本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有效減少含銻耐候圓鋼裂紋的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
耐候鋼，即耐大氣腐蝕鋼，是介于普碳鋼和不銹鋼之間的低合金鋼系列，耐候鋼由普碳鋼添加少量鉻、鎳、銅等耐腐蝕元素而成，其表面易形成致密和附著性很強的保護膜，阻礙銹蝕往里擴散和發(fā)展，保護銹層下面的基體，以減緩其腐蝕速度，具有良好的耐大氣腐蝕、抗疲勞等性能，主要用于制造集裝箱、鐵道車輛、石油井架、采油平臺及化工石油設(shè)備中含硫化氫腐蝕介質(zhì)的容器等結(jié)構(gòu)件。
節(jié)能和環(huán)保是當(dāng)今社會發(fā)展的永恒主題，越來越多的電廠、煉油廠都著手使用省煤器、空氣預(yù)熱器、熱交換器和余熱鍋爐等余熱回收裝置。這類設(shè)備在一定程度上給國民生產(chǎn)帶來了經(jīng)濟效益，但由于燃油、石油氣、煤中的硫在燃燒過程中生成的SO2和SO3在換熱冷卻時要凝結(jié)成硫酸產(chǎn)生嚴(yán)重的硫酸露點腐蝕，嚴(yán)重降低普通耐候鋼設(shè)備的使用壽命。
由于銻元素的加入對提高鋼材的耐硫酸腐蝕能力有較大的幫助，科技工作者將銻加入耐候鋼中，但銻元素的加入容易產(chǎn)生晶界偏析，對鋼材的表面質(zhì)量造成不利的影響，目前，含銻耐候鋼的相關(guān)生產(chǎn)廠家通常對連鑄坯進行倒角，對軋材進行多道滾磨后方可交貨，生產(chǎn)效率極其低下。
如何有效減少含銻耐候鋼裂紋，提高一次性探傷合格率，進而提高其生產(chǎn)效率，這些難題嚴(yán)重困擾著相關(guān)含銻耐候圓鋼的生產(chǎn)廠家。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提供了一種有效減少含銻耐候圓鋼裂紋的生產(chǎn)工藝：
該含銻耐候圓鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計算為：C 0.06～0.11％，Si 0.25～0.45％，Mn0.30～0.60％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr 0.70～1.10％，Cu 0.30～0.50％，Sb 0.04～0.08％，Ni 0.30～0.35％，其余為Fe和微量元素，
采用的生產(chǎn)工藝路線為：轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→小方坯連鑄→軋制工序，具體控制措施如下(未詳述的操作細(xì)節(jié)，用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)工藝進行即可)：
(1)轉(zhuǎn)爐冶煉
出鋼1/4時隨鋼液依次加入脫氧劑、合金和渣料，
其中，步驟(1)控制出鋼終點[C](“[]”表示元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)為0.03～0.07％、出鋼終點[P]≤0.018％，
出鋼1/4時，加入的脫氧劑為電石和鋁餅各1kg/t；加入的合金為硅錳5.5～6.0kg/t、硅鐵2.2～2.8kg/t、鉻鐵15.3～16.1kg/t、銅4.0kg/t、銻合金0.60～0.65kg/t、鎳板3.3kg/t；加入的渣料為石灰800kg/爐(每爐120噸，下同)、合成渣200kg/爐；
(2)LF精煉
LF精煉全程底吹氬攪拌，采用碳化硅和鋁粒進行強化脫氧操作，取第一樣后喂鋁線100～150m調(diào)鋁至0.015～0.025％，LF精煉結(jié)束前15分鐘內(nèi)加入鈦鐵1.8～2.2kg/t，精煉終渣二元堿度控制為R＝3.8～4.2，精煉結(jié)束后喂入硫鐵線60～80m/爐，
該措施有助于適當(dāng)提高硫含量、降低氧含量、提高鈦含量，具體而言：控制成品中硫含量為0.008％～0.015％、氧含量為≤35ppm，且將成品中Ti含量控制為0.030％～0.050％，這有助于細(xì)化鋼中硫化錳夾雜物的尺寸將MnS夾雜物變性為有益的細(xì)小、彌散分布的狀態(tài)，降低了MnS夾雜物本身對鋼性能的影響，同時也提高了MnS夾雜物的數(shù)量，使更多的銻能夠在MnS夾雜物上富集析出，從而大大減少了銻在原奧氏體晶界的析出，同時有效減輕或消除了后續(xù)加熱爐內(nèi)和軋制過程中銻在晶界偏聚，大大減輕了因銻在晶界析出而導(dǎo)致的裂紋傾向；
(3)小方坯連鑄，該步驟中需注意如下幾點：
1、吊包溫度設(shè)定為，開澆爐次：1615～1630℃，連澆爐次：1600～1615℃，提高結(jié)晶器電磁攪拌電流，適當(dāng)提高非正弦振動頻率，降低振幅，降低負(fù)滑脫時間，
其中，結(jié)晶器電磁攪拌電流控制為270±10A，非正弦振動頻率為130+40V(opm)，振幅控制為±2.0mm，負(fù)滑脫時間控制為0.12±0.02s，
提高結(jié)晶器電磁攪拌電流可以降低初生坯殼的厚度，進而降低振痕深度；對含銻耐候鋼而言，振痕深度與振動頻率、振幅和滑脫時間也有關(guān)，因此適當(dāng)提高振動頻率、降低振幅、降低負(fù)滑脫時間也可以降低連鑄坯的振痕深度，改善鑄坯表面質(zhì)量，避免過深的振痕造成連鑄坯表面裂紋；
2、提高一冷水溫差，二冷采用氣霧冷卻，優(yōu)化二冷室噴嘴角度，二冷室加保溫罩，以適當(dāng)提高鑄坯矯直溫度，
其中，結(jié)晶器一冷水流量為100±5m3/h，一冷水溫差控制為8～9℃，二冷的氣霧冷卻的比水量為0.40L/Kg，二冷一段、二段、三段水流量比例分別為40％、40％、20％，二冷室噴嘴角度控制為60～65°，鑄坯矯直溫度控制為1020～1070℃，
上述提高一冷水溫差、優(yōu)化二冷室噴嘴角度、二冷室加保溫罩的措施可以提高鑄坯矯直溫度，由于FeSb的熔點為1019℃，鑄坯矯直溫度控制為1020～1070℃可確保矯直前無FeSb相析出，避免了由于FeSb相的析出在矯直應(yīng)力的作用下導(dǎo)致的細(xì)小裂紋和裂紋擴展，提高了鑄坯的表面質(zhì)量，
3、采用多點矯直，連鑄坯采用冷床冷卻，
采用多點矯直為五點矯直，多點矯直可以避免因過大的矯直應(yīng)力而導(dǎo)致的裂紋，
冷床冷卻采用步進式冷床，步進式冷床可以提高冷卻速度，減少銻的析出時間，提高了表面質(zhì)量；
4、提高保護渣C固含量，具體將保護渣C固含量限定為14.5～15.5％，小方坯連鑄斷面為160mm*160mm，拉速為1.80±0.05m/min，
提高保護渣C固含量可以提高保護渣的保溫性能，確保其潤滑效果，避免連鑄坯表面產(chǎn)生裂紋；采用小方坯連鑄，其連鑄坯斷面為160mm*160mm，可以降低軋制時壓縮比，避免極少數(shù)析出的銻在大的壓縮比條件下產(chǎn)生裂紋并擴展；拉速為1.80±0.05m/min，過高會導(dǎo)致軋材出現(xiàn)嚴(yán)重的中心疏松，過低會造成矯直溫度偏低，容易產(chǎn)生矯直裂紋；
(4)軋制工序
軋制過程中，采取冷坯裝入，提高加熱速率，提高出鋼節(jié)奏：
其中，加熱速率控制為15～18℃/min，出鋼節(jié)奏控制為：相鄰連鑄坯(該連鑄坯定尺為10m，斷面為160mm×160mm)出鋼間隔時間為50～70秒，即50～70秒軋一支10m的連鑄坯；軋坯的速率為5～7s/m，
在冷裝的前提下，提高加熱效率快速升溫，升溫時間相對短則避免了鑄坯在較低的溫度(250-700℃)下停留時間過長，同時也避免了熱裝在相應(yīng)溫度(250-700℃)階段停留時間長(鑄坯轉(zhuǎn)運時間較長)的缺陷，提高出鋼節(jié)奏，也可以減少銻在較低溫度條件下的停留時間，都是為了有效減少銻在晶界上的偏析；
并且采用高壓水除磷，其壓力14～20MPa，確保連鑄坯表面氧化鐵皮清除干凈；加強控軋控冷控制，均熱爐溫度1180～1220℃，開軋溫度1075～1105℃；軋制完成后圓鋼及時避風(fēng)堆冷，堆冷12小時后且在溫度小于100℃時方可轉(zhuǎn)運。
本發(fā)明的有益效果在于：提供了一種有效減少含銻耐候圓鋼裂紋的生產(chǎn)工藝，確保了表面質(zhì)量良好，生產(chǎn)效率高，不需要進行滾磨處理，一次性探傷合格率可達92％以上，解決了目前生產(chǎn)的含銻耐候圓鋼存在的表面裂紋控制不好、探傷合格率低，連鑄坯倒角、軋材需要多道滾磨等技術(shù)難題。
具體實施方式
生產(chǎn)工藝簡述如下：
轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→小方坯(160mm*160mm)連鑄→軋機軋制工序。
實施例1
(1)轉(zhuǎn)爐冶煉
轉(zhuǎn)爐冶煉采用優(yōu)質(zhì)鐵水，其中，入爐鐵水中組分質(zhì)量含量要求：Si：0.45％、P：0.094％、S：0.030％，入爐鐵水溫度T＝1310℃；
轉(zhuǎn)爐冶煉控制出鋼終點[C]＝0.05％，終點[P]＝0.012％，出鋼溫度1635℃，出鋼過程采用滑板擋渣操作，出鋼時間為4.0分鐘，出鋼1/4時隨鋼液依次加入脫氧劑、合金和渣料，
其中，加入的脫氧劑為電石和鋁餅各1kg/t；加入的合金為硅錳5.8kg/t、硅鐵2.5kg/t、鉻鐵15.8kg/t、銅4.0kg/t、銻合金0.62kg/t、鎳板3.3kg/t；加入的渣料為石灰800kg/爐(每爐120噸，下同)、合成渣200kg/爐；
(2)精煉工序
LF精煉爐鋼包加蓋，確保LF精煉爐密封良好，爐內(nèi)為還原性氣氛，全程底吹氬攪拌，采用碳化硅120kg/爐和鋁粒20kg/爐進行強化脫氧操作，取第一樣后喂鋁線120m調(diào)鋁至0.019％，LF精煉結(jié)束前15分鐘加入鈦鐵2.0kg/t，精煉終渣二元堿度控制為R＝4.0，精煉結(jié)束后喂入硫鐵線70m/爐，精煉前期、中期底吹氬氣量攪拌壓力0.9MPa，流量250NL/min，精煉后期、末期底吹氬氣量攪拌壓力0.7MPa，流量200NL/min，精煉時間為50分鐘。精煉完成后喂入硅鈣線150m/爐，迅速轉(zhuǎn)入到軟吹區(qū)域進行軟吹氬操作，軟吹氬流量90NL/min，軟吹氬時間為25分鐘，本爐次為開澆爐次，軟吹后吊包溫度控制為1615～1630℃；
(3)小方坯連鑄
連鑄采用小方坯連鑄，其斷面為160mm*160mm，過熱度控制40℃，拉速1.80m/min，二冷采用氣霧冷卻，弱冷配水模式，比水量為0.40L/Kg，二冷一段、二段、三段水流量比例分別為40％、40％、20％，二冷室噴嘴角度控制為62°；采用結(jié)晶器電磁攪拌，結(jié)晶器電磁攪拌電流控制為270A，頻率控制為5HZ，非正弦振動頻率為130+40V(opm)，振幅控制為±2.0mm，負(fù)滑脫時間控制為0.12s，并使用西寶包晶鋼結(jié)晶器保護渣，C固含量為15.02％，堿度為R＝1.04，熔點1160℃，粘度為0.90Pa.S/1300℃，H2O＝0.20％；每隔2小時測量一次液渣層厚度，確保液渣層深度為7.5mm；結(jié)晶器一冷水流量為100±5m3/h，一冷水溫差8～9℃；中包水口直徑≥Φ30mm，水口插入深度為100mm，使用6h進行更換；
連鑄二冷室加保溫罩，鑄坯矯直溫度為1048℃，采用五點矯直，連鑄坯采用步進式冷床冷卻；連鑄中包選用涂抹式中包，烘烤10.5小時，烘烤溫度1120℃，勤加稻殼灰，保持中包黑渣操作；
(4)軋制工序
軋制過程中，采取冷坯裝入，加強控軋控冷工藝控制，均熱爐溫度1205℃，開軋溫度1090℃，加熱速率為16.5℃/min，出鋼節(jié)奏控制為：相鄰連鑄坯(該連鑄坯定尺為10m，斷面為160mm×160mm)出鋼間隔時間為60秒，即60秒軋一支10m的連鑄坯；采用高壓水除磷，壓力16MPa，確保連鑄坯表面氧化鐵皮清除干凈；軋制完成后圓鋼及時避風(fēng)堆冷，堆冷12小時后且在溫度小于100℃時方可轉(zhuǎn)運。
本實施例中所生產(chǎn)的含銻耐候圓鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計算為：C 0.09％，Si 0.36％，Mn 0.49％，Cr 0.92％，Cu 0.43％，Sb 0.06％，Ni 0.32％，硫含量控制為0.012％，氧含量控制為25ppm，Ti含量控制為0.040％，其余為Fe和微量元素，
對上述制得的連鑄坯和軋材進行跟蹤：連鑄坯表面、軋材表面質(zhì)量良好，均未發(fā)生裂紋，一次性探傷合格率為94.5％，實行黑皮交貨，用戶使用后反饋效果較好。
實施例2
將步驟(2)中的“本爐次為開澆爐次，軟吹后吊包溫度控制為1615～1630℃”修改為“本爐次為連澆爐次，軟吹后吊包溫度控制為1600～1615℃”，步驟(3)中的過熱度為40℃修改為29℃，其余操作與實施例1相同。
本實施例中所生產(chǎn)的含銻耐候圓鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計算為：C 0.09％，Si 0.35％，Mn 0.50％，Cr 0.91％，Cu 0.43％，Sb 0.06％，Ni 0.32％，硫含量控制為0.011％，氧含量控制為22ppm，Ti含量控制為0.038％，其余為Fe和微量元素。
對制得的連鑄坯和軋材進行跟蹤：連鑄坯表面、軋材表面質(zhì)量良好，均未發(fā)生裂紋，一次性探傷合格率為93.8％，實行黑皮交貨，用戶使用后反饋效果較好。
實施例3
將步驟(3)中的拉速修改為1.82m/min，步驟(4)中的加熱速率修改為16.7℃/min，出鋼節(jié)奏修改為58秒，其余操作與實施例2相同。
對制得的連鑄坯和軋材進行跟蹤：連鑄坯表面、軋材表面質(zhì)量良好，均未發(fā)生裂紋，一次性探傷合格率為95.4％，實行黑皮交貨，用戶使用后反饋效果較好。
對比實施例1
將成品硫含量控制為0.005％，其余操作與實施例2相同。
對制得的圓鋼進行檢驗，圓鋼表面質(zhì)量不好，出現(xiàn)多處深裂紋，一次性探傷合格率為41.8％，需要進行多次滾磨，遠(yuǎn)差于本發(fā)明實施例中制備的鋼材的表面質(zhì)量。
對比實施例2
將步驟(3)中的“負(fù)滑脫時間”控制為0.18s，其余操作與實施例2相同。
對制得的圓鋼進行檢驗，圓鋼表面質(zhì)量不好，出現(xiàn)多處深裂紋，一次性探傷合格率為45.3％，需要進行多次滾磨，遠(yuǎn)差于本發(fā)明實施例中制備的鋼材的表面質(zhì)量。
對比實施例3
通過對步驟(2)中LF精煉結(jié)束前鈦鐵加入量的調(diào)整，將成品鈦含量控制為0.025％，其余操作與實施例2相同。
對制得的圓鋼進行檢驗，圓鋼表面質(zhì)量不好，出現(xiàn)多處深裂紋，一次性探傷合格率為43.7％，需要進行多次滾磨，遠(yuǎn)差于本發(fā)明實施例中制備的鋼材的表面質(zhì)量。
對比實施例4
將步驟(3)中的“鑄坯矯直溫度”調(diào)整為1010℃，其余環(huán)節(jié)與實施例2相同。
對制得的圓鋼進行檢驗，圓鋼表面質(zhì)量不好，出現(xiàn)多處深裂紋，一次性探傷合格率為58.6％，需要進行多次滾磨，遠(yuǎn)差于本發(fā)明實施例中制備的鋼材的表面質(zhì)量。