[发明专利]一种提高微合金钢薄板坯角部组织塑性的装备及工艺

说明书

本发明提供一种提高微合金钢薄板坯角部组织塑性的装备及工艺，涉及钢的薄板坯连铸连轧技术领域。装备包括二冷配水系统、角部高效传热窄面曲面结晶器和结晶器窄面足辊区新增强喷淋系统；结晶器窄面铜板内表面工作面横向为直线结构、沿高度方向为迎合坯壳窄面沿宽面中心方向凝固收缩特性的连续变化曲线形结构，各水槽横截面中心的连线整体呈凹向工作面的高斯曲线结构；新增强喷淋系统包括新增供水管路、新增强喷淋架以及配水控制系统。工艺中，采用角部高效传热窄面曲面结晶器、采用新增强喷淋系统对准铸坯内弧与外弧角部强喷淋冷却进行动态配水。本发明可稳定实现铸坯边角部组织微合金碳氮化物弥散化析出，全面稳定提升铸坯角部组织塑性。

技术领域

本发明涉及钢的薄板坯连铸连轧技术领域，尤其涉及一种提高微合金钢薄板坯角部组织塑性的装备及工艺。

背景技术

薄板坯连铸连轧工艺开发于上世纪80年代末、90年代初，是一种全新的短流程带钢生产新工艺，显著区别于目前传统带钢生产工艺，具有显著节能、高产品合格率、生产工艺简化、产线简短、产品生产周期短等优点，近年来发展十分迅速。然而，其连铸生产含Nb、B、Al等微合金钢过程，薄板坯边角部频发严重裂纹，进而引发其后连轧卷板边部产生“烂边”、“掉块”等严重质量缺陷。

为了有效消除微合金钢薄板坯连铸过程边角裂纹缺陷，申请号为201020149011.3的实用新型专利，公布了一种工作面为内凹弧面结构、冷却水槽横截面中心直线排布的薄板坯连铸机结晶器窄面铜板。该专利通过钝化结晶器角部结构并使铸坯角部远离结晶器冷却水槽，使铸坯在结晶器内凝固以及后续连铸生产过程矫直等区的角部温度提高，从而提升铸坯角部通过变形区的塑性，减少铸坯角部裂纹产生。同样，申请号为201120089500.9的实用新型专利，公布了一种用于薄板坯连铸的倒角结晶器窄面铜板，其通过角部区域弧形面结构设计，倒除了薄板坯直角结构，进而提高铸坯角部在弯曲与矫直等过程的温度，达到满足铸坯角部通过变形区高塑性的要求。申请号为200720089029.7的实用新型专利，也同样公布了一种与申请号为201120089500.9的实用新型专利类似的角部区域圆弧形曲面结构的窄面结晶器。申请号为201710511057.1的发明专利，则公布了一种控制CSP含铌低合金钢边裂的方法。其主要通过控制钢水成分、中间包精准化保护浇铸、连铸二冷弯曲辊内弧增加“T”型排水槽等控制，提高铸坯角部温度并降低Nb(C，N)析出量，进而提升铸坯角部组织的塑性，降低合金钢边裂纹产生。

此外，题目为“薄板坯角横裂成因分析”的学术论文提出采用提高薄板坯温度和降低氮含量两种措施来提升铸坯角部变形过程的塑性，防止铸坯角部横裂的发生。

然而，经近年来对微合金钢连铸坯高温凝固特性深入检测发现，造成微合金钢薄板坯角部裂纹产生的关键因素之一是铸坯边角组织高温凝固过程冷却速度不足，造成微合金碳氮化物沿其组织晶界呈链状集中析出，致使铸坯角部组织晶界脆化，铸坯在后续液芯压下、弯曲以及矫直等变形过程产生因晶界塑性不足而产生沿晶开裂。

而从上述当前已公布的提高微合金钢薄板坯边角部组织塑性的方法与装备可以看出，其主要是基于钢的第三脆性温度区原理，通过钝化结晶器角部结构设计或开发铸流二冷弱冷配水技术(包括导水方法)提高铸坯角部过矫直等变形区的温度，提升铸坯边角部组织的塑性。或通过控制钢水成分与连铸保护浇铸，降低钢中的微合金和氮含量，减少微合金碳氮化物在铸坯组织晶界的析出量，提升铸坯边角部组织的塑性。然而，在实际薄板坯连铸生产过程，由于拉速快，冷却强度整体较高，铸坯角部受二维传热影响，其在矫直等区的角部温度较难全面高温避开对应钢的第三脆性温度区，铸坯角部塑性控制不稳定。而窄成分控制钢水成分或降低钢中氮等成分，在实际炼钢等实施过程难度大，且难以稳定控制。

在实际含Nb、B、Al等微合金钢连铸生产过程中，根据微合金碳氮化物二相粒子析出动力学条件，若能高速冷却微合金钢薄板坯角部高温凝固过程组织，弥散化其微合金碳氮化物于组织晶内析出，则可从根本上提高铸坯边角部组织塑性。