CN107460288A - 一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置及工艺方法，用于实际工业生产中改善碳钢、合金钢铸坯(或铸锭)内部的偏析质量缺陷，属于金属材料、热处理技术领域。包括缓冷坑、保温盖、可调式导电夹具、电缆、电源；通过电缆将可调式导电夹具与电源、铸坯串联连接。工艺方法为：将铸坯分层交错堆放于缓冷坑中；通过可调式导电夹具与铸坯的端头相连接；对铸坯逐排通入电流进行均匀处理，铸坯温度较低时，通入电流进行加热至均匀化退火温度进行保温；铸坯温度较高时，进行冷却至均匀化退火温度时，并通入电流对铸坯进行保温；保温完成后，停止通入电流，冷却，取出均匀化退火处理后的铸坯。

Description

一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置及工艺方法

技术领域

本发明属于金属材料、热处理技术领域，具体涉及一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置及工艺方法。

背景技术

连铸坯的质量对后续产品的生产及最终产品质量有重要影响，提升钢铁产品质量已成为企业提高行业竞争力的重要途径。然而，钢中各元素在凝固时分布不均匀导致了偏析的发生，偏析使钢中成分差别增大，强度波动范围增宽。偏析常常伴随疏松发生，严重的偏析和疏松影响组织结构，使强度失常，因受力不均易使钢材提前时效或完全不能使用。目前国内对高端钢产品的生产仍存在很大的劣势，铸坯的偏析、疏松缺陷得不到有效改善。因此，对于铸坯偏析、疏松的改善尤为重要。

现有的改善偏析、疏松的方法包括：控制钢液成分和纯净度；结晶器电磁搅拌；二冷区电磁搅拌；凝固末端强冷；二冷制度优化；动态轻压下技术。

由于钢种和性能的要求，钢中化学成分含量无法调整，因此改变钢液成分的方法不太现实；电磁搅拌技术由于搅拌器安装位置固定，无法实现动态调节，且不能根据实际连铸工艺参数做到及时的调整，使用效果稳定性受多种因素影响，也增加连铸生产成本；凝固末端强冷可能会带来铸坯裂纹等新的质量缺陷，实际操作中不易准确确定位置；连铸坯必须在一定拉坯距离内完全凝固，因此铸坯的冷却强度不能无限度降低，且部分钢种不能采用强冷，否则易产生裂纹等缺陷，因此通过二冷制度优化改善偏析、疏松的局限性较大；目前使用较为广泛的是动态轻压下技术，对铸坯偏析、疏松改善较为明显，但动态轻压下技术应用的效果不够稳定，且装备及运行成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置及工艺方法。本发明的技术方案如下：

一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置，其特征在于：包括缓冷坑，铸坯或铸锭分层交错堆放于缓冷坑中；铸坯或铸锭两端分别与可调式导电夹具连接；所述可调式导电夹具上表面设置有导电板，所述导电板通过电缆与电源连接；所述可调式导电夹具内侧设置有可以调整槽口大小的可调式卡槽，外侧面设置有蛇形管。

为达到更好的冷却效果，所述可调式导电夹具内设置导流槽，所述导流槽与蛇形管连通。

本发明还公开了利用上述装置的一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善工艺方法，包括以下工艺步骤：

步骤一：将铸坯或铸锭分层交错堆放于缓冷坑中，将可调式导电夹具分别与铸坯或铸锭的两个端头相连接；

步骤二：对铸坯或铸锭按铸坯堆垛方向分批通入电流进行均匀处理，此步骤因铸坯或铸锭处理前温度的不同而不同；

当铸坯或铸锭温度较低时，通入电流进行加热，碳钢铸坯或铸锭加热至均匀化退火温度1100～1200℃，合金钢铸坯或合金钢铸锭加热至均匀化退火温度1200～1300℃，其中，电流密度为2～3A/mm²，电流类型为直流或低频交流；

铸坯或铸锭温度较高时，先对铸坯或铸锭进行冷却至均匀化退火温度，通入电流对铸坯或铸锭进行保温，碳钢铸坯或铸锭均匀化退火温度为1100～1200℃，合金钢铸坯或合金钢铸锭均匀化退火温度为1200～1300℃，其中，电流密度为1～2A/mm²，电流类型为直流或低频交流；

步骤三：将铸坯或铸锭在上述均匀化退火温度下进行保温，保温10～60h；

步骤四：全部铸坯或铸锭保温完成后，停止通入电流，冷却，取出均匀化退火处理后的铸坯或铸锭。

本发明的有益效果：本发明的碳钢、合金钢的偏析改、疏松改善装置及工艺方法可以合理并有效地控制电流的密度、均匀化退火处理的加热温度以及保温时间，将铸坯(或铸锭)加热到一定温度，提高内能，使金属原子的热运动增强，不平衡的亚稳定组织逐渐趋于稳定组织，不平衡共晶组织在基体中分布趋于均匀，过饱和固溶元素从固溶体中析出，从而显著改善在连铸连轧过程中产生的偏析及疏松，减少化学成分不均匀以及夹杂物的偏聚，使成分和组织均匀化，提升材料的使用性能。此外，本发明装置对不同尺寸的材料具有适用性，还可应用于高温合金等其他金属材料的热处理领域。

附图说明

图1为本发明的碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置的主体结构示意图；

图2为本发明的可调式导电夹具的结构示意图；

图3为图2的右视图；

图4为铸坯(或铸锭)堆垛示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明的碳钢、合金钢的偏析、疏松改善工艺方法的流程示意图；

图中，1-铸坯(或铸锭)，2-可调式导电夹具，3-电缆，4-卡槽，5-蛇形管，6-导电板，7-夹紧螺栓，8-可调式卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明一种实施例做进一步说明。

实施例

如图1～图3所示，一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置，包括与铸坯(或铸锭)1连接的可调式导电夹具2；所述可调式导电夹具2表面设置有导电板6，通过导电板6将铸坯(或铸锭)1、可调式导电夹具2、电缆3串联连接。

所述铸坯(或铸锭)1分层交错堆放于缓冷坑中，缓冷坑顶部有保温盖用于保温，铸坯(或铸锭)堆放方式如图4所示。

所述可调式导电夹具2上设置有导电板6，通过导电板6对夹具进行通电，加热铸坯(或铸锭)；可调式导电夹具2上设置有可调式卡槽8，槽口大小可以调整以连接不同尺寸的铸坯(或铸锭)1；可调式导电夹具2内部设置有蛇形管5，用以输送冷却水，在通电时对可调式导电夹具进行降温冷却。

电源利用整流器或者变压器，可以是交流电或者直流电。

一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善工艺方法是采用上述装置，按照以下工艺步骤进行，其流程示意如图6所示：

(1)铸坯(或铸锭)的固定：将铸坯(或铸锭)分层交错堆放于缓冷坑，保温盖置于缓冷坑顶部，铸坯(或铸锭)的两个端头分别与两个可调式卡槽相连接(可调式卡槽可以根据铸坯(或铸锭)的尺寸调整槽口的大小)。

(2)加热或冷却：对铸坯(获铸锭)逐排通入电流进行均匀处理(例如相同堆垛方向为东西方向的铸坯(或铸锭)同时通电，南北方向的铸坯(或铸锭)则处于断电状态，如图5所示)，此步骤所涉及的电流大小因铸坯(或铸锭)处理前温度的不同而不同。

铸坯(或铸锭)温度较低(冷铸坯)时，通入电流进行加热，碳钢铸坯(或铸锭)加热至均匀化退火温度即1100～1200℃，合金钢铸坯(或铸锭)加热至均匀化退火温度即1200～1300℃，其中，电流密度为2～3A/mm²，电流类型为直流或50Hz交流。

铸坯(或铸锭)温度较高(热铸坯)时，先对铸坯(或铸锭)进行冷却至均匀化退火温度，通入电流对铸坯(或铸锭)进行保温，碳钢铸坯(或铸锭)均匀化退火温度为1100～1200℃，合金钢铸坯(或铸锭)均匀化退火温度为1200～1300℃，其中，电流密度为1～2A/mm²，电流类型为直流或50Hz交流。采用此方法可以加速原子扩散，使中心偏析和中心疏松等级降低0.5级。

(3)保温：将铸坯(或铸锭)在上述均匀化退火温度下进行保温，保温10～60h。

(4)冷却：各排铸坯(或铸锭)保温完成后，停止通入电流，冷却，取出处理后的铸坯(或铸锭)。

Claims (3)

1.一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置，其特征在于：包括缓冷坑，铸坯或铸锭分层交错堆放于缓冷坑中；铸坯或铸锭两端分别与可调式导电夹具连接；所述可调式导电夹具上表面设置有导电板，所述导电板通过电缆与电源连接；所述可调式导电夹具内侧设置有可以调整槽口大小的可调式卡槽，外侧面设置有蛇形管。

2.根据权利要求1所述的碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置，其特征在于：所述可调式导电夹具内设置导流槽，所述导流槽与蛇形管连通。

3.一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善工艺方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

步骤一：将铸坯或铸锭分层交错堆放于缓冷坑中，将可调式导电夹具分别与铸坯或铸锭的两个端头相连接；

步骤二：对铸坯或铸锭按铸坯堆垛方向分批通入电流进行均匀处理，此步骤因铸坯或铸锭处理前温度的不同而不同；

当铸坯或铸锭温度较低时，通入电流进行加热，碳钢铸坯或铸锭加热至均匀化退火温度1100～1200℃，合金钢铸坯或合金钢铸锭加热至均匀化退火温度1200～1300℃，其中，电流密度为2～3A/mm²，电流类型为直流或低频交流；

铸坯或铸锭温度较高时，先对铸坯或铸锭进行冷却至均匀化退火温度，通入电流对铸坯或铸锭进行保温，碳钢铸坯或铸锭均匀化退火温度为1100～1200℃，合金钢铸坯或合金钢铸锭均匀化退火温度为1200～1300℃，其中，电流密度为1～2A/mm²，电流类型为直流或低频交流；

步骤三：将铸坯或铸锭在上述均匀化退火温度下进行保温，保温10～60h；

步骤四：全部铸坯或铸锭保温完成后，停止通入电流，冷却，取出均匀化退火处理后的铸坯或铸锭。