CN107460288B - 一种碳钢、合金钢的偏析、疏松改善装置及工艺方法 - Google Patents
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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
技术领域
本发明涉及金属材料,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;
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