一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的方法，鋼的化學(xué)成分的重量百分比為C：0.57%~0.65%，Si：0.17%~0.37%，Mn：0.4%~0.8%，P<0.025%，S<0.025%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)，鋼水過(guò)熱度為25~35℃、鑄坯拉速為2.5~2.9m/min、二冷比水量為0.9~1.2L/kg，將電磁攪拌器安放在距離結(jié)晶器下沿18～22mm，電磁攪拌器的電流強(qiáng)度為290~330A，電磁攪拌頻率為4.0~4.6Hz。本發(fā)明生產(chǎn)60#小方坯的等軸晶率可穩(wěn)定的提高到20%以上，同時(shí)，高拉速也帶來(lái)了生產(chǎn)效率的提高。這樣既保證了高效生產(chǎn)，又使得過(guò)去由于等軸晶率不足而帶來(lái)的疏松縮孔缺陷等得到改善或消除，不會(huì)使缺陷遺傳到軋鋼工序。
【專利說(shuō)明】一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]連鑄坯的凝固組織從表面到中心由激冷層、柱狀晶區(qū)和等軸晶區(qū)三部分組成。由于柱狀晶組織的晶體具有明顯的方向性，加工性能差，容易導(dǎo)致中心偏析、中心疏松和中心裂紋等缺陷，所以在連鑄坯凝固的過(guò)程中，應(yīng)盡可能抑制柱狀晶區(qū)的發(fā)展，促使有著各向同性的等軸晶區(qū)擴(kuò)大。
[0003]等軸晶與柱狀晶相比，等軸晶的晶粒在長(zhǎng)大時(shí)彼此交叉，枝杈間搭接牢固，裂紋不易擴(kuò)展，各晶粒的取向各不相同，沒(méi)有方向性，避免了 “小鋼錠”凝固組織的形成，得到致密的鋼坯組織。另外，由于柱狀晶在加熱時(shí)表現(xiàn)為各向異性，等軸晶表現(xiàn)為各向同性，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)晶界對(duì)材料的性能有很大的影響，在晶界處存在的偏析和非金屬夾雜物往往是產(chǎn)生斷裂的根源。因此應(yīng)減少柱狀晶，增大等軸晶率，以提高鑄坯的機(jī)械加工性能，可使鋼的抗拉強(qiáng)度得到提高。
[0004]60#普通鋼的化學(xué)成分的范圍為C:0.57%~0.65%, Si:0.17%~0.37%, Mn:
0.4%~Ο.8%，P〈0.025%, S<0.025%。在提高等軸晶率的過(guò)程中，等軸晶率的效果隨著碳含量的變化也相對(duì)變化。有研究指出，在含碳量為0.52%左右的鋼種和碳含量小于0.1%的鋼種，結(jié)晶器電磁攪拌對(duì)等軸晶率的增加效果不明顯，含碳量0.6%的鋼種的增加效果也不如含碳量0.7%的鋼種明顯，因此增加60#普通鋼的等軸晶率，也有一定的困難。
[0005]目前可以查到的生產(chǎn)目標(biāo)含碳量0.6%的鋼種(60#鋼)最好的等軸晶率為15%，相應(yīng)的參數(shù)方面電流偏大而且不穩(wěn)定，變化幅度很大，一般都高于400A。拉速稍微小，一般都在2.2m/min左右，生產(chǎn)效率低。即使這樣，生產(chǎn)效果也并不穩(wěn)定，成本居高。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)60#小方坯在生產(chǎn)過(guò)程中，由于等軸晶率過(guò)低而產(chǎn)生的一系列問(wèn)題，本發(fā)明提供一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的方法。通過(guò)鋼水過(guò)熱度、鑄坯拉速、二冷比水量及結(jié)晶器電磁攪拌的方法，避免由于過(guò)多柱狀晶帶來(lái)的偏析、疏松和裂紋等問(wèn)題，保證了鑄坯的高質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的方法，鋼的化學(xué)成分的重量百分比為 C:0.57%~0.65%, Si:0.17%~0.37%, Mn:0.4%~0.8%, Ρ〈0.025%,S〈0.025%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)，鋼水過(guò)熱度為25~35°C、鑄坯拉速為2.5~2.9m/min、二冷比水量為0.9~1.2L/kg，將電磁攪拌器安放在距離結(jié)晶器下沿18~22mm，電磁攪拌器的電流強(qiáng)度為290-330Α，電磁攪拌頻率為4.0-4.6Hz。
[0008]過(guò)熱度方面，固液界面前沿的溫度梯度足夠低時(shí)，固液界面前沿的成分過(guò)冷度就會(huì)大于形核所要求的過(guò)冷度，在固液界面前沿析出新的晶核，長(zhǎng)大并阻止柱狀晶向鑄坯內(nèi)延伸生長(zhǎng)，從而形成等軸晶區(qū)。低的過(guò)熱度有利于低溫度梯度的形成，加之低過(guò)熱度的鋼液內(nèi)儲(chǔ)備有大量的晶胚，因此其對(duì)獲得高等軸晶率是非常有利的。本發(fā)明鋼水過(guò)熱度為25 ~35℃。
[0009]拉速方面，拉速過(guò)大，等軸晶率減小。拉速過(guò)慢，生產(chǎn)效率低。本發(fā)明鑄坯拉速為2.5~2.9m/min。
[0010]在比水量方面，減少鑄坯凝固過(guò)程的溫度梯度會(huì)提高等軸晶率，如果冷卻強(qiáng)度過(guò)于弱，會(huì)造成鑄坯表面溫度升高，采用強(qiáng)冷會(huì)增大溫度梯度，不利于等軸晶的形成。所以比水量是一個(gè)重要的因素。本發(fā)明二冷比水量為0.9 ^1.2 L/kg0
[0011]本發(fā)明針對(duì)結(jié)晶器設(shè)定電磁攪拌器的位置。位置高了，可能會(huì)在金屬液面形成漩渦、會(huì)帶來(lái)彎月面的不穩(wěn)定，還會(huì)增大結(jié)晶器內(nèi)壁與鋼水之間的接觸的壓力使保護(hù)渣通道阻塞是潤(rùn)滑效果下降。位置過(guò)低，結(jié)晶器電磁攪拌的特點(diǎn)就體現(xiàn)不出或者說(shuō)和二冷區(qū)電磁攪拌沒(méi)什么區(qū)別了。將電磁攪拌器安放在距離結(jié)晶器下沿18~22mm，因?yàn)檫@個(gè)位置距離連鑄保護(hù)渣和鋼水界面較遠(yuǎn)，可以防止由于攪動(dòng)過(guò)于激烈而造成的卷渣以及彎月面波動(dòng)等問(wèn)題，使鑄坯的夾雜物缺陷減少，也保持彎月面的穩(wěn)定。
[0012]電磁攪拌的頻率和電流強(qiáng)度也是決定性的參數(shù)。頻率變大時(shí)，結(jié)晶器銅管對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽也會(huì)變大，所以鋼液中的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小。而電磁攪拌力大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比，因此電磁攪拌力隨頻率的變化不是單調(diào)的，而存在相應(yīng)于最大電磁攪拌力的頻率為最佳頻率。本發(fā)明電磁攪拌頻率為4.0-4.6Hz。在制定電磁攪拌工藝參數(shù)時(shí)，還應(yīng)選擇合理的電流強(qiáng)度，電流強(qiáng)度過(guò)小不能滿足攪拌工藝要求，電流強(qiáng)度過(guò)大會(huì)造成攪拌強(qiáng)度過(guò)高，容易出現(xiàn)卷渣和中心疏松，不利于鑄坯質(zhì)量的改善，同時(shí)電流強(qiáng)度過(guò)大會(huì)降低攪拌線圈的使用壽命。因此，在考慮最優(yōu)參數(shù)時(shí)既要考慮電磁攪拌頻率的最優(yōu)選取，又要考慮電流強(qiáng)度的選擇。本發(fā)明電流強(qiáng)度為290-330Α。
[0013]通過(guò)上述方案，本發(fā)明生產(chǎn)60#小方坯的等軸晶率可穩(wěn)定的提高到20%以上，同時(shí)，高拉速也帶來(lái)了生產(chǎn)效率的提高。這樣既保證了高效生產(chǎn)，又使得過(guò)去由于等軸晶率不足而帶來(lái)的疏松縮孔缺陷等得到改善或消除，不會(huì)使缺陷遺傳到軋鋼工序。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為實(shí)施例1的60#鋼低倍組織；
[0015]圖2為實(shí)施例2的60#鋼低倍組織。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:
[0017]一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的電磁攪拌方法，生產(chǎn)60#高碳鋼120X 120mm的小方坯，具體步驟如下:
[0018](I)在連鑄過(guò)程全程保護(hù)澆注，過(guò)熱度為33°C，
[0019](2)每一流結(jié)晶器相對(duì)應(yīng)的鑄坯平均拉速在為2.90 m/min，每一流結(jié)晶器二冷段的二冷水的冷卻比水量為1.0 L/kg，全程氣霧冷卻，
[0020](3)電磁攪拌器距離結(jié)晶器下沿20mm，采用325A，4.5Hz條件的結(jié)晶器電磁攪拌。
[0021]表1鋼種的化學(xué)成分(％)
[0022]C fsi [Mn fp is

0.60 0.24 0.58 0.018 0.009
[0025]實(shí)施例2:
[0026]一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的電磁攪拌方法,生產(chǎn)60#高碳鋼120 X 120mm的小方坯，具體步驟如下:
[0027](I)在連鑄過(guò)程全程保護(hù)澆注，過(guò)熱度為30°C，
[0028](2)每一流結(jié)晶器相對(duì)應(yīng)的鑄坯平均拉速在為2.83m/min,每一流結(jié)晶器二冷段的二冷水的冷卻比水量為0.9L/kg，全程`氣霧冷卻，
[0029](3)電磁攪拌器距離結(jié)晶器下沿22mm，采用295A，4.0Hz條件的結(jié)晶器電磁攪拌。
[0030]表3鋼種的化學(xué)成分(％)
【權(quán)利要求】
1.一種提高高碳鋼小方坯等軸晶率的方法，其特征在于:鋼的化學(xué)成分的重量百分比為 C:0.57%~0.65%, Si:0.17%~0.37%, Mn:0.4%~0.8%, Ρ〈0.025%, S〈0.025%，余量為 Fe 和不可避免雜質(zhì)，鋼水過(guò)熱度為25~35°C、鑄坯拉速為2.5^2.9m/min、二冷比水量為0.9~1.2L/kg，將電磁攪拌器安放在距離結(jié)晶器下沿18~22mm，電磁攪拌器的電流強(qiáng)度為290-330Α，電磁攪拌頻率為4.0-4.6Hz。`
【文檔編號(hào)】C22C38/04GK103506589SQ201210205731
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】朱曉雷, 郭曉波, 賈吉祥, 張寧, 趙成林, 郭慶濤, 倪翀奕, 廖相巍 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司