CN109877288B - 一种取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取向硅钢铸坯等轴晶率控制的方法，在不采用扇形段电磁搅拌方式的前提下，通过控制铸机钢水浇铸过热度、连铸二冷设计优化以及铸坯动态轻压下模式优化的措施可以将取向硅钢铸坯等轴晶率提高到80％以上，最高达到100％。

Description

一种取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金连铸工艺技术领域，尤其涉及一种取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法。

背景技术

取向硅钢由于硅含量达到3.0％～3.3％，钢水凝固过程中形成发达的柱状晶，中心等轴晶比例只有15％～25％，对产品表面质量控制及磁性能均有不利影响，因此取向硅钢一般要求铸坯中心等轴晶率在50％以上。

扇形段电磁搅拌是提高铸坯中心等轴晶率的有效方法，它是利用安装在扇形段区域的电磁搅拌装置产生的搅拌力，将铸坯柱状晶打碎形成新的晶核促进钢水结晶成等轴晶粒，同时对液相穴内钢水的搅拌可以减少铸坯内中心位置钢水温度与铸坯表面的温度梯度从而促进钢水的凝固，达到提高铸坯等轴晶率的目的。使用扇形段电磁搅拌可以将取向硅钢铸坯中心等轴晶率控制在50％～65％的范围。

扇形段电磁搅拌一般用于不锈钢、硅钢等高合金钢的生产，目前生产取向硅钢的厂家均装备了扇形段电磁搅拌装置，主要类型包括箱式电磁搅拌和辊式电磁搅拌。对于没有预留电磁搅拌装置位置的连铸机，设备改造是比较困难的，因此势必对取向硅钢产品开发和生产带来不利影响。所以在未装备扇形段电磁搅拌装置的情况下，研究开发提高取向硅钢铸坯中心等轴晶率的工艺方法是开发取向硅钢产品所必需的。

发明内容

本发明的目的是提供一种取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法，该工艺不需要使用铸机扇形段电磁搅拌装置，通过连铸工艺参数优化，可将铸坯中心等轴晶率提高到80％以上。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法，通过控制铸机钢水浇铸过热度、连铸二冷设计优化以及铸坯动态轻压下模式优化的措施提高取向硅钢铸坯等轴晶率。

进一步的，具体包括：

S1、钢水过热度目标控制范围设定为3℃～10℃；

S2、结晶器第一次冷却采用弱冷模式，第二次冷却可采用强冷模式；

S3、在铸坯凝固末端通过扇形段辊架一定的压下量将凝固末端高浓度溶质挤向上方，铸坯中心区域钢水过热消失，钢液快速凝固，形成致密的等轴晶。

进一步的，钢水过热度最低控制在5℃以内的范围以提高铸坯等轴晶率。

进一步的，S2中通过减少柱状晶的生长时间来抑制柱状晶的长大。

进一步的，等轴晶区范围达到80％～100％。

进一步的，通过采用铸机恒拉速以及钢水过热度窄区间控制的措施在钢水凝固末端实施压下，通过优化轻压下参数来实现最佳的铸坯中心组织控制效果。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明根据取向硅钢高温物理特性及铸坯凝固规律，提出采用低钢水过热度浇注，结合铸坯二冷强度调整及铸坯动态轻压下模式优化的工艺方案，对铸坯激冷层、次表层及中心区域的钢水凝固结晶进行控制，抑制柱状晶的生长从而提高了铸坯等轴晶比例。

采用本发明的工艺方法，取向硅钢铸坯中心等轴晶率大幅度提高，等轴晶区范围达到80％以上，最高达到100％，远高于取向硅钢采用电磁搅拌工艺得到的50％～65％的铸坯等轴晶率。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为动态轻压下模式参数设定示意图；

图2为取向硅钢铸坯低倍组织图片；

图3为低过热度浇铸模式下铸坯低倍组织图片；

图4为没有采用电磁搅拌及使用扇形段电磁搅拌时，取向硅钢的铸坯低倍组织情况。

具体实施方式

一种取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法，具体的技术方案是：

根据取向硅钢的高温物理特性，其液固两相区温度范围约为30℃左右，因此钢水具有良好的流动性，可以采用低过热度浇注的工艺，以促进铸坯等轴晶的形成，钢水过热度目标控制范围设定为3℃～10℃。

取向硅钢的导热系数只有普通碳钢的50％，结晶器冷却采用弱冷避免热应力导致的坯壳开裂，二冷可采用强冷模式，促进铸坯内钢水快速凝固，通过减少柱状晶的生长时间来抑制柱状晶的长大。

动态轻压下技术是板坯连铸机减轻中心偏析的主要措施之一，在铸坯凝固末端通过扇形段辊架一定的压下量，将凝固末端高浓度溶质挤向上方，铸坯中心区域钢水过热消失，钢液快速凝固，可以形成致密的等轴晶。通过采用铸机恒拉速以及钢水过热度窄区间控制的措施，可以准确的在钢水凝固末端实施压下，通过优化轻压下参数来实现最佳的铸坯中心组织控制效果。

实施例一

铸机原设计没有安装电磁搅拌装置，生产取向硅钢时采取了低过热度控制、增加二冷强度、轻压下模式优化的措施提高铸坯等轴晶率并改善铸坯中心偏析，表1是中包钢水过热度控制情况，其中有两炉平均过热度在3℃以内。

表1 取向硅钢中包钢水过热度

连铸机冶金长度为36.9m，拉速控制为0.9m/min，二冷采用气雾冷却，比水量设定为1.17L/Kg，而普通低碳钢比水量为1.05L/Kg。

动态轻压下是板坯铸机改善中心偏析的重要措施，通过在铸坯凝固末端实施扇形段压下，使铸坯液芯末端压合，将较高溶质浓度钢液挤压到上方，促进铸坯快速凝固，达到提高中心等轴晶率、减轻中心偏析的目的，表2为动态轻压下参数设定，具体如图1所示。

表2 取向硅钢轻压下模式参数设定

采用本发明的工艺方法，取向硅钢铸坯中心等轴晶率大幅度提高，等轴晶区范围达到80％以上，最高达到100％，远高于取向硅钢采用电磁搅拌工艺得到的50％～65％的铸坯等轴晶率。

如图1所示，为动态轻压下模式参数设定的示意图。

如图2所示，采用本发明工艺方法生产的取向硅钢铸坯的低倍组织，从铸坯表层到中心均为等轴晶组织，表层为激冷层，由于钢水过热度低在结晶器中凝固形成致密的激冷层，厚度为45mm左右。激冷层下是较为粗大的等轴晶粒带，厚度约为40mm～45mm，此区域晶粒形态控制与铸坯二冷控制有关，在强冷模式下，钢水过热迅速耗散，柱状晶没有长大时间，最终形成较为粗大的等轴晶，晶粒大小在2mm～5mm。在扇形段轻压下的作用下，铸坯中心钢液被挤压到上方，铸坯凝固末端钢水快速凝固，形成细小致密的中心等轴晶区。

上图中铸坯的等轴晶率达到了100％，铸坯组织致密，中心没有偏析线产生，获得非常好的铸坯内部质量。图片3为采用此工艺方法生产的另一组铸坯低倍组织，铸坯等轴晶率接近100％，没有中心偏析线。

如图4所示，未使用电磁搅拌时，铸坯中心等轴晶率只有15％左右，有明显的中心偏析线。使用电搅后，铸坯中心等轴晶率达到50％左右，但是电磁搅拌强度过大时会产生“白亮带”缺陷。

通过本发明所采用的工艺方法与电磁搅拌使用效果的对比，本发明可以将取向硅钢铸坯等轴晶率提高到80％以上，效果优于扇形段电磁搅拌，为取向硅钢产品的开发创造了条件。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法，其特征在于，通过控制铸机钢水浇铸过热度、连铸二冷设计优化以及铸坯动态轻压下模式优化的措施提高取向硅钢铸坯等轴晶率；具体包括：

S1、钢水过热度目标控制范围设定为3℃~10℃；

S2、结晶器第一次冷却采用弱冷模式，第二次冷却采用强冷模式；

S3、在铸坯凝固末端通过扇形段辊架一定的压下量将凝固末端高浓度溶质挤向上方，铸坯中心区域钢水过热消失，钢液快速凝固，形成致密的等轴晶；

其中动态轻压下参数设定如下表所示：

连铸机冶金长度为36.9m，拉速控制为0.9m/min，第二次冷却采用气雾冷却，比水量设定为1.17L/Kg，而普通低碳钢比水量为1.05L/Kg。

2.根据权利要求1所述的取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法，其特征在于，钢水过热度最低控制在5℃以内的范围以提高铸坯等轴晶率。

3.根据权利要求1所述的取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法，其特征在于，S2中通过减少柱状晶的生长时间来抑制柱状晶的长大。

4.根据权利要求1所述的取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法，其特征在于，等轴晶区范围达到80%~100%。

5.根据权利要求1所述的取向硅钢铸坯中心等轴晶率的控制工艺方法，其特征在于，通过采用铸机恒拉速以及钢水过热度窄区间控制的措施在钢水凝固末端实施压下，通过优化轻压下参数来实现最佳的铸坯中心组织控制效果。

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