CN115341131B - 一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，涉及炼钢技术领域；连铸方法包括：在精炼和真空脱气处理结束后向钢水喂入钙线，并加入稀土元素后吹氩气并镇静第一预设时间；将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇，开浇过程中进行二次水冷，并在开浇后第二预设时间后进行拉坯。该连铸方法通过在开浇前加入稀土元素，能在开浇连铸过程中提高铸坯表面塑性，减少头坯产生裂纹的几率，以减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。另外，该连铸方法还通过减轻铸坯振痕、减少二冷比水量和提高铸坯矫直时的表面温度等方案，进一步地减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，具体而言，涉及一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法。
背景技术
连铸生产的目的是每个生产周期最大限度的获得质量合格的铸坯，但由于连铸在开浇阶段属于非稳态浇注，导致此阶段的铸坯质量较差，为了保证后续产品的质量，不可避免的要对部分头坯进行切割判废，同时对相邻定尺坯进行修磨或整块剥皮处理。因而，如何减少切废量和头坯的修磨量成为板坯连铸工艺技术人员亟待解决的问题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，能减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，低碳钢板包括按照质量百分比计的C：0.06-0.10％，Mn：1.10-1.25％，Si:0.15-0.30％，S≤0.010％，P≤0.015％，Als：0.015-0.035％，余量Fe及不可避免的残余元素，连铸方法包括：
在精炼和真空脱气处理结束后向钢水喂入钙线，并加入稀土元素后吹氩气并镇静第一预设时间；
将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇，开浇过程中进行二次水冷，并在开浇后第二预设时间后进行拉坯。
在可选的实施方式中，稀土元素包括La元素或Ce元素；
优选地，稀土元素以稀土金属的形式加入，且稀土金属中稀土含量TREM≥99.9％，La/TREM：30±2％，Ce/TREM：70±2％，Pr＜0.1％，Nd＜0.1％，C≤0.05％，Fe≤0.5％，Ca≤0.05％，Si≤0.05％，Mg≤0.05％；T.O≤150ppm，粒度15-35mm；
优选地，稀土元素加入钢水用量为35-45g/吨钢。
在可选的实施方式中，在中包开浇的步骤之前，还包括对中间包采用氩气进行吹扫，且在中包开浇的步骤中，钢水中加入覆盖剂，且加入过程中持续向中间包内注入氩气，直到加入的覆盖剂完全覆盖住钢水；
优选地，覆盖剂包括按照质量百分比计的SiO2：8.00-10.00％，CaO：35.00-40.00％，Fe2O3：≤0.50％，MgO：3.00-5.00％，Al2O3:38.00-40.00％，余量：不可避免杂质；
优选地，覆盖剂加入钢水用量为0.60-0.80kg/吨钢。
在可选的实施方式中，在将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇的步骤中：
钢水中加入了经过烘烤后的干燥保护渣；
优选地，烘烤包括在加入干燥保护渣的前0.5-2h，在450-550℃的烘烤温度下烘烤6-15min的步骤；
优选地，烘烤还包括在加入干燥保护渣的前4-6min，在750-850℃的烘烤温度下烘烤4-6min的步骤；
优选地，干燥保护渣的粘度为1.60-1.70Pa·s/1300℃，熔点为1040-1050℃，溶解速度为30.00-34.00g/s，容重为0.70-0.80g/cm3，且包括按照质量百分比计的SiO2:35.00-40.00％,CaO:30.00-33.00％，Al2O3:1.50-3.00％，F：10.00-12.00％，Na2O:8.00-10.00％，K2O≤0.20％，Fe2O3：≤0.50％，余量为挥发分和不可避免杂质；
优选地，干燥保护渣加入钢水用量为0.45-0.6kg/吨钢。
在可选的实施方式中，加入稀土元素后吹氩气的时间为10-15min；和/或，第一预设时间为8-10min；和/或，第二预设时间为80-100s。
在可选的实施方式中，在中包开浇的步骤中，结晶器的震动频率为150-160Hz，振幅2-2.5mm，负滑脱时间0.12-0.13s。
在可选的实施方式中，拉坯过程包括起步拉度为0.25-0.3m/min，当铸坯出结晶器后以0.1-0.2m/min的速度均匀提速，待拉速达到0.6-0.7m/min时，保持0.5-1.5min后，然后以0.15-0.25m/min的拉速提速至典型拉速；
优选地，断面为210-230mm×1870mm的铸坯的典型拉速为1.00m/min；断面为210-230mm×2070mm的铸坯的典型拉速0.95m/min；断面为210-230mm×2270mm的铸坯的典型拉速为0.90m/min。
在可选的实施方式中，在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中一区、二区以及三区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的1/2，四区、五区、六区、七区以及八区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的4/5，九区和十区的水冷量与拉速升至典型拉速时水冷量相同，且三区至八区的宽边的水冷量为零。
在可选的实施方式中，在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至典型拉速时，一区的窄面足辊的水冷量为70-80L/min，一区的宽面足辊的水冷量为210-240L/min，二区的水冷量为120-150L/min，三区除宽边其余位置的水冷量为40-80L/min，四区除宽边其余位置的水冷量为20-70L/min，五区除宽边其余位置的水冷量为30-110L/min，六区除宽边其余位置的水冷量为5-60L/min，七区除宽边其余位置的水冷量为5-20L/min，八区除宽边其余位置的水冷量为5-30L/min，九区的水冷量为20-50L/min，十区的水冷量为20-40L/min。
在可选的实施方式中，在二次水冷的过程中，当铸坯的头坯到七区的入口时，七区的二冷水延迟5-7min后开启，当头坯达到八区时，八区的二冷水延迟6-8min开启；
和/或，
在二次水冷的过程中，当拉坯的拉速升至典型拉速且铸坯出矫直段之后，二冷水量按1.05倍/30s的速率逐步增加水量，直至恢复至典型拉速时对应的供水量。
本发明的实施例至少具有以下优点或有益效果：
本发明的实施例提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，低碳钢板包括按照质量百分比计的C：0.06-0.10％，Mn：1.10-1.25％，Si:0.15-0.30％，S≤0.010％，P≤0.015％，Als：0.015-0.035％，余量Fe及不可避免的残余元素，连铸方法包括：在精炼和真空脱气处理结束后向钢水喂入钙线，并加入稀土元素后吹氩气并镇静第一预设时间；将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇，开浇过程中进行二次水冷，并在开浇后第二预设时间后进行拉坯。
该连铸方法通过在开浇前加入稀土元素，能在开浇连铸过程中提高铸坯表面塑性，减少头坯产生裂纹的几率，以减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。
另外，该连铸方法还通过减轻铸坯振痕、减少二冷比水量和提高铸坯矫直时的表面温度等方案，进一步地减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
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。
连铸生产的目的是每个生产周期最大限度的获得质量合格的铸坯，但由于连铸在开浇阶段属于非稳态浇注，导致此阶段的铸坯质量较差，为了保证后续产品的质量，不可避免的要对部分头坯进行切割判废，同时对相邻定尺坯进行修磨或整块剥皮处理。因而，如何减少切废量和头坯的修磨量成为板坯连铸工艺技术人员亟待解决的问题。
为此，发明人对问题进行了分析，发明人发现一方面，铸坯的塑性低，会影响铸坯质量，引发裂纹的产生；另一方面，头坯的表面缺陷以横裂纹为主，横裂纹产生于铸坯内弧表面振痕的波谷处，铸坯出结晶器在后续的冷却过程中，会受到热应力的作用，由于缺口效应，易在震痕波谷处产生微裂纹源，振痕越深，越易于产生裂纹源。同时，开浇时拉速较慢，铸坯在二冷区停留时间相对偏长，相对冷却强度偏大，铸坯表面温度处于或接近于第三脆性区，那么在矫直时，在拉伸应力作用下微裂纹则极易于扩展成横裂纹，从而增加铸坯的切废量和修模量，减少了铸坯的收得率。
因此，在本发明的实施例中，一方面通过在开浇前加入稀土元素，能在开浇连铸过程中提高铸坯表面塑性，减少头坯产生裂纹的几率，以减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率；另一方面，通过减轻铸坯振痕、减少二冷比水量和提高铸坯矫直时的表面温度等方案，进一步地减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率，以充分提高铸坯质量。下面对上述方案进行详细地介绍。
在本发明的实施例中，提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法主要用于低碳钢板的生产，低碳钢板包括按照质量百分比计的C：0.06-0.10％，Mn：1.10-1.25％，Si:0.15-0.30％，S≤0.010％，P≤0.015％，Als：0.015-0.035％，余量Fe及不可避免的残余元素。同时，连铸方法具体包括：
S1：在精炼和真空脱气处理结束后向钢水喂入钙线，并加入稀土元素后吹氩气并镇静第一预设时间；
S2：将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇，开浇过程中进行二次水冷，并在开浇后第二预设时间后进行拉坯。
在步骤S1中，开浇炉所用钢水的采用生产LD+LF+RH工艺，LD为转炉冶炼流程，LF为炉外精炼流程，RH为真空脱气流程，依次经过转炉冶炼、炉外精炼以及真空脱气后的钢水喂入钙线能进一步地脱氧，以连铸过程中铸坯的质量。同时，在步骤S1中，加入稀土元素后吹氩气并镇静第一预设时间，能在开浇连铸过程中提高铸坯表面塑性，减少头坯产生裂纹的几率，以减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。
需要说明的是，加入稀土元素后吹氩气的时间为10-15min；第一预设时间为8-10min。通过吹入氩气并镇静第一预设时间使得稀土元素能充分与钢水混合，以能充分改善铸坯的表面塑性，以减少头坯裂纹的产生，以提高铸坯的收得率。
还需要说明的是，稀土元素包括La元素或Ce元素，稀土元素加入的形式既可以为稀土金属，也可以为稀土化合物，甚至可以为稀土混合物。示例性地，稀土元素以稀土金属的形式加入，且稀土金属中稀土含量TREM≥99.9％，La/TREM：30±2％，Ce/TREM：70±2％，Pr＜0.1％，Nd＜0.1％，C≤0.05％，Fe≤0.5％，Ca≤0.05％，Si≤0.05％，Mg≤0.05％；T.O≤150ppm，粒度15-35mm。通过控制稀土元素的成分，既不会对连铸的整个生产过程产生影响，又能充分改善铸坯的塑性，以能提高铸坯的收得率。
另外，稀土元素加入钢水用量为35-45g/吨钢，也即每吨钢水加入35-45g的稀土金属。通过控制稀土元素的加入量，既能充分改善铸坯收得率，还能控制生产和加工成本。
作为可选的方案，在步骤S1之后，在步骤S2之前，还包括对中间包采用氩气进行吹扫，且在中包开浇的步骤中，钢水中加入覆盖剂，且加入过程中持续向中间包内注入氩气，直到加入的覆盖剂完全覆盖住钢水，使得中间包内钢水的表面看不到红色。通过这样设置，可以以避免液体钢水与空气的接触，保证钢水的洁净度，以减少杂质的混入，以充分保证铸坯质量，减少裂纹的产生，提高铸坯的收得率。
需要说明的是，覆盖剂包括按照质量百分比计的SiO2：8.00-10.00％，CaO：35.00-40.00％，Fe2O3：≤0.50％，MgO：3.00-5.00％，Al2O3:38.00-40.00％，余量：不可避免杂质。覆盖剂加入钢水用量为0.60-0.80kg/吨钢。通过对覆盖剂的成分进行限定，能有效地避免钢水与空气接触，保证钢水的洁净度，保证铸坯质量。通过对覆盖剂的使用量进行限定，能在控制成本的同时，有效地保证铸坯质量。
在步骤S2中，在将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇的步骤中：钢水中加入了经过烘烤后的干燥保护渣。其中，采用干燥保护渣既能保证快速化渣，形成稳定地液渣层，还能为结晶器提供润滑作用，减轻震痕深度。由于振痕越深，越易于产生裂纹源，因而减轻震痕深度，能有效地改善铸坯裂纹，以能减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。
需要说明的是，烘烤包括在加入干燥保护渣的前0.5-2h，在450-550℃的烘烤温度下烘烤6-15min的步骤。同时，烘烤还包括在加入干燥保护渣的前4-6min，在750-850℃的烘烤温度下烘烤4-6min的步骤。通过这样的烘烤方案，使得干燥保护渣在使用前能充分干燥，以能快速化渣，形成液渣层，为结晶器提供润滑作用，减轻震痕深度，提高铸坯质量，提高铸坯收得率。
还需要说明的是，干燥保护渣的粘度为1.60-1.70Pa·s/1300℃，熔点为1040-1050℃，溶解速度为30.00-34.00g/s，容重为0.70-0.80g/cm3，且包括按照质量百分比计的SiO2:35.00-40.00％,CaO:30.00-33.00％，Al2O3:1.50-3.00％，F：10.00-12.00％，Na2O:8.00-10.00％，K2O≤0.20％，Fe2O3：≤0.50％，余量为挥发分和不可避免杂质。同时，干燥保护渣加入钢水用量为0.45-0.6kg/吨钢。此保护渣中Al2O3的含量较低，可降低保护渣的粘度，改善结晶器的润滑性能。同时，在此保护渣中，Na2O的含量在10％左右，可以降低保护渣熔融温度和粘度含量。并且，通过保护渣内其与成分的合理配比，还能有效地控制保护渣粘度、改善结晶器润滑、降低坯壳与结晶器之间摩擦助力，从而改善铸坯表面结疤以及裂纹等缺陷，以充分提高铸坯的收得率。
作为可选的方案，在步骤S2中，在中包开浇的步骤中，结晶器的震动频率为150-160Hz，振幅2-2.5mm，负滑脱时间0.12-0.13s。通过调整结晶器的震动频率和振幅，能有效得降低头坯的震痕深度，以提高铸坯质量，提高铸坯收得率。
进一步可选地，在步骤S2中，拉坯在中包开浇的第二预设时间后进行，第二预设时间为80-100s。同时，拉坯过程包括起步拉度为0.25-0.3m/min，当铸坯出结晶器后以0.1-0.2m/min的速度均匀提速，待拉速达到0.6-0.7m/min时，保持0.5-1.5min后，然后以0.15-0.25m/min的拉速提速至典型拉速。其中，断面为210-230mm×1870mm的铸坯的典型拉速为1.00m/min；断面为210-230mm×2070mm的铸坯的典型拉速0.95m/min；断面为210-230mm×2270mm的铸坯的典型拉速为0.90m/min。通过对拉坯的速度进行控制，能保证铸坯形成过程中的质量，以进一步地保证铸坯质量，提高铸坯收得率。
更进一步地，在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中一区、二区以及三区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的1/2，四区、五区、六区、七区以及八区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的4/5，九区和十区的水冷量与拉速升至典型拉速时水冷量相同，且三区至八区的宽边的水冷量为零。通过减少拉坯的拉速升至典型拉速的过程中的二冷比水量，能降低冷却强度，以使得铸坯表面温度远离第三脆性区，以能减少铸坯在后续矫直过程中的横裂纹的产生，以能减少铸坯的切废量和修模量，提高铸坯的收得率。
示例性地，在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至典型拉速时，一区的窄面足辊的水冷量为70-80L/min，一区的宽面足辊的水冷量为210-240L/min，二区的水冷量为120-150L/min，三区除宽边其余位置的水冷量为40-80L/min，四区除宽边其余位置的水冷量为20-70L/min，五区除宽边其余位置的水冷量为30-110L/min，六区除宽边其余位置的水冷量为5-60L/min，七区除宽边其余位置的水冷量为5-20L/min，八区除宽边其余位置的水冷量为5-30L/min，九区的水冷量为20-50L/min，十区的水冷量为20-40L/min。通过将各区水冷量控制在此范围内，既能保证冷却效果，又能充分改善铸坯质量，能实现效益最大化。
同时，在二次水冷的过程中，当铸坯的头坯到七区的入口时，七区的二冷水延迟5-7min后开启，当头坯达到八区时，八区的二冷水延迟6-8min开启。在二次水冷后期延迟水冷开启时间，能提高铸坯矫直时的表面温度，增加铸坯的高温塑性，减少铸坯矫直应力产生裂纹，从而以充分改善铸坯质量，提高铸坯收得率。
并且，在二次水冷的过程中，当拉坯的拉速升至典型拉速且铸坯出矫直段之后，二冷水量按1.05倍/30s的速率逐步增加水量，直至恢复至典型拉速时对应的供水量。通过这样设置，在能保证铸坯质量的同时，又能保证冷却效果，以利于后续铸坯切割等作业的进行，以能保证最后钢板的成形质量。
下面通过具体的实施例、对比例以及实验例对本发明提供的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法的流程以及有益效果进行详细地介绍：
实施例1
本实施例提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其包括以下步骤：
S1：铸坯规格为210×1870mm，钢种化学成分为C：0.08％，Mn：1.15％，Si:0.20％，S：0.005％，P：0.014％，Als：0.020％，余量Fe及不可避免的残余元素。采用LD+LF+RH工艺冶炼，在RH处理结束后喂入钙线，之后按照40g/吨钢量加入稀土元素，然后进行软吹氩，软吹氩时间12min，然后镇静8分钟；
S2：将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇，钢水中加入了经过烘烤后的干燥保护渣，烘烤包括在加入干燥保护渣的前2h，在500℃的烘烤温度下烘烤6-15min，以及在加入干燥保护渣的前5min，在800℃的烘烤温度下烘烤5min的步骤，开浇过程中，钢水中加入覆盖剂，且加入过程中持续向中间包内注入氩气，直到加入的覆盖剂完全覆盖住钢水，直至中间包内的钢水的表面看不到红色；且结晶器的震动频率为160Hz，振幅2mm，负滑脱时间0.12s；
其中，干燥保护渣的粘度为1.60Pa·s/1300℃，熔点为1040℃，溶解速度为34.00g/s，容重为0.75g/cm3，且包括按照质量百分比计的SiO2:38％,CaO:32％，Al2O3:2％，F：11％，Na2O:9％，K2O≤0.20％，Fe2O3：≤0.50％，余量为挥发分和不可避免杂质；覆盖剂包括按照质量百分比计的SiO2：9％，CaO：38％，Fe2O3：≤0.50％，MgO：4％，Al2O3:39％，余量：不可避免杂质；覆盖剂加入钢水用量为0.8kg/吨钢；
S3：在开浇过程中进行二次水冷，并在开浇后85s后进行拉坯；且拉坯过程包括起步拉度为0.3m/min，当铸坯出结晶器后以0.15m/min的速度均匀提速，待拉速达到0.65m/min时，保持1min后，然后以0.2m/min的拉速提速至典型拉速1.00m/min；在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中一区、二区以及三区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的1/2，四区、五区、六区、七区以及八区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的4/5，九区和十区的水冷量与拉速升至典型拉速时水冷量相同，且三区至八区的宽边的水冷量为零，且具体如表1参数所示。
同时，在二次水冷的过程中，当铸坯的头坯到七区的入口时，七区的二冷水延迟6min后开启，当头坯达到八区时，八区的二冷水延迟6min开启；在二次水冷的过程中，当拉坯的拉速升至典型拉速且铸坯出矫直段之后，二冷水量按1.05倍/30s的速率逐步增加水量，直至恢复至典型拉速时对应的供水量。
表1.实施例1各区水量
实施例2
本实施例提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其包括以下步骤：
S1：铸坯规格为210×2070mm，钢种化学成分为C：0.06％，Mn：1.17％，Si:0.18％，S：0.006％，P：0.017％，Als：0.022％，余量Fe及不可避免的残余元素。采用LD+LF+RH工艺冶炼，在RH处理结束后喂入钙线，之后按照40g/吨钢量加入稀土元素，然后进行软吹氩，软吹氩时间15min，然后镇静10分钟；
S2：将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇，钢水中加入了经过烘烤后的干燥保护渣，烘烤包括在加入干燥保护渣的前0.5h，在550℃的烘烤温度下烘烤15min，以及在加入干燥保护渣的前4min，在850℃的烘烤温度下烘烤4min的步骤，开浇过程中，钢水中加入覆盖剂，且加入过程中持续向中间包内注入氩气，直到加入的覆盖剂完全覆盖住钢水，直至中间包内的钢水的表面看不到红色；且结晶器的震动频率为155Hz，振幅2.2mm，负滑脱时间0.12s；
其中，干燥保护渣的粘度为1.65Pa·s/1300℃，熔点为1040℃，溶解速度为30.00g/s，容重为0.80g/cm3，且包括按照质量百分比计的SiO2:-40.00％,CaO:33.00％，Al2O3:3.00％，F：12.00％，Na2O:1 0.00％，K2O≤0.20％，Fe2O3：≤0.50％，余量为挥发分和不可避免杂质；覆盖剂包括按照质量百分比计的SiO2：10.00％，CaO：40.00％，Fe2O3：≤0.50％，MgO：3.00-5.00％，Al2O3:40.00％，余量：不可避免杂质；覆盖剂加入钢水用量为0.60kg/吨钢；
S3：在开浇过程中进行二次水冷，并在开浇后80s后进行拉坯；且拉坯过程包括起步拉度为0.25m/min，当铸坯出结晶器后以0.15m/min的速度均匀提速，待拉速达到0.6m/min时，保持1.5min后，然后以0.25m/min的拉速提速至典型拉速0.95m/min；在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中一区、二区以及三区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的1/2，四区、五区、六区、七区以及八区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的4/5，九区和十区的水冷量与拉速升至典型拉速时水冷量相同，且三区至八区的宽边的水冷量为零，且具体如表2参数所示。
同时，在二次水冷的过程中，当铸坯的头坯到七区的入口时，七区的二冷水延迟6min后开启，当头坯达到八区时，八区的二冷水延迟7min开启；在二次水冷的过程中，当拉坯的拉速升至典型拉速且铸坯出矫直段之后，二冷水量按1.05倍/30s的速率逐步增加水量，直至恢复至典型拉速时对应的供水量。
表2.实施例2各区水量
实施例3
本实施例提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其包括以下步骤：
S1：铸坯规格为230×2270mm，钢种化学成分为C：0.09％，Mn：1.16％，Si:0.19％，S：0.004％，P：0.015％，Als：0.021％，余量Fe及不可避免的残余元素。采用LD+LF+RH工艺冶炼，在RH处理结束后喂入钙线，之后按照40g/吨钢量加入稀土元素，然后进行软吹氩，软吹氩时间10min，然后镇静10分钟；
S2：将钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇，钢水中加入了经过烘烤后的干燥保护渣，烘烤包括在加入干燥保护渣的前0.5h，在450℃的烘烤温度下烘烤15min，以及在加入干燥保护渣的前6min，在750℃的烘烤温度下烘烤4min的步骤，开浇过程中，钢水中加入覆盖剂，且加入过程中持续向中间包内注入氩气，直到加入的覆盖剂完全覆盖住钢水，直至中间包内的钢水的表面看不到红色；且结晶器的震动频率为160Hz，振幅2.5mm，负滑脱时间0.13s；
其中，干燥保护渣的粘度为1.70Pa·s/1300℃，熔点为1050℃，溶解速度为.00g/s，容重为0.70g/cm3，且包括按照质量百分比计的SiO2:35.00％,CaO:30.00％，Al2O3:1.50％，F：10.00％，Na2O:8.00％，K2O≤0.20％，Fe2O3：≤0.50％，余量为挥发分和不可避免杂质；覆盖剂包括按照质量百分比计的SiO2：8.00％，CaO：35.00％，Fe2O3：≤0.50％，MgO：3.00％，Al2O3:38.00％，余量：不可避免杂质；覆盖剂加入钢水用量为0.60kg/吨钢；
S3：在开浇过程中进行二次水冷，并在开浇后100s后进行拉坯；且拉坯过程包括起步拉度为0.25m/min，当铸坯出结晶器后以0.1m/min的速度均匀提速，待拉速达到0.6m/min时，保持1.5min后，然后以0.25m/min的拉速提速至典型拉速0.90m/min；在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中一区、二区以及三区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的1/2，四区、五区、六区、七区以及八区的水冷量为拉速升至典型拉速时水冷量的4/5，九区和十区的水冷量与拉速升至典型拉速时水冷量相同，且三区至八区的宽边的水冷量为零，且具体如表3参数所示。
同时，在二次水冷的过程中，当铸坯的头坯到七区的入口时，七区的二冷水延迟5-7min后开启，当头坯达到八区时，八区的二冷水延迟6-8min开启；在二次水冷的过程中，当拉坯的拉速升至典型拉速且铸坯出矫直段之后，二冷水量按1.05倍/30s的速率逐步增加水量，直至恢复至典型拉速时对应的供水量。
表3.实施例3各区水量
实施例4
本实施例提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在实施例4的步骤S2中，保护渣未进行干燥。
实施例5
实施例5提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在实施例5的步骤S2中，结晶器的震动频率为180Hz，振幅3.2mm，负滑脱时间0.15s。
实施例6
本实施例提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在实施例6的步骤S3中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中二冷水量维持恒定，且具体如表4所示。
表4.实施例6各区水量
实施例7
本实施例提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在实施例7的步骤S3中，在二次水冷过程中，当铸坯的头坯到七区的入口时，七区的二冷水未延迟开启，当头坯达到八区时，八区的二冷水同样未延迟开启。
实施例8
本实施例提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在实施例8的步骤S3中，在二次水冷过程中，三区的宽边的水冷量也为拉速升至典型拉速时水冷量的1/2，四区至八区的宽边的水冷量也为拉速升至典型拉速时水冷量的4/5，且具体如表5所示。
表5.实施例8各区水量
对比例1
对比例1提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在对比例1的步骤S1中，未加入稀土元素；
在对比例1的步骤S2中，保护渣未干燥；
在对比例1的步骤S3中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中二冷水量维持恒定，且当铸坯的头坯到七区的入口时，七区的二冷水未延迟开启，当头坯达到八区时，八区的二冷水同样未延迟开启，且具体如表6所示。
表6.对比例1各区水量
对比例2
对比例2提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在对比例2的步骤S1中，未加入稀土元素。
对比例3
对比例3提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在对比例3的步骤S1中，未加入稀土元素；
在对比例3的步骤S3中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中二冷水量维持恒定，且具体如表7所示。
表7.对比例3各区水量
对比例4
对比例4提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在对比例4的步骤S1中，未加入稀土元素；
在对比例4的步骤S3中，在二次水冷过程中，当铸坯的头坯到七区的入口时，七区的二冷水未延迟开启，当头坯达到八区时，八区的二冷水同样未延迟开启。
对比例5
对比例5提供了一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其与实施例1提供的连铸方法的区别在于：
在对比例5的步骤S1中，未加入稀土元素；
在对比例5的步骤S2中，结晶器的震动频率为200Hz，振幅3.5mm，负滑脱时间0.15s。
实验例1
将实施例1-8以及对比例1-5所制备得到的铸坯的头坯切废量进行统计，同时铸坯的其他部分采用火焰吹扫，观察裂纹，结果如表8所示。
表8.测试结果
根据表8中的实施例1-8与对比例1-5的数据对比可知，本发明的实施例提供的连铸方法能减少铸坯裂纹，减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。
且具体地，通过实施例1-3与实施例4的数据对比，以及对比例1和对比例3、对比例4可知，加入干燥后的保护渣，能在开浇过程中快速化渣，以快速形成液渣层，为结晶器提供润滑作用，减轻震痕深度，提高铸坯质量，提高铸坯收得率。
通过实施例1-3与实施例5的数据对比，以及对比例2和对比例5的数据对比可知，通过调整降低结晶器的震动频率和振幅，使之维持在震动频率为150-160Hz，振幅2-2.5mm之间时，能有效得降低头坯的震痕深度，以提高铸坯质量，提高铸坯收得率。
通过实施例1-3与实施例6的数据对比，以及对比例2和对比例3的数据对比可知，可知，在二冷水冷的过程中，且在拉坯的拉速升至典型拉速的过程中，二冷水量降低，能有效地减少铸坯的切废量和修模量，提高铸坯的收得率。
通过实施例1-3与实施例7的数据对比，以及对比例2与对比例4的数据对比可知，在二次水冷后期延迟水冷开启时间，能提高铸坯矫直时的表面温度，增加铸坯的高温塑性，减少铸坯矫直应力产生裂纹，从而以充分改善铸坯质量，提高铸坯收得率。
通过实施例1-3与实施例8的数据对比可知，在二冷水冷的过程中，且在拉坯的拉速升至典型拉速的过程中，关闭三区至八区的宽边的水冷量，能减少铸坯矫直应力产生裂纹，从而以充分改善铸坯质量，提高铸坯收得率。
通过实施例1-3与对比例2的对比可知，本实施例通过加入稀土元素，能改善铸坯塑性，以充分提高铸坯的收得率。
综上所述，本发明的实施例提供的连铸方法一方面通过在开浇前加入稀土元素，能在开浇连铸过程中提高铸坯表面塑性，减少头坯产生裂纹的几率，以减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率；另一方面，通过减轻铸坯振痕、减少二冷比水量和提高铸坯矫直时的表面温度等方案，进一步地减少铸坯的切废量和铸坯的头坯的修磨量，提高铸坯的收得率。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，所述低碳钢板包括按照质量百分比计的C：0.06-0.10％，Mn：1.10-1.25％，Si:0.15-0.30％，S≤0.010％，P≤0.015％，Als：0.015-0.035％，余量Fe及不可避免的残余元素，所述连铸方法包括：
在精炼和真空脱气处理结束后向钢水喂入钙线，并加入稀土元素后吹氩气并镇静第一预设时间；
将所述钢水转入中间包并分配至结晶器进行中包开浇，开浇过程中进行二次水冷，并在开浇后第二预设时间后进行拉坯；其中，
所述稀土元素包括La元素或Ce元素；
加入所述稀土元素后吹氩气的时间为10-15min；
所述第一预设时间为8-10min；所述第二预设时间为80-100s；
所述稀土元素加入所述钢水用量为35-45g/吨钢；
在将所述钢水转入所述中间包并分配至所述结晶器进行中包开浇的步骤中：所述钢水中加入了经过烘烤后的干燥保护渣；烘烤包括在加入所述干燥保护渣的前0.5-2h，在450-550℃的烘烤温度下烘烤6-15min的步骤；烘烤还包括在加入所述干燥保护渣的前4-6min，在750-850℃的烘烤温度下烘烤4-6min的步骤；所述干燥保护渣的粘度为1.60-1.70Pa·s/1300℃，熔点为1040-1050℃，溶解速度为30.00-34.00g/s，容重为0.70-0.80g/cm3，且包括按照质量百分比计的SiO2:35.00-40.00％,CaO:30.00-33.00％，Al2O3:1.50-3.00％，F：10.00-12.00％，Na2O:8.00-10.00％，K2O≤0.20％，Fe2O3：≤0.50％，余量为挥发分和不可避免杂质；
在所述中包开浇的步骤中，结晶器的震动频率为150-160Hz，振幅2-2.5mm，负滑脱时间0.12-0.13s；
在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至典型拉速的过程中一区、二区以及三区的水冷量为拉速升至所述典型拉速时水冷量的1/2，四区、五区、六区、七区以及八区的水冷量为拉速升至所述典型拉速时水冷量的4/5，九区和十区的水冷量与拉速升至所述典型拉速时水冷量相同，且所述三区至所述八区的宽边的水冷量为零；在二次水冷的过程中，当铸坯的头坯到所述七区的入口时，所述七区的二冷水延迟5-7min后开启，当所述头坯达到所述八区时，所述八区的二冷水延迟6-8min开启。
2.根据权利要求1所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，所述稀土元素以稀土金属的形式加入，且所述稀土金属中稀土含量TREM≥99.9％，La/TREM：30±2％，Ce/TREM：70±2％，Pr＜0.1％，Nd＜0.1％，C≤0.05％，Fe≤0.5％，Ca≤0.05％，Si≤0.05％，Mg≤0.05％；T.O≤150ppm，粒度15-35mm。
3.根据权利要求1所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，
在所述中包开浇的步骤之前，还包括对所述中间包采用氩气进行吹扫，且在所述中包开浇的步骤中，所述钢水中加入覆盖剂，且加入过程中持续向所述中间包内注入氩气，直到加入的覆盖剂完全覆盖住所述钢水。
4.根据权利要求3所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，所述覆盖剂包括按照质量百分比计的SiO2：8.00-10.00％，CaO：35.00-40.00％，Fe2O3：≤0.50％，MgO：3.00-5.00％，Al2O3:38.00-40.00％，余量：不可避免杂质。
5.根据权利要求3所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，所述覆盖剂加入所述钢水用量为0.60-0.80kg/吨钢。
6.根据权利要求1所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，
所述干燥保护渣加入所述钢水用量为0.45-0.6kg/吨钢。
7.根据权利要求1所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，
拉坯过程包括起步拉度为0.25-0.3m/min，当铸坯出结晶器后以0.1-0.2m/min的速度均匀提速，待拉速达到0.6-0.7m/min时，保持0.5-1.5min后，然后以0.15-0.25m/min的拉速提速至典型拉速。
8.根据权利要求7所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，断面为210-230mm×1870mm的铸坯的所述典型拉速为1.00m/min；断面为210-230mm×2070mm的铸坯的所述典型拉速0.95m/min；断面为210-230mm×2270mm的铸坯的所述典型拉速为0.90m/min。
9.根据权利要求8所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，
在二次水冷的过程中，拉坯的拉速升至所述典型拉速时，所述一区的窄面足辊的水冷量为70-80L/min，所述一区的宽面足辊的水冷量为210-240L/min，所述二区的水冷量为120-150L/min，所述三区除宽边其余位置的水冷量为40-80L/min，所述四区除宽边其余位置的水冷量为20-70L/min，所述五区除宽边其余位置的水冷量为30-110L/min，所述六区除宽边其余位置的水冷量为5-60L/min，所述七区除宽边其余位置的水冷量为5-20L/min，所述八区除宽边其余位置的水冷量为5-30L/min，所述九区的水冷量为20-50L/min，所述十区的水冷量为20-40L/min。
10.根据权利要求8所述的提高低碳钢板连铸头坯收得率的连铸方法，其特征在于，
在二次水冷的过程中，当拉坯的拉速升至所述典型拉速且铸坯出矫直段之后，二冷水量按1.05倍/30s的速率逐步增加水量，直至恢复至所述典型拉速时对应的供水量。
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