CN1071867A - 金属线材水平连铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属线材水平连铸方法。其工 艺流程为：钢水或母合金放入带中频加热装置的中间 包中，钢液温度控制在高于熔点50～150℃；结晶器 采用后端进水冷却方式，使铸丝出口温度小于 500℃；经结晶器冷却凝固的铸丝，由拉坯机按拉— 推—停工艺曲线进行拉坯，拉出的铸丝经剪切机切割 后进行精整成材。本发明适用于生产直径为3～ 15mm的难于变形的高合金线材。

Description

本发明属于金属连续铸造技术领域。主要适用于生产直径为3～15mm的难于变形的高合金线材。
一些高合金由于强度、硬度高，室温及高温塑性差，变形困难，采用通常的锻、轧工艺成形，则成材率很低，成本高。为此，一些技术先进的国家，先后开发了线材水平连铸技术，生产难变形的高合金产品。
金属线材水平连铸技术属于八十年代发展起来的高新技术，主要通过水平连铸方法生产高合金线材。其具体的工艺过程为：钢液或母合金放入中间包中，中间包包底开水口与结晶器相连接，结晶器水平放置，钢液经结晶器凝固后由拉坯装置进行拉坯，拉坯参数由计算机控制，铸出的的线材经精整、剪切后可直接使用（《Stahlu  Eisen》106（1986），Nr.1，P5～12;《Ironmaking  and  steelmaking》1991，Vol.18，No2）。
上述方法存在如下缺点：
〈1〉铸丝出口温度高，造成表面氧化，影响铸丝质量，特别是表面质量。
〈2〉结晶器冷却效果差，铸丝凝固壳较薄，在拉坯过程中容易断丝，影响生产效率。
〈3〉结晶器内壁锥度大，容易让空气进入，造成凝固壳表面氧化。
由于上述原因，致使所生产的铸丝（线材）表面质量差，生产效率低。
本发明的目的在于提供一种新的金属线材水平连铸方法，利用该方法不仅可直接成形难变形的高合金线材，而且线材表面不氧化，表面光亮，可直接应用或进行冷拔等二次加工。
根据上述目的，本发明所采用的主要技术措施包括：①严格控制连铸前的钢液温度，避免钢液过热，影响凝固壳的形成和线坯芯部热量返回表面而造成表面缺陷和氧化;②结晶器采用后端进水方式，避免形成气膜，增强冷却效果;一般水平连铸采用前端进水方式，由于结晶器温度高，易产生气膜，影响冷却效果;③减小结晶器内壁锥度，避免空气进入而造成凝固壳表面氧化;④控制合适的拉坯速度，保证钢液在结晶器内凝固后，表面温度不超过通常高合金的氧化温度，因拉坯速度过快，出结晶器的铸丝表面温度则高，造成表面氧化;⑤拉坯系统采用直流力矩机组能有效地控制拉坯过程加速度。
本发明金属线材水平连铸方法所采用的工艺装备示意图如附图1所示。
附图1中，1为中间包，2为结晶器，3为导向辊，4为控制系统，5为拉坯机，6为辊道，7为剪切机，8为精整系统。
冶炼炉熔炼钢水→中间包（调整温度）→结晶器凝固→拉坯机拉坯-精整。
具体的工艺过程及参数如下：
由冶炼炉熔炼的钢水或母合金进入带中频感应加热装置的中间包，通过感应加热装置，调整中间包内的钢液温度和进行保温，保证钢水温度稳定;钢液温度以控制在高于熔点50～150℃为宜;中间包通过包底水口与结晶器相连接，钢水通过水口进入结晶器。为防止钢水氧化，中间包置于密封室内，并采用惰性气体保护。
结晶器内壁锥度为1/1000，结晶器水平放置，其冷却系统采用后端进水冷却方式，防止形成气膜，增强冷却效果，以便合理控制结晶器的冷却强度，增加钢水过热度，保证铸丝表面质量，通过水冷系统的冷却，进入结晶器的钢液逐渐被凝固，形成铸丝。
已凝固的铸丝由拉坯机按照附图2所示的拉-推-停的工艺曲线进行拉坯，拉坯速度控制在2～6米/分为宜，拉坯频率为150～200次/分，使钢液在结晶器内凝固后的表面温度不超过500℃，即不超过一般高合金的氧化温度，保证铸丝表面不氧化。
拉坯系统由直流力矩马达、脉冲调宽电源和计算机控制系统三大部分组成，整个拉坯系统以推、拉、停的方式完成拉坯。拉坯系统的工作过程是：由计算机发出拖坯动作的模拟信号，模拟信号经D/A转换成电脉冲信号，脉宽电源按电脉冲信号向力矩电机输出电信号，力矩马达按电信号动作并完成拉坯。
拉出的线材，经辊道，进入剪切机，按所需的长度规格，切割成段，随后进入精整机进行精整，成材。
与现有技术相比，本发明的主要优点是铸丝表面质量好，表面光亮，无划伤刻痕等，同时，由于铸丝冷却强度大，提高了铸丝的精度，减小了椭园度，增加了铸丝的致密性。
附图说明
附图1为本发明金属线材水平连铸方法的工艺装备流程示意图。
附图2为金属线材水平连铸拉坯曲线图。
附图2中，横座标为时间t，纵座标为拉坯速度n，9为正拉速度，10为正拉时间，11为反推速度，12为反推时间，13为停顿时间。
实施例
根据本发明所述的方法，在金属线材水平连铸装置上连续铸造了直径为φ3～10mm的CoCrW、NiCrCoMo、NiCrMoW、FeNiCrAl、1Cr18Ni9Ti和OCr25Ni35Ti六种合金的线材。连铸过程的工艺参数如表1所示。对所铸出的线材，除检验表面质量外，还进行了焊接性能试验，其结果均列入了表2。
表1  实施例线材水平连铸的工艺参数
Figure 92113522X_IMG2
表2 实施例连铸线材的表面质量及物理性能
合金 线材直径mm 表面质量 焊接性能
CoCrW 3-6 光亮无缺陷 焊缝金属无气体、夹杂，性能优良
NiCrCoMo 8 光亮无缺陷 焊缝金属无气体、夹杂，性能优良
NiCrMoW 5 光亮无缺陷 焊缝金属无气体、夹杂，性能优良
FeNiCrAL 5 光亮无缺陷 焊缝金属无气体、夹杂，性能优良
1Cr10Ni9Ti 4.5 光亮无缺陷 焊缝金属无气体、夹杂，性能优良
0Cr25Ni35Ti 5 光亮无缺陷 焊缝金属无气体、夹杂，性能优良

Claims (3)

1、一种金属线材水平连铸方法，它的工艺过程为：钢液或母合金放入中间包中，钢水经中间包包底水口流入结晶器，结晶器水平放置，且用水冷却，进入结晶器的钢液逐渐被凝固，形成铸丝，已凝固的铸丝由拉坯机按拉-推-停工艺曲线进行拉坯，拉出的铸丝(线材)经辊道进入剪切机，按所需尺寸切割成段，随后进入精整机进行精整，成为成品，其特征在于：
A、中间包带中频加热装置；
B、钢液温度控制在高于熔点50-150℃；
C、结晶器冷却系统采用从后端进水的冷却方式；
D、结晶器内壁锥度为1/1000；
E、拉坯速度2～6米/分；
F、铸丝出口温度小于500℃；
G、拉坯系统由直流力矩马达、脉冲调宽电源和计算机组成。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于中间包置于密封室内，并采用惰性气体保护。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于拉坯时，拉坯频率为150～200次/分。
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