一種復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法
【專利摘要】一種復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，包括：1)將純鐵或與澆注鋼種成分接近的鋼加工成易熔化且易隨鋼水運(yùn)動(dòng)的冷體，然后烘干；2)喂料導(dǎo)管采用耐火材料，烘烤后浸入結(jié)晶器鋼液面下；對(duì)于圓坯方坯，喂料導(dǎo)管開口正對(duì)注流中心；對(duì)于板坯，采用兩個(gè)導(dǎo)管，分布于結(jié)晶器寬面兩側(cè)；3)將上述烘干的冷體通過(guò)連續(xù)射入結(jié)晶器熔池高溫區(qū)域，冷體加入量為鑄坯重量的0.8-1.3％；連續(xù)澆注過(guò)程中采用結(jié)晶器電磁攪拌。本發(fā)明通過(guò)向結(jié)晶器中喂入冷體，實(shí)現(xiàn)在大生產(chǎn)連鑄中降低鋼水過(guò)熱度和溫度梯度，改善鑄坯的凝固組織，降低鑄坯內(nèi)部質(zhì)量缺陷改善結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)最終達(dá)到提高等軸晶率、改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的目的。
【專利說(shuō)明】
_種復(fù)合干預(yù)改善鑄述內(nèi)部質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及連續(xù)鑄鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鋼水的凝固過(guò)程對(duì)鋼材的質(zhì)量起著重要的影響。在連鑄生產(chǎn)中，鋼水在結(jié)晶器中從外向內(nèi)進(jìn)行凝固，在凝固坯斷面上形成一個(gè)由內(nèi)向外的大的溫度梯度場(chǎng)。由于非平衡的結(jié)晶及體積收縮等原因，在鑄坯中心區(qū)形成元素偏析、中心疏松等內(nèi)部缺陷。隨著鑄坯規(guī)格越大，其中心疏松、縮孔和偏析越嚴(yán)重。[〇〇〇3] 要改善鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量，就是要改善鑄坯的凝固組織，降低偏析，提高中心的致密度。目前控制連鑄鋼水凝固過(guò)程的手段有:
[0004]( —)采用末端壓下是改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的常用手段，其原理是通過(guò)在凝固末端施加壓力，產(chǎn)生一定量的壓下對(duì)鑄坯凝固收縮進(jìn)行補(bǔ)償，以消除鑄坯中心收縮空隙，防止溶質(zhì)元素在中心富集，減少中心偏析，是鑄坯的凝固組織更加均勻致密。該技術(shù)的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大以及澆注條件不穩(wěn)定時(shí)末端位置難以找準(zhǔn)。
[0005](二)采用低過(guò)熱度澆注，這種方法雖然可以減少中心宏觀偏析，但是容易造成水口堵塞及夾雜物不易上浮等問(wèn)題。
[0006](三)電磁攪拌技術(shù)，其作用是打碎樹枝晶，使其作為形核中心，擴(kuò)大等軸晶區(qū)，并減輕偏析。根據(jù)電磁攪拌的安裝位置不同，其功能也有所側(cè)重:結(jié)晶器電磁攪拌通常被用來(lái)改善表面質(zhì)量，末端電磁攪拌被用來(lái)改善中心縮孔及疏松等缺陷，但改善效果仍然有限。
[0007](四)添加形核劑技術(shù)。中國(guó)專利CN1962120A和專利CN103056321A通過(guò)向鋼包或結(jié)晶器內(nèi)加入微粉作為形核劑，經(jīng)過(guò)形核和凝固、得到微小晶粒的鑄坯，改善鑄坯組織。 弊端是加入粉劑比較困難，采用噴吹的方法對(duì)結(jié)晶器內(nèi)的鋼液產(chǎn)生攪動(dòng)，對(duì)形成穩(wěn)定的鑄坯初生凝固坯殼不利，影響鑄坯的表面質(zhì)量。
[0008](五)結(jié)晶器內(nèi)部加冷鋼。中國(guó)專利CN1876274A和專利CN102211154A通過(guò)結(jié)晶器向鋼水插入金屬薄帶或加入金屬散件降低鋼水過(guò)熱度和溫度梯度，增加等軸晶，改善內(nèi)部質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)表明，冷鋼加入量小，對(duì)組織改善效果不大。當(dāng)冷鋼加入量超過(guò)鋼水重量1% 時(shí)，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量才會(huì)顯著改善。但是當(dāng)如此大量冷鋼加入時(shí)，在連鑄機(jī)的垂直段無(wú)法完全融化，由于重力作用，沒有全融的冷鋼在彎曲段偏離鑄坯的厚度中心，因此凝固終點(diǎn)偏離鑄坯的厚度中心，造成成分偏析，嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生鋼質(zhì)異常缺陷。而且，由于冷鋼加入使鋼水溫度降低，鋼水的流動(dòng)性變差，鋼水中的夾雜物難于上浮，造成內(nèi)部夾雜缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，通過(guò)改善結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)最終達(dá)到提高等軸晶率，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的目的。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0011]—種復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，包括如下步驟:
[0012]1)將純鐵或與澆注鋼種成分接近的鋼加工成易熔化且易隨鋼水運(yùn)動(dòng)的冷體，然后烘干；
[0013]2)喂料導(dǎo)管采用耐火材料制備，烘烤后浸入結(jié)晶器鋼液面下；對(duì)于圓坯方坯，喂料導(dǎo)管開口正對(duì)注流中心；對(duì)于板坯，采用兩個(gè)導(dǎo)管，分布于結(jié)晶器寬面兩側(cè)，與浸入式水口距離為結(jié)晶器寬度的1/3-1/5 ;
[0014]3)將上述烘干的冷體通過(guò)喂料導(dǎo)管連續(xù)射入結(jié)晶器熔池高溫區(qū)域位置，射入速度 20-80發(fā)/分鐘，冷體加入量為鑄坯重量的0.8-1.3%;連續(xù)澆注過(guò)程中，采用結(jié)晶器電磁攪拌，攪拌電流300-800A，頻率2-6Hz。
[0015]優(yōu)選的，所述的純鐵或冷體截面直徑小于30mm，孔徑不小于8mm，長(zhǎng)度不大于 150mm〇
[0016]優(yōu)選的，所述的冷體采用中空的圓柱體或球體；其中，圓柱體直徑5-30mm，壁厚 3_25mm，長(zhǎng)度50_150mm ;球體內(nèi)設(shè)貫通球體的中心通孔，球體直徑5_35mm，中心通孔內(nèi)徑 3_25mm〇
[0017]優(yōu)選的，對(duì)于板坯，所述導(dǎo)管與結(jié)晶器水平面成一角度，入射角度為30?90°。
[0018]所述的射入裝置采用氣動(dòng)或電動(dòng)射入裝置。
[0019]優(yōu)選的，結(jié)晶器施加合適電磁場(chǎng)，對(duì)于板坯，采用行波電磁攪拌，電流400-800A，頻率2-5Hz ;對(duì)于方圓坯，采用旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，電流300-800A，頻率2-6Hz。
[0020]本發(fā)明設(shè)計(jì)制造一種易熔化且容易隨鋼水流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的彈子，彈子成分采用澆注鋼種成分相近的碳鋼。在連鑄澆注過(guò)程中利用彈子發(fā)射器采用合適的速度及角度向結(jié)晶器鋼水中高溫區(qū)連續(xù)射入。結(jié)晶器施加合適的磁場(chǎng)，通過(guò)控制流場(chǎng)，縮小水口下部回流區(qū)，減小冷體向下的沖擊深度。通過(guò)上述復(fù)合措施提高冷體的熔化效率，從而提高等軸晶率，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。
[0021]在連鑄過(guò)程中降低鋼水溫度梯度和過(guò)熱度，可以提高等軸晶比例，消除中心偏析疏松和縮孔等內(nèi)部缺陷。研究表明，為了保證凝固組織改善效果，冷體加入量應(yīng)保證不小于 1%。如此大量的冷體采用在結(jié)晶器喂入，在連鑄機(jī)的垂直段冷鋼無(wú)法完全融化，由于重力作用，沒有全融的冷鋼在彎曲段偏離鑄坯的厚度中心，因此凝固終點(diǎn)偏離鑄坯的厚度中心， 造成成分偏析，嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生鋼質(zhì)異常缺陷。其次，由于冷鋼加入使鋼水溫度降低，鋼水的流動(dòng)性變差，鋼水中的夾雜物難于上浮，造成內(nèi)部夾雜缺陷。為保證冷體加入量，對(duì)冷體進(jìn)行切割加工，制作成易熔化并且容易隨鋼水運(yùn)動(dòng)的形狀，采用彈射裝置射入熔池的高溫區(qū)域，同時(shí)對(duì)鋼液施加合適的電磁場(chǎng)，減小鋼水沖擊速度和深度，相應(yīng)提高冷體在鋼水中的熔化效率。對(duì)于板坯，依據(jù)拉速和鑄坯規(guī)格不同，可相應(yīng)采用行波電磁攪拌或電磁制動(dòng)方式；而對(duì)于方圓還，采用旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]1、本發(fā)明方法通過(guò)向結(jié)晶器中喂入冷體，實(shí)現(xiàn)在大生產(chǎn)連鑄中降低鋼水過(guò)熱度和溫度梯度，改善鑄坯的凝固組織，降低鑄坯內(nèi)部質(zhì)量缺陷。其次，在保證鑄坯質(zhì)量的同時(shí)，可以提高拉速，提高生產(chǎn)效率。最后，鑄坯全凝固時(shí)間大大縮短，降低了能源消耗，而鑄機(jī)長(zhǎng)度縮短，設(shè)備投入、運(yùn)行和維護(hù)成本相應(yīng)降低。
[0024]2、本發(fā)明冷體采用彈子設(shè)計(jì)，彈子易熔化且易隨鋼水流動(dòng)。
[0025]3、加入方式采用離散射入，可到達(dá)鋼水高溫區(qū)易熔化，并且避免鋼水表面溫度過(guò)低。
[0026]4、增加電磁場(chǎng)攪拌，提高冷體熔化效率，增加了冷體加入量，改善鋼水溫度場(chǎng)，提高等軸晶率同時(shí)減少鋼水夾雜?！靖綀D說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明的連鑄板坯冷體加入示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]參見圖1，本發(fā)明在中間包1與結(jié)晶器6中間安裝兩臺(tái)(或一臺(tái))冷體投入裝置， 投入裝置可采用氣動(dòng)或電動(dòng)等方式驅(qū)動(dòng)冷體。冷體5投射的導(dǎo)管3分別位于結(jié)晶器6中浸入式水口 2的兩側(cè)，并浸入彎月面4,投射的導(dǎo)管3為耐材質(zhì)，截面為圓形。結(jié)晶器6外部安裝電磁裝置7。
[0030]本發(fā)明的一種復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，其包括如下步驟:
[0031]1)將純鐵或與澆注鋼種成分接近的鋼加工成易熔化且易隨鋼水運(yùn)動(dòng)的冷體5,然后烘干；
[0032]2)喂料導(dǎo)管3采用耐火材料制備，烘烤后浸入結(jié)晶器6鋼液面下；對(duì)于圓坯方坯， 喂料導(dǎo)管開口正對(duì)注流中心；對(duì)于板坯，采用兩個(gè)導(dǎo)管，分布于結(jié)晶器6寬面兩側(cè)，與浸入式水口距離為結(jié)晶器寬度的1/3-1/5 ;
[0033]3)將上述烘干的冷體5通過(guò)喂料導(dǎo)管3連續(xù)射入結(jié)晶器6熔池高溫區(qū)域位置，射入速度20-80發(fā)/分鐘，冷體5加入量為鑄坯重量的0.8-1.3 % ;連續(xù)澆注過(guò)程中，采用結(jié)晶器電磁攪拌，攪拌電流300-800A，頻率2-6Hz。
[0034]實(shí)施例
[0035]以鑄機(jī)澆鑄斷面為250*2100mm為例，過(guò)熱度20-40°C，澆鑄速度為0.8-1.2m/min。 首先將純鐵或與澆注鋼種成分接近的鋼加工成體積較小的冷體，然后烘干。冷體采用中空?qǐng)A管，截面直徑小于30mm，孔徑不小于8mm，長(zhǎng)度不大于150mm。然后，喂料導(dǎo)管烘烤后浸入結(jié)晶器鋼液面下。對(duì)于板坯，可采用兩個(gè)導(dǎo)管，分布于結(jié)晶器寬面兩側(cè)，與浸入式水口距離可調(diào)整。接著，將上述烘干的冷體通過(guò)導(dǎo)管連續(xù)射入結(jié)晶器熔池預(yù)定位置，射入裝置可采用氣動(dòng)或電動(dòng)射入裝置，射入速度30-60發(fā)/分鐘。
[0036]連續(xù)澆注過(guò)程中，采用結(jié)晶器電磁攪拌，攪拌電流300-800A，頻率2-6Hz。通過(guò)攪拌，提高冷體加入量，保證鑄還內(nèi)部質(zhì)量的改善效果，同時(shí)減輕由于冷體加入導(dǎo)致的夾雜問(wèn)題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，其特征是，包括如下步驟:1)將純鐵或與澆注鋼種成分接近的鋼加工成易熔化且易隨鋼水運(yùn)動(dòng)的中空的冷體，然 后烘干；2)喂料導(dǎo)管采用耐火材料制備，烘烤后浸入結(jié)晶器鋼液面下；對(duì)于圓坯方坯，喂料導(dǎo) 管開口正對(duì)注流中心；對(duì)于板坯，采用兩個(gè)導(dǎo)管，分布于結(jié)晶器寬面兩側(cè)，導(dǎo)管與浸入式水 口距離為結(jié)晶器寬度的1/3-1/5 ;3)將上述烘干的冷體通過(guò)喂料導(dǎo)管連續(xù)射入結(jié)晶器熔池高溫區(qū)域位置，射入速度 20-80發(fā)/分鐘，冷體加入量為鑄坯重量的0.8-1.3%;連續(xù)澆注過(guò)程中，采用結(jié)晶器電磁攪 拌，攪拌電流300-800A，頻率2-6Hz。2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，其特征是，所述的純鐵或 冷體截面直徑小于30mm，冷體中空的孔徑不小于8mm，長(zhǎng)度不大于150mm。3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，其特征是，所述的冷體 采用中空的圓柱體或球體；其中，圓柱體直徑5-30mm，壁厚3-25mm，長(zhǎng)度50-150mm ;球體內(nèi) 設(shè)貫通球體的中心通孔，球體直徑5_35mm，中心通孔內(nèi)徑3_25mm。4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，其特征是，對(duì)于板坯，所述 導(dǎo)管與結(jié)晶器水平面成一角度，入射角度為30?90°。5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，其特征是，所述的射入裝 置采用氣動(dòng)或電動(dòng)射入裝置。6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合干預(yù)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的方法，其特征是，所述的結(jié)晶器 電磁攪拌，對(duì)于板坯，采用行波電磁攪拌，電流400-800A，頻率2-5Hz ;對(duì)于方圓坯，采用旋 轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，電流300-800A，頻率2-6Hz。
【文檔編號(hào)】B22D11/16GK105983670SQ201510044043
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日
【發(fā)明人】李成斌, 張立, 石洪志
【申請(qǐng)人】寶山鋼鐵股份有限公司