧产品，经探伤检验后打捆待发。

在钢水的凝固和钢坯的冷却过程中，钢中的氢原子通常会发生扩散和集聚，形成气体氢，随着这些气体氢的集聚，局部压力会不断增大，使钢的内部产生非常大的应力，这种应力常常会导致钢的内部产生裂纹。

由于高碳钢强度相对较高、韧性相对较差，因而对裂纹的敏感性较强；生产中，受环境、操作等方面的影响，尤其是在钢中氢含量不能得到有效控制的情况下，铸后钢坯中心常发现有细小的裂纹出现，在以后的轧制过程中这些细小微裂纹受轧制变形等应力的作用，将会发生扩展和延伸，最终在轧后钢坯中形成裂纹缺陷，并在探伤检验后被判为废品。

当前解决这个问题的方法主要是：除了在铸前对钢水进行真空脱气处理外，一般需对铸后的钢坯进行扩散退火处理，甚至对轧后的钢坯还要进行缓冷处理，这样才能避免钢坯产生氢致裂纹。对铸后的钢坯进行退火处理和对轧后的钢坯进行缓冷处理，均需花费较长的处理时间，导致增加生产成本和劳动强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在生产裂纹敏感性较强的高碳钢时，在钢水的凝固和钢坯的冷却过程中，避免钢中氢的集聚，避免钢的内部产生会导致钢的内部产生裂纹的应力，进而避免或减少高碳钢连轧坯内部裂纹的产生，提高高碳钢的质量和探伤合格率。

本发明的基本思路是：通过向钢中加入微量的钒，使之形成VC质点并弥散分布在钢中，这些VC质点与氢结合能较大，能在钢中形成不可逆氢陷阱，将钢中的氢原子捕捉到陷阱中，并使其同VC一起弥散分布在钢中，从而使钢中的氢不再游离、积聚，抑制钢坯中心氢致微裂纹的产生。

本发明的具体实施方案如下：

本发明减少高碳钢连轧坯内部裂纹的方法，包括转炉冶炼、精炼、连铸、连轧等生产工艺，主要是在钢水冶炼后的出钢过程中或出钢及精炼过程中，向钢水中加入含钒合金，控制钢中的最终钒含量为0.03％～0.05％，并使其均匀分布在钢中。

进一步的，如能将钢中的最终钒含量控制在0.035％～0.045％范围，效果会更好。

本发明与现有技术相比具有如下特点：通过向钢中添加微量的钒合金元素，使钒在钢中形成弥散分布的VC难熔质点，即可锁定钢中的氢，并使其随VC弥散分布在钢中，从而避免或减少高碳钢铸坯和连轧坯内部的氢致裂纹，提高产品质量，提高探伤合格率。而且，不必对铸后的钢坯进行扩散退火处理，也不必对轧后的钢坯进行缓冷处理，因而降低了生产成本和工人的劳动强度。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下：

炼钢：在出钢过程中，向钢中加入含钒合金，使钢中钒含量达到0.03％～0.05％；

精炼：在对上述钢水进行LF炉精炼时，根据钢水的实际化学成分，对钢中的钒含量进行调整，使钢中钒含量达到0.04％±0.005％；

连铸：使钢水通过中间包、浸入式水口、结晶器，连铸成一定规格的铸坯；

连轧：铸坯经过加热炉加热后，再经连轧机组轧成一定规格的铸坯；

检验：连轧后钢坯堆垛自然缓冷，达到环境温度后，进行超声波探伤检验。

实施例1

本实施例依次包括如下步骤：

(1)炼钢：炼钢炉采用100吨的转炉，出钢量为104.3吨，出钢碳的重量百分数控制在0.49％，出钢温度为1660℃，出钢时向钢中加入46Kg的含钒合金；罐中钢水成分为：

C：0.50，Si：1.48，Mn：1.15，P：0.012，S：0.010，V：0.029；

(2)精炼：LF炉精练时向钢中加入17Kg含钒合金，在VD精炼装置中进行30分钟的精炼后，钢水温度为：1585℃，钢水成分为：

C：0.50，Si：1.48，Mn：1.15，P：0.012，S：0.010，Cr：≤0.25，V：0.040，B：0.0020，Cu：≤0.30，Ni：≤0.30，[H]：0.00037，[O]：0.00068；

(3)连铸：钢水通过钢包底部的滑动水口注入中间罐，中间罐钢水温度为1541℃，过热度为26℃，铸坯拉速为0.7m/min，出结晶器的铸坯尺寸为280mm×380mm；