本發明專利技術公開了一種V?N微合金鋼及V?N微合金化的無表面裂紋連鑄坯的生產方法。該V?N微合金鋼按質量百分比由以下化學成分組成：C：0.09～0.13％，Si：0.1～0.4％，Mn：1.0～3.0％，P：≤0.05％，S：≤0.05％，V：0.1～0.4％，N：0.011～0.2％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。該連鑄坯根據上述V?N微合金鋼的化學成分進行成分控制；其生產方法依次包括：轉爐冶煉、LF精煉和連鑄工序。本發明專利技術通過合理的成分設計和冶煉連鑄工藝，提高連鑄坯熱塑性，使其在鑄坯矯直區間避開高溫脆性區或熱塑性足夠好使其無表面裂紋產生，鑄坯表面質量良好，無需鑄坯清理，提高了生產效率。
【技術實現步驟摘要】
V-N微合金鋼及V-N微合金化的無表面裂紋連鑄坯的生產方法
本專利技術屬于連鑄工藝領域，具體涉及一種V-N微合金化無表面裂紋連鑄坯生產方法。
技術介紹
微合金鋼是近半個世紀以來迅速發展起來的工程結構用鋼，其通過添加各種合金元素(Nb、V、Ti等)在鋼中起到細晶強化和沉淀強化的效果，提高了鋼材的強度與韌性，廣泛應用于橋梁、建筑、船舶、汽車、高壓容器等各個領域，具有較好的應用前景，是現代鋼鐵工業中的主要產品。中國的微合金元素的儲量豐富，在發展微合金鋼方面具有顯著的優勢。典型的Q550和Q460級低合金高強度鋼都具有較好的市場應用。在工業化生產過程中，由于微合金元素的強化作用，使微合金化得到廣泛應用，但是在連鑄過程中由于微合金元素的碳氮化物析出，使鋼的塑性降低，連鑄坯表面裂紋的發生率顯著高于普碳鋼鑄坯，出現橫裂、縱裂、形狀裂紋等問題，連鑄坯質量受到影響，不利于大規模生產，這是微合金化鑄坯的典型問題。鈮、釩、鈦這三種元素是在微合金鋼中應用相對廣泛的三種元素，其中鈮元素對鋼的塑性影響最大，對鋼的熱塑性降低作用最明顯。有研究表明Ti元素的添加能夠減輕鈮、釩微合金鋼的脆性，但是不易控制成本。因此，綜合考慮成本和微合金鋼鑄坯裂紋的問題，開發一種成本較低，無鑄坯裂紋的鑄坯生產工藝，既保證微合金鋼的性能、確保連鑄過程的正常進行，又改善鑄坯的表面質量是一種典型的工藝難點。
技術實現思路
針對現有技術中微合金鋼在連鑄期間鑄坯表面容易出現裂紋的問題，本專利技術提供一種無表面裂紋連鑄坯的V-N微合金鋼，通過合理的成分設計和冶煉連鑄工藝，生產出斷面為(150～350)mm*(1250～2400)mm無表面裂紋連鑄坯，提高了連鑄坯的表面質量。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：一種V-N微合金鋼，其按質量百分比由以下化學成分組成：C：0.09～0.13％，Si：0.1～0.4％，Mn：1.0～3.0％，P：≤0.05％，S：≤0.05％，V：0.1～0.4％，N：0.011～0.2％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。本專利技術中，利用含釩鋼的熱塑性低谷點較低的特點，對微合金鋼的化學成分進行合理設計，減少微合金鋼在連鑄期間鑄坯表面裂紋的發生。本專利技術中，V元素與N元素有極強的親和力，后期結合TMCP方法可通過細晶強化和析出強化這兩種典型的強化機制起到增加組織強韌性的作用。同時，我國部分地區釩礦的儲量豐富，如承德、攀枝花等地，具有不錯的成本優勢，而且，N的價格相對低廉。因此，采用V-N微合金化，有利于降低連鑄坯的生產成本。本專利技術還提供了一種V-N微合金化的無表面裂紋連鑄坯的生產方法，按照上述V-N微合金鋼的化學成分組成生產連鑄坯；所述方法依次包括：轉爐冶煉、LF精煉和連鑄工序。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述連鑄坯的斷面規格為(150～350)mm*(1250～2400)mm。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述轉爐冶煉工序中，鐵水比控制在88.0％～91.0％(例如，88.0％、89.0％、90.0％、91.0％)，全程采用頂底復吹模式，并在吹煉過程中先吹氮氣后吹氬氣，對鋼水進行攪拌，促進爐內化學反應的進行。其中，吹氬時間不小于3min(例如，3min、5min、10min、15min)。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述轉爐冶煉工序中，所述吹煉過程采用一槍到底形式吹煉，無補吹工藝，以避免補吹過程中造成鋼水過氧化，使夾雜物增多。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述轉爐冶煉工序中，冶煉終點C含量控制在0.09～0.13％(例如，0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％)，出鋼溫度為1625～1645℃(例如，1625℃、1630℃、1635℃、1640℃、1645℃)，所述出鋼溫度根據鋼水凝固溫度、連鑄過程中過熱度和過程溫降進行確定，確保連鑄能夠順利澆注。上述生產方法中，作為一種優選方式，出鋼后進行LF精煉，無真空脫氣精煉；不進行真空脫氣的目的在于保證鋼水中的N含量。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述連鑄工序中，連鑄過程采用弱水冷方式，以有效降低鑄坯裂紋的發生。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述連鑄工序中，連鑄過程采用保護澆注，大包在澆注末期報警立即關閉水口，水口關閉后嚴禁再次打開，中間包采用堿性覆蓋劑進行覆蓋，保證液面覆蓋良好，結晶器采用低碳鋼保護渣。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述連鑄工序中，連鑄過程的比水量為0.7～1.25L/kg(例如，0.7L/kg、0.8L/kg、1.0L/kg、1.2L/kg、1.25L/kg)。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述連鑄工序中，嚴格控制連澆爐次過熱度，鋼水過熱度為10～25℃(例如10℃、15℃、20℃、25℃)。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述連鑄工序中，連鑄過程中，拉速為1.0～1.3m/min(例如1.0m/min、1.1m/min、1.2m/min、1.3m/min)。本專利技術中控制低的過熱度，有利于提高拉速，縮短澆注時間，降低能耗；中間包采用堿性覆蓋劑，用以對鋼包保溫并去除鋼包中的夾雜物。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述連鑄工序中，所述保護渣在溶解過程中分為粉渣層、燒結層和液渣層。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述轉爐冶煉工序中，在出鋼過程中進行脫氧合金化，同時進行渣洗。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述轉爐冶煉工序中，所述出鋼過程中，所述脫氧合金化的具體操作方法是：出鋼過程選用含硅的物質進行脫氧，加入量為3.5～4.0kg/噸鋼(例如，3.5kg/噸鋼、3.6kg/噸鋼、3.8kg/噸鋼、4.0kg/噸鋼)；選用硅錳、釩氮合金進行合金化，其中釩氮合金(V含量不低于75％)添加量為1～2kg/噸鋼(例如，1kg/噸鋼、1.2kg/噸鋼、1.4kg/噸鋼、1.6kg/噸鋼、1.8kg/噸鋼、2kg/噸鋼)。本專利技術不采用鋁進行脫氧。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述轉爐冶煉工序中，所述出鋼過程中，所述渣洗選用含CaO的物質(CaO含量不低于90％)進行，添加量為3.5～4.0kg/噸鋼(例如，3.5kg/噸鋼、3.6kg/噸鋼、3.8kg/噸鋼、4.0kg/噸鋼)，所述含CaO的物質需在鋼水出至3/4前加完。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述LF精煉中，LF精煉前期，進行吹氬攪拌的吹氬量為400～1000L/min(例如，500L/min、600L/min、700L/min、800L/min、900L/min)，吹氬攪拌的時間為3～4min(例如，3min、3.2min、3.5min、3.8min、4min)，攪拌的同時注意不得裸露鋼水，然后采用含硅物質脫氧，在吹氬攪拌條件下，對成分進行微調。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述LF精煉中，LF精煉中期和末期采用弱氬氣攪拌，吹氬流量相同。上述生產方法中，作為一種優選方式，所述LF精煉中，所述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種V-N微合金鋼，其特征在于，所述V-N微合金鋼按質量百分比由以下化學成分組成：C：0.09～0.13％，Si：0.1～0.4％，Mn：1.0～3.0％，P：≤0.05％，S：≤0.05％，V：0.1～0.4％，N：0.011～0.2％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。/n
【技術特征摘要】
1.一種V-N微合金鋼，其特征在于，所述V-N微合金鋼按質量百分比由以下化學成分組成：C：0.09～0.13％，Si：0.1～0.4％，Mn：1.0～3.0％，P：≤0.05％，S：≤0.05％，V：0.1～0.4％，N：0.011～0.2％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。
2.一種V-N微合金化的無表面裂紋連鑄坯的生產方法，其特征在于，根據權利要求1所述的V-N微合金鋼的化學成分組成生產連鑄坯；所述方法依次包括：轉爐冶煉、LF精煉和連鑄工序。
3.根據權利要求2所述的生產方法，其特征在于，所述連鑄坯的斷面規格為(150～350)mm*(1250～2400)mm。
4.根據權利要求2或3所述的生產方法，其特征在于，所述轉爐冶煉工序中，鐵水比控制在88.0wt％～91.0wt％，全程采用頂底復吹模式，并在吹煉過程中先吹氮氣后吹氬氣；其中，吹氬時間不小于3min；
優選地，所述吹煉過程采用一槍到底形式吹煉，無補吹工藝；
優選地，冶煉終點C含量控制在0.09～0.13wt％，出鋼溫度為1625～1645℃。
5.根據權利要求4所述的生產方法，其特征在于，出鋼后進行LF精煉，無真空脫氣精煉工序。
6.根據權利要求5所述的生產方法，其特征在于，所述連鑄工序中，連鑄過程采用弱水冷方式；連鑄過程采用保護澆注，大包在澆注末期報警立即關閉水口，水口關閉后嚴禁再次打開，中間包采用堿性覆蓋劑進行覆蓋，結晶器采用低碳鋼保護渣；
優選地，連鑄過程的比水量為0.7～1.25L/kg；
優選地，鋼水過熱度為10～25℃；
再優選地，連鑄過程中，拉速為1.0～1.3m/min。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：霍孝新，杜林秀，麻衡，陳愛嬌，王中學，杜傳治，寧偉，劉悅，吳紅艷，何康，趙立峰，
申請(專利權)人：萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37
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