專利名稱：一種梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼鐵材料的連鑄設(shè)備，更具體地講，本實(shí)用新型涉及一種梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備。
背景技術(shù)：
材料的表面處理是指通過機(jī)械、物理或者化學(xué)的方法使材料表面或者表層具有特殊性能的處理過程。例如通過熱侵鍍、熱噴涂、化學(xué)熱處理的方法來提高材料的耐蝕性、耐磨性等。在鋼鐵材料中通常使用的表面處理技術(shù)有滲碳、滲氮、碳氮共滲等技術(shù)，這些表面處理技術(shù)尤其應(yīng)用于齒輪鋼、軸承鋼、耐磨鋼等材料，使鋼材表面具有高硬度和高耐磨性，而心部具有較高的韌性和強(qiáng)度。然而化學(xué)熱處理存在著許多不可避免的缺點(diǎn)，以滲碳為例，除了環(huán)境污染、資源消耗、成本增加之外，還可能引起內(nèi)部氧化、晶粒粗化、析出網(wǎng)狀碳化物等缺陷。如果鋼鐵材料具有一定的成分梯度，則可以減少或者省略某些表面處理工藝，因此·梯度鋼鐵材料的生產(chǎn)具有一定的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。鋼包噴粉是屬于投資少、見效快的爐外精煉方法之一，主要利用載氣將“冶金物料”通過噴槍載入鋼水深處，用于鋼水脫氧、脫硫或者增碳等爐外精煉過程。連鑄，即連續(xù)鑄鋼，是不斷地將精煉后的鋼水加入到結(jié)晶器中，并凝固成型后從結(jié)晶器下方拉出的鋼水成型技術(shù)。如果能夠在連鑄過程中生產(chǎn)出梯度鋼鐵材料，則可以節(jié)約資源并且降低成本。綜上，需要一種提供梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備，以克服化學(xué)處理等方法帶來的環(huán)境污染等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供了一種能夠降低成本并且避免環(huán)境污染的梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備。本實(shí)用新型的梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備包括結(jié)晶器；噴槍，用于將合金球/合金塊加入鋼水中；電磁線圈，位于結(jié)晶器的外部上端，對所述合金球/合金塊施加電磁力。根據(jù)本實(shí)用新型的連鑄設(shè)備可以得到表面組分和內(nèi)部組分不同的鋼鐵材料，并且可以避免環(huán)境污染，并降低了生產(chǎn)成本。

通過參照附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述，本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。圖I是示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備的剖視圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，將參照附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。[0012]圖I是示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備的剖視圖。在圖I中，標(biāo)號I為鋼水，標(biāo)號2為鋼洛,標(biāo)號3為結(jié)晶器,標(biāo)號4為電磁線圈,標(biāo)號5為合金球/合金塊，標(biāo)號6為噴槍,標(biāo)號7為高溶質(zhì)含量外層,標(biāo)號8為溶質(zhì)梯度層，標(biāo)號9為芯層。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備包括結(jié)晶器3，結(jié)晶器3內(nèi)裝有鋼水I和鋼洛2 ;噴槍6,將合金球/合金塊5加入鋼水I中；電磁線圈4,位于結(jié)晶器3的外部上端。在利用上述連鑄設(shè)備進(jìn)行連鑄時(shí)，利用電磁線圈4產(chǎn)生的磁場在鋼水中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁力，從而鋼水在結(jié)晶器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。通過噴槍6向鋼水中注入合金球/合金塊5,由于鋼水在電磁場的作用下旋轉(zhuǎn)，因此噴入的合金球/合金塊5沿著結(jié)晶器3的內(nèi)周均勻分布。即，噴入的合金球/合金塊5在電磁力的作用下快速向鋼水I和結(jié)晶器3的界面移動。進(jìn)入鋼水I中的合金球/合金塊5吸收鋼水的熱量熔化。由于合金球/合金塊5中某些元素的含量較高，從而合金球/合金塊5可以改變 鋼水的局部成分，形成有一定溶質(zhì)濃度梯度的鋼水。例如，合金球/合金塊5可以含有較高含量的碳。為了滿足鋼鐵材料冶煉的需求，可以任意選擇合金球/合金塊5的成分。另外，由于合金球/合金塊5吸收熱量，所以將降低結(jié)晶器內(nèi)周部分的鋼水的溫度，并且合金球/合金塊5達(dá)到鋼水表面時(shí)完全熔化，沒有時(shí)間進(jìn)行充分地?cái)U(kuò)散，所以在結(jié)晶器3的內(nèi)周位置處凝固形成具有一定濃度梯度的鑄坯。即，在靠近結(jié)晶器內(nèi)表面的位置，形成高溶質(zhì)含量外層7，在結(jié)晶器3的中心部分形成芯層9，在高溶質(zhì)含量外層7和芯層9之間形成溶質(zhì)梯度層8。此外，如果合金球/合金塊5的密度大于鋼水I的密度，則合金球/合金塊5會向結(jié)晶器3的底部運(yùn)動，同時(shí)不斷吸收熱量溶解，最后形成在靠近結(jié)晶器3內(nèi)壁的位置處的化學(xué)成分與在結(jié)晶器3的中心部分的化學(xué)成分不同的鋼坯。優(yōu)選地，合金球/合金塊5的密度大于鋼水的密度，從而合金球/合金塊能夠順利地向下運(yùn)動。另外，優(yōu)選地，合金球/合金塊5為近似球形，其中，合金球/合金塊5的表面積與體積的比值在O. 3 O. 6CHT1的范圍內(nèi)。一般來說，表面積與體積的比值越大，說明相同體積的合金球/合金塊5與鋼水的接觸面積就越大，溶解速度就越快。根據(jù)本實(shí)用新型，噴槍6的橫截面積為合金球/合金塊5的最大截面面積的2倍至3倍，并且使用惰性氣體作為載體噴射合金球/合金塊。優(yōu)選地，鋼水的過熱度為10至15。為了在鋼鐵材料的外周均勻地形成梯度，可以使用多個(gè)電磁線圈4和多個(gè)噴槍6，從而形成外表面均勻地具有化學(xué)成分梯度的鋼坯。根據(jù)本實(shí)用新型的梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備，通過在結(jié)晶器的外部設(shè)置電磁線圈4，使得利用噴槍6噴入的合金球/合金塊5沿著結(jié)晶器3的內(nèi)周溶解在鋼水中，從而可以控制連鑄后得到的鋼鐵材料的表面成分，即，使鋼鐵材料的表面組分和內(nèi)部組分不同。因此，利用根據(jù)本實(shí)用新型的連鑄設(shè)備可以得到具有梯度的化學(xué)成分的鋼鐵材料。與現(xiàn)有技術(shù)中通過化學(xué)熱處理方法等對鋼鐵材料的表面進(jìn)行處理的方法相比，利用根據(jù)本實(shí)用新型的連鑄設(shè)備可以避免環(huán)境污染，并且降低了生產(chǎn)成本。利用本實(shí)用新型的梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備得到的鋼鐵材料可以用于齒輪鋼、軸承鋼等。雖然已經(jīng)以示例的方式示出和描述了本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型的范圍不受上述實(shí)施例的限定，在不脫離本實(shí)用新型的范圍的情況下，可以對上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改 和改變。
權(quán)利要求1 一種梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備，其特征在于所述連鑄設(shè)備包括結(jié)晶器；噴槍，用于將合金球/合金塊加入鋼水中；電磁線圈，位于結(jié)晶器的外部上端，對所述合金球/合金塊施加電磁力。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種梯度鋼鐵材料的連鑄設(shè)備。所述連鑄設(shè)備包括結(jié)晶器；噴槍，用于將合金球/合金塊加入鋼水中；電磁線圈，位于結(jié)晶器的外部上端，對所述合金球/合金塊施加電磁力。根據(jù)本實(shí)用新型的連鑄設(shè)備可以得到表面組分和內(nèi)部組分不同的鋼鐵材料，并且可以避免環(huán)境污染，并降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號B22D11/108GK202667581SQ20122018032
公開日2013年1月16日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者劉成寶, 朱京軍, 李法興 申請人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司