專利名稱：一種能破壞小鋼錠結(jié)構(gòu)的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能破壞小鋼錠結(jié)構(gòu)的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，適用于小方坯坯與厚板坯連鑄生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量主要涉及連鑄坯中心疏松(嚴重時為縮孔)、中心偏析、V形偏析、 中心裂紋等內(nèi)部缺陷，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)品規(guī)格向著極小、極大兩端延伸，對于高碳線材，中心疏松與偏析將引起其拉拔性能降低，拉斷率增大；國內(nèi)最厚板坯達到420mm 厚，最大園坯直徑達到900mm，內(nèi)部質(zhì)量尤其是疏松與偏析越發(fā)重要。影響連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的基本原理已經(jīng)很清楚，由于“小鋼錠”現(xiàn)象，柱狀晶搭橋，弓I 起周期性的中心疏松或者縮孔，致使中心偏析同步產(chǎn)生。至今為止，減少或消除中心偏析和疏松的技術(shù)可分為三類(1)減少鋼中的有害元素(潔凈鋼冶煉，去除夾雜物或控制其分布形態(tài))；( 提高等軸晶率(低過熱度澆鑄、中間包加熱技術(shù)、添加微合金、電磁攪拌等)；通過補償鑄坯凝固末端的凝固收縮或防止鑄坯鼓肚，抑制凝固末端吸收富集偏析溶質(zhì)的鋼液(使用小輥徑分節(jié)輥，凝固末端輕壓下，凝固末端連續(xù)鍛壓，凝固末端強冷等)。幾種常用消除中心偏析和疏松的方法比較如表1所示。表1幾種常用消除中心偏析和疏松方法比較
—名稱優(yōu)點缺點
低過熱度澆提高等軸晶率，減少中心宏觀溫度過低不利于夾雜物上浮，易水口結(jié)瘤， 注偏析易造成半宏觀偏析
結(jié)晶器電磁均勻溫度、提供晶核、提高等產(chǎn)生皮下負偏析帶，攪拌功率和攪拌位置需攪拌軸晶率要精確調(diào)節(jié)，以免加劇液面波動
末端電磁攪均勻鋼水溫度與成分，減少中攪拌位置難以準確控制，適應(yīng)性差，維護費拌心宏觀偏析用高；當固相率較高時易失去攪拌作用；易
造成白亮帶負偏析
輕壓下減少中心偏析與疏松，中心裂對設(shè)備與控制技術(shù)要求高，較小的壓下對特
紋減少厚坯效果有限
熱應(yīng)力壓下容易實施，實施成本低容易引起連鑄坯表面裂紋，較少釆用減少鋼中的有害元素雖然是一個很好的辦法，但是減少的程度往往有限，低過熱度澆鑄雖能增加液相穴內(nèi)等軸晶數(shù)量，但對防止水口堵塞和促進夾雜物上浮不利。電磁攪拌和低過熱度澆鑄能通過增加液芯中心的等軸晶量來降低中心宏觀偏析，但是會引起碳的負偏析帶，并且 “Improvement of inner quality of continuously cast billets using electromagnetic stirring and thermal soft reduction，， (Ironmaking and Steelmaking, Vol. 25(3)) 一文指出等軸晶間存在富集偏析元素的鋼液將會形成半宏觀偏析。因此，為了阻止這些含富集偏析元素鋼液的流動，同時在凝固末端施加適當及時的變形量，以補償兩相區(qū)內(nèi)鋼液凝固時形成的體積收縮，實施連鑄坯的輕壓下是目前比較理想的手段，但是輕壓下不僅要求較高的控制技術(shù)，而且對特厚斷面與小方坯連鑄都難以得到良好應(yīng)用。
《鋼鐵》Vol.44(9)撰文“連鑄板坯凝固末端位置的研究”表明連鑄坯凝固末端是動態(tài)變化的，而影響液芯位置的最主要連鑄工藝參數(shù)是拉速?！朵撹F研究學報》Vol. 15(2)撰文“板坯凝固末端輕壓下實時控制的熱力學分析”認為輕壓下需要適時跟蹤液芯位置才能獲得良好效果。這些研究結(jié)果都表明，凝固末端是動態(tài)的，并且拉速對液芯長度具有比較重要的影響，于是生產(chǎn)中盡量追求穩(wěn)態(tài)澆注，追求凝固末端的穩(wěn)定，迄今沒人設(shè)想利用非穩(wěn)態(tài)澆注(拉速的波動)來破壞小鋼錠結(jié)構(gòu)，使連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量得以改善。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能破壞小鋼錠結(jié)構(gòu)的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，用于解決連鑄坯中心縮孔與中心偏析級別易于偏高的內(nèi)部質(zhì)量缺陷；提高連鑄坯致密度、改善中心偏析的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，獲得了一種能夠破壞連鑄凝固“小鋼錠結(jié)構(gòu)”的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，通過抑制周期性的枝晶搭橋，使連鑄坯中心疏松、中心偏析等內(nèi)部質(zhì)量問題得到改善，滿足鋼鐵產(chǎn)品對市場的各種需要。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用了非穩(wěn)態(tài)澆注方式(如圖1所示)，一個拉速波動周期由常規(guī)拉速上下兩次小幅度調(diào)整組成。拉坯速度以常規(guī)拉速Vo為基礎(chǔ)，以一定的周期 T進行小幅度上下波動，即V = Vo+a。
當連鑄正常開澆并穩(wěn)定后，按照過熱度(5-60°C )確定某一常規(guī)連鑄拉速Vo (根據(jù)連鑄坯形狀、規(guī)格及過熱度不同，Vo相差很大，常規(guī)連鑄拉速范圍0. 5 3. 5m/min之間)， 先將拉速提升到Vo+a，持續(xù)拉坯Tl (0. 5 5min)時間，然后在T3 (1 60秒)時間內(nèi)將拉速下降至Vo-a，持續(xù)拉坯T2(0. 5 5min)時間，然后再在T4 (1 60秒)時間內(nèi)上升拉速到Vo+a，從而完成一個拉坯周期T。波動周期T為1 10分鐘。
過熱度對拉速的影響通過Vo體現(xiàn)，對應(yīng)關(guān)系和常規(guī)一致；二冷水量通過Vo體現(xiàn)， 對應(yīng)關(guān)系與常規(guī)拉速一致，即二冷水量在Vo-a Vo+a范圍內(nèi)沒有變化，只有當Vo發(fā)生變化時，二冷水量才發(fā)生變化；比水或者也可以與瞬態(tài)拉速對應(yīng)，跟隨拉速變化。拉速波動幅度和波動周期足以破壞凝固末端的周期性搭橋，同時又不至于引起鋼水液面劇烈波動，使振痕發(fā)生紊亂。為此，波動周期在1 10分鐘之內(nèi)，波動幅度范圍為士0. 05 士0. 5m/min 之內(nèi)。見圖1的非穩(wěn)態(tài)澆注周期模式。
本發(fā)明的特點在于
1、本發(fā)明提供了一種非穩(wěn)態(tài)的拉速波動的澆注模式，使得連鑄凝固末端處于具有一定幅度的前后運動中，破壞“小鋼錠”結(jié)構(gòu)的周期性搭橋特性，從而改善內(nèi)部質(zhì)量；適用于方坯、板坯與園坯連鑄生產(chǎn)。
2、本發(fā)明采用了拉速變化對液芯長度的影響特性，對方坯而言，拉速每波動0. Im/ min，液芯長度變化量達到1 an ；拉速下降與上升的調(diào)整速度以不引起結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面劇烈波動為宜。
3、拉速波動范圍為波動周期1 10分鐘，波動幅度范圍為士0. 05 - 士0. 5m/rnin。4、本發(fā)明要求拉速波動幅度和變化速度在一個合適范圍內(nèi)，避免連鑄坯表面振痕的產(chǎn)生。5、本發(fā)明要求的拉速波動幅度和變化速度在一個合適范圍內(nèi)，避免連鑄坯表面裂紋與內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生。6、本發(fā)明中基準拉速取決于過熱度，比水量可以隨瞬時拉速、或隨基準拉速調(diào)整；拉速波動幅度和變化速度在一個合適范圍內(nèi)，避免連鑄坯表面裂紋與內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生。7.其基準拉速取決于過熱度，比水量可以隨瞬時拉速、或隨基準拉速調(diào)整。8、用于改善連鑄坯中心疏松、中心偏析、V形偏析等內(nèi)部質(zhì)量。9、能促進結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動和夾雜物上浮，提高鋼水純凈度。本發(fā)明的優(yōu)點在于，能破壞“小鋼錠”結(jié)構(gòu)、抑制枝晶搭橋，從而提高連鑄坯致密度、改善中心偏析的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，適用于方坯、板坯與園坯等連鑄生產(chǎn)線。拉坯速度以常規(guī)拉速為基準拉速，按照某一固定周期進行小幅度上下波動，單個波動周期1 10分鐘， 波動幅度范圍為士0. 05 士0. 5m/min?；鶞世倥c過熱度的關(guān)系按照常規(guī)工藝，二冷水量的控制按照基準拉速或者瞬時拉速進行分配。


圖1為非穩(wěn)態(tài)澆注周期模式。圖2為穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)澆注連鑄坯低倍照片對比。
具體實施例以下結(jié)合實施例詳細描述本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的具體實施方式
不局限于實施例。在國內(nèi)某特鋼廠六機六流小方坯連鑄機上進行了實施對比，連鑄機斷面 150mmX150mm，試驗鋼種55#。試驗爐整爐鋼過熱度20_24°C (試驗期間采用熱電偶進行中包測溫4次，過熱度分別為M°C、23°C、2rC、20°C )，前半爐以2. lm/min拉速正常拉坯，后半爐試驗，拉速以2. 2/2. Om/min，每四分鐘一個周期進行調(diào)整，每個拉速各2分鐘，下調(diào)與上升時間各3秒鐘，結(jié)晶器鋼水液面波動不明顯。在同一爐同一流上取正常生產(chǎn)坯樣與試驗澆注坯樣，檢查連鑄坯表面質(zhì)量與內(nèi)部質(zhì)量。表面振痕沒有發(fā)現(xiàn)明顯變化，內(nèi)部質(zhì)量(中心疏松與偏析)存在明顯改善(縱向低倍照片對比見圖2)，沒有出現(xiàn)內(nèi)部裂紋。在本發(fā)明指導下，本實施例通過采用非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝路線，獲得了心部致密并且中心偏析明顯改善的連鑄坯。
權(quán)利要求
1.一種能破壞小鋼錠結(jié)構(gòu)的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，其特征在于拉坯速度以常規(guī)拉速Vo為基礎(chǔ)，以一定的周期τ進行小幅度上下波動，即V = Vo+a ；當連鑄正常開澆并穩(wěn)定后，按照過熱度5-60°C確定某一常規(guī)連鑄拉速Vo，先將拉速提升到Vo+a，持續(xù)拉坯Tl時間，然后在T3時間內(nèi)將拉速下降至Vo-a，持續(xù)拉坯T2時間，然后再在T4時間內(nèi)上升拉速到Vo+a，從而完成一個拉坯周期T ；波動周期T為1 10分鐘，Tl為0. 5 5min，T3為1 60秒，T2為0. 5 5min，T4為1 60秒，拉速波動幅度范圍a為士0. 05 士0. 5m/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，其特征在于所述的常規(guī)連鑄拉速范圍0. 5 3. 5m/min 之間。
全文摘要
一種能破壞小鋼錠結(jié)構(gòu)的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。拉坯速度以常規(guī)拉速Vo為基礎(chǔ)，以一定的周期T進行小幅度上下波動，即V＝Vo+a；當連鑄正常開澆并穩(wěn)定后，按照過熱度確定某一常規(guī)拉速Vo，先將拉速提升到Vo+a，持續(xù)拉坯T1時間，然后在T3時間內(nèi)將拉速下降至Vo-a，持續(xù)拉坯T2時間，然后在T4時間內(nèi)再上升拉速到Vo+a，從而完成一個拉坯周期T。優(yōu)點在于，能破壞“小鋼錠”結(jié)構(gòu)、抑制枝晶搭橋，從而提高連鑄坯致密度、改善中心偏析的非穩(wěn)態(tài)連鑄工藝，適用于方坯、板坯與園坯等連鑄生產(chǎn)線。
文檔編號B22D11/16GK102554168SQ20121005811
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者仇圣桃, 劉愛強, 張興中, 彭世恒, 徐李軍, 陳遠清, 顏慧成 申請人:中達連鑄技術(shù)國家工程研究中心有限責任公司, 鋼鐵研究總院