CN110819765A - 一种降低钢液过热度的包芯线及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢铸造技术领域，尤其涉及一种降低钢液过热度的包芯线及其使用方法。本发明提供的包芯线，包括芯部的无机吸热材料和外部的金属外壳。所述包芯线在铸造过程中通过喂线机将其喂入结晶器或铸锭模内的钢液中。包芯线的金属外壳逐渐熔化并进入钢液(不影响钢液成分)，芯部的无机吸热材料同时吸收显热熔化并上浮至表面，从而降低钢液的过热度，加快钢液的冷却速率，最终实现提高铸坯质量的目标。

Description

一种降低钢液过热度的包芯线及其使用方法
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种降低钢液过热度的包芯线及其使用方法。
背景技术
过热度是决定铸坯质量的关键参数之一。对于连铸而言，过热度过大，会恶化中心偏析、诱发拉漏事故、促进柱状晶生长，而低过热度浇铸则可以提高拉速、减少拉漏事故、提高等轴晶率及铸坯内外部质量。此外，低过热度浇铸也可以降低出钢温度，提高炉衬的使用寿命。但低过热度浇铸往往又会导致浇铸过程的水口结瘤。对于模铸，低过热度浇铸则不利于夹杂物上浮去除。目前，控制钢水过热度主要通过调控出钢温度、钢包及中间包烘烤温度等过程实现。然而，这些措施依然未能很好的解决低过热度浇铸存在的问题。
研究发现，将无机吸热材料棒插入钢锭模内的钢液中可以降低钢液的过热度，改善凝固组织，提高铸坯质量。然而，由于无机吸热材料强度低，脆性大，放置在钢锭模中受钢液冲击容易破碎，未熔化即上浮，吸热效果受到明显影响。此外，裸露的无机吸热材料容易吸潮，且不方便搬运。再者，钢连铸的结晶器内腔较为狭窄，吸热棒不适合在连铸过程使用。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于降低钢液过热度的包芯线及其使用方法。包芯线通过喂线机喂入结晶器或钢锭模内钢液中，一方面降低了钢液过热度，提高了铸坯质量，另一方面避免了连铸过程水口堵塞等问题。本发明不改变现有的工艺流程，简单易行，便于大规模工业化应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种降低钢液过热度的包芯线，包括芯部无机吸热材料和在所述芯部外部的金属外壳。
优选的，所述无机吸热材料的熔化温度或液相线温度较所铸钢的液相线温度低30℃以上。
优选的，所述无机吸热材料为CaF2或CaO-CaF2。
优选的，所述金属外壳的材料为纯铁、钢或纯铝。
优选的，所述芯线由无机吸热材料通过熔化-凝固法制备得到。
所述钢液为连铸过程或模铸过程中的钢液。
本发明还提供了使用上述技术方案所述的包芯线降低钢液过热度的方法，包括以下步骤：
通过喂线机，将所述包芯线喂入钢液中。
优选的，所述喂线完成的条件为：使所述钢液的过热度降低3～10℃。
本发明提供了一种降低钢液过热度的包芯线，包括芯部无机吸热材料和在所述芯部外部的金属外壳。所述包芯线具有以下明显优势：
1)不影响钢液成分。包芯线所使用的无机材料熔化后上浮去除；包芯线金属外壳熔化后进入钢水，成为钢水成分，两者均不会影响钢水成分。
2)包芯线所使用的无机吸热材料为常见的材料，其价格低廉，且容易获取。
本发明还提供了使用上述技术方案所述的包芯线降低钢液过热度的方法，包括以下步骤：通过喂线机，将所述包芯线喂入钢液中。所述方法具有以下明显优势：
1)实现钢液过热度精准控制。钢液的过热度可通过控制包芯线喂入量进行适当调节；过热度降低可有效改善铸坯凝固组织和宏观偏析，提高铸坯质量。
2)包芯线直接喂入结晶器降低钢液过热度，避免了常规工艺条件下低过热度浇铸导致水口堵塞的问题。
3)喂线技术本身发展成熟，但尚未出现利用无机材料喂线技术降低钢液过热度的方法。
4)本发明操作简单，成本低，有利于大规模工业化应用。
附图说明
图1为本发明所述包芯线的横截面结构示意图(其中，1为芯部无机吸热材料，2为金属外壳)；
图2为实施例1所述方法所用装置的工作过程示意图(其中，3为覆盖剂，4为包芯线，5为主传动装置，6为绕线盘，7为喂线机，8为钢液，9为钢锭模)；
图3为实施例2所述方法所用装置的工作过程示意图(其中，10连铸坯壳，11为结晶器，12为中间包，13为钢包)。
具体实施方式
本发明提供了一种降低钢液过热度的包芯线，包括芯部的无机吸热材料和在所述芯部外部的金属外壳。
本发明对所述包芯线的尺寸(即直径)没有任何特殊的要求，本领域技术人员可以根据实际需要，调整所述包芯线的尺寸。
在本发明中，所述金属外壳的厚度优选为0.2～0.5mm。
在本发明中，所述金属外壳的材料优选为纯铁、钢或纯铝；在本发明中，所述金属外壳的材料优选参考实际需要进行调整。所选外壳金属材料以不影响钢液成分为标准。
在本发明中，所述无机吸热材料的熔化温度或液相线温度优选较所铸钢的液相线温度低30℃以上。在本发明中，所述无机吸热材料优选为CaF2或CaO-CaF2。当所述无机吸热材料为CaO-CaF2时，本发明对两者配比没有任何特殊的限定，所述CaO-CaF2满足“熔化温度或液相线温度优选较所铸钢的液相线温度低30℃以上”的条件即可。
在本发明中，所述芯部无机材料为CaO-CaF2时，优选通过熔化-凝固法制备得到。在本发明中，所述熔化-凝固法的过程优选为将无机材料加热到1500℃以上保温，待其完全熔化后，冷却凝固。
本发明对所述包芯线的制备方法没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的包芯线的制备过程即可。
本发明还提供了使用上述技术方案所述的包芯线降低钢液过热度的方法，包括以下步骤：
通过喂线机，将所述包芯线喂入钢液中。
在本发明中，所述喂线完成的条件优选为：使所述钢液的过热度降低3～10℃。所述钢液的过热度优选通过热电偶来检测。
在本发明中，所述喂线的速率和所述包芯线的喂线量优选根据钢液量和具体的铸造过程进行确定。
当铸造过程为模铸时，优选按照图2所示的示意图进行喂丝，其具体过程优选为：
将包芯线安装在绕线盘6中，并固定于喂线机7上；
在钢锭模9内注入钢液8，启动喂线机7，并通过主传动装置5控制喂丝速率，将包芯线4喂入钢液8中，包芯线4进入钢液8中后，包芯线4逐渐熔化，金属外壳2熔化进入钢液，芯部无机吸热材料1吸收钢液8中的显热熔化并上浮至表面，喂入所需包芯线长度，过热度降低至3～10℃时，喂线完毕，关闭喂线机7，模铸完成。
当铸造过程为连铸时，优选按照图3所示的示意图进行喂线，其具体过程优选为：
将包芯线安装在绕线盘6中，并固定于喂线机7上；
钢液8经钢包13和中间包12，进入结晶器11。在结晶器11冷却下连铸坯壳10形成。连铸开始，启动喂线机7，并通过主传动装置5控制喂线速率，将包芯线4喂入钢液8中，包芯线4进入钢液8中后，包芯线4逐渐熔化，金属外壳2熔化进入钢液。芯部无机材料1吸收钢液8中的显热熔化并上浮至表面。包芯线以一定速率喂入结晶器11钢液8中，钢液8的过热度降低至3～10℃时，连铸稳定进行。
在本发明中，所述喂线过程并不仅限于上述列举的两个具体过程，也不仅限于上述列举的过程采用的装置。同时，所述喂线机也可以优选设置多个，同时对钢液进行喂线。
下面结合实施例对本发明提供的降低钢液过热度的包芯线及其使用方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
实验钢种为GCr15SiMn。钢锭重量为5t。包芯线外径为9mm，金属外壳材料为20钢，厚度为0.20mm，芯部材料为CaO-CaF2，对应的质量比为1：4；
将包芯线安装在绕线盘6中，并固定于喂线机7上；
在钢铸模9内，采用底浇式注入钢液，浇注温度为1490℃，当钢液高度达到8300mm或开浇后35～45s，启动喂丝机7，并通过主传动装置5控制喂线速率，喂线速率为4.80～4.90cm/s，将包芯线4喂入钢液8中，包芯线4进入钢液8中后，包芯线4逐渐熔化，金属外壳2熔化进入钢液，芯部材料1吸收钢液8中的显热熔化并上浮至表面，在包芯线吸热作用下，钢液过热度降低约5℃时，包芯线喂入量约为44.3m，喂线完毕，关闭喂线机7，模铸完成。
实施例2
实验钢种为GCr15，浇注过热度为20℃，连铸坯尺寸为280×320mm，拉速为0.6～0.8m/min。
包芯线外径为9mm，金属外壳材料为20钢，厚度为0.20mm，芯部材料为CaO-CaF2，对应的质量比为1：4。
将包芯线安装在绕线盘6中，并固定于喂线机7上。
钢包13中的钢液，通过中间包12进入结晶器11中，钢液充满结晶器11并形成连铸坯壳10后，开始连铸，启动喂线机7，并通过主传动装置5控制喂线速率，喂线速率为6.5～8.5cm/s，将包芯线4喂入钢液8中，包芯线4进入钢液8中后，包芯线4逐渐熔化，金属外壳2熔化进入钢液，芯部材料1吸收钢液8中的显热熔化并上浮至表面，被覆盖剂3吸收，结晶器11中钢液过热度降低5℃，连铸稳定进行。
由以上实施例可知，本发明所述包芯线由芯部无机吸热材料和外部金属外壳组成，所述包芯线可以方便喂入钢液。包芯线的金属外壳熔化并进入钢液(不影响钢液成分)，芯部的无机吸热材料吸收钢液显热熔化并上浮至表面，降低钢液过热度，提高钢液冷却速率，有效提升铸坯质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种降低钢液过热度的包芯线，其特征在于，包括芯部的无机吸热材料和在所述芯部外部的金属外壳。
2.如权利要求1所述的包芯线，其特征在于，所述无机吸热材料的熔化温度或液相线温度较钢的液相线温度低30℃以上。
3.如权利要求2所述的包芯线，其特征在于，所述无机吸热材料为CaF2或CaO-CaF2。
4.如权利要求1所述的包芯线，其特征在于，所述金属外壳的材料为纯铁、钢或纯铝。
5.如权利要求1所述的包芯线，其特征在于，所述芯部的无机吸热材料通过熔化-凝固法制备得到。
6.使用权利要求1～5任一项所述的包芯线降低钢液过热度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过喂线机，将所述包芯线喂入钢液中。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述喂线完成的条件为：使所述钢液的过热度降低3～10℃。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述钢液为连铸过程或模铸过程中的钢液。
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