CN111842826B - 铸坯质量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶金领域,特别涉及一种铸坯质量的控制方法,所述方法包括以下步骤:(1)浇铸过程中控制中包钢液过热度;(2)冷却过程中控制二冷比水量;(3)对(2)中所得钢液进行电磁干扰处理;(4)对(3)中所得铸坯进行感应加热。本发明能够实现连铸过程中铸坯内部钢液的快速冷却凝固,同时改善铸坯中心偏析问题,使得铸坯的均质性和致密性高。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域,特别涉及一种铸坯质量的控制方法。
背景技术
随着社会的不断进步,人们日趋提高的生活追求不断推动各行业快速发展。作为应用最为广泛的基础材料之一,钢铁材料的性能需求也不断的推向了新的高度;其次,由于市场经济本身的推动作用,竞争激烈的钢铁市场环境促使低成本、高质量的钢铁产品生产技术开发成为必然。一直以来,坯料质量的优劣很大程度的决定产品质量性能,也自然决定了高效低成本、高质生产的可行性。而均质性则是铸坯质量的一项重要的关键指标。一般来说,铸坯内部无论是宏观还是微观成分偏析都会使铸件、锻轧件产品的机械性能降低,特别是韧性、塑性和抗腐蚀性下降。此外,中心区的中心偏析伴随疏松出现且钢坯的密度最小,中心区两边致密而密度变化不大。经过轧制,压下比为3时,疏松焊合消失,然而中心偏析依然存在。
作为铁路运输基础建设重要构件的钢轨,根据重轨钢种特性,有研究指出会对产品质量带来以下危害:高碳钢铸坯中心碳、锰偏析,会发生碳化物和马氏体沉淀,中心偏析会引起钢轨呈“S”型断裂;作为重要动力传递构件的齿轮,齿轮制作用钢不但要有良好的强韧性、耐磨性,能很好地承受冲击、弯曲和接触应力,而且还要求变形小,但在齿轮的制作过程中,除要求合理的设计和机加工外,还要进行渗碳淬火或调质等热处理,使其表面硬化耐磨,基体抗冲击,而齿轮加工坯料的质量则在很大程度上决定了齿轮生产的效率及质量控制;对于高碳硬线产品而言,中心严重的溶质富集将导致产品产生马氏体及二次渗碳体等异常微观组织,严重影响拉拔性能,会导致拉拔断丝等问题,影响质量稳定性及生产顺行。
因此,亟待提供一种新的技术方案解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的铸坯质量不佳的问题,提供一种铸坯质量的控制方法,利用该方法生产的铸坯均质性及致密性高。
为了实现上述目的,本发明提供一种铸坯质量的控制方法,包括以下步骤:
(1)浇铸过程中控制中包钢液过热度;
(2)冷却过程中控制二冷比水量;
(3)对(2)中所得钢液进行电磁干扰处理;
(4)对(3)中所得铸坯进行感应加热。
优选的,步骤(1)中所述中包钢液过热度为10-30℃。
优选的,步骤(2)中所述二冷比水量为0.42-0.64L/kg钢。
优选的,步骤(3)中所述电磁干扰包括在结晶器段进行电磁搅拌及在二冷段进行二冷电磁搅拌。
优选的,所述结晶器段电磁搅拌的电流强度为50-250A。
优选的,所述二冷段进行二冷电磁搅拌的电流强度为50-400A。
优选的,所述结晶器段电磁搅拌的电流频率为2.4-3.0Hz。
优选的,所述二冷段进行二冷电磁搅拌的电流频率为5-7Hz。
优选的,步骤(4)中所述感应加热过程在拉矫段前0.5-3.5m区域进行。
优选的,所述拉矫段前0.5-3.5m区域装设有感应加热装备。
本发明所述的技术方案,通过在浇铸过程中控制中包钢液过热度、冷却过程中控制二冷比水量,促使钢液快速冷却结晶凝固,以抑制溶质元素宏观扩散迁移聚集于铸坯中心;通过对钢液进行电磁干扰处理,干扰合金枝晶生长,改善中心偏析问题;通过对凝固完成的铸坯进行感应加热,保证拉矫时铸坯温度处于塑性温度区间,避免拉矫过程中铸坯产生裂纹。本发明能够实现连铸过程中铸坯内部钢液的快速冷却凝固,同时改善铸坯中心偏析问题,使得铸坯的均质性和致密性高。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
连铸的生产工艺流程:将装有精炼好钢液的钢包运至回转台,回转台转动到浇注位置后,将钢液注入中包,中包再由水口将钢液分配到结晶器(依次包括结晶器段与二冷段)中,结晶器使铸件成形并迅速凝固结晶,其中,铸件在结晶器内进行电磁搅拌,后进行感应电磁加热,最后拉矫机将结晶器内的铸件拉出,经冷却后,切割成一定规格的铸坯。
本发明提供了一种铸坯质量的控制方法,该方法包括以下步骤:
(1)浇铸过程中控制中包钢液过热度;
(2)冷却过程中控制二冷比水量;
(3)对(2)中所得钢液进行电磁干扰处理;
(4)对(3)中所得铸坯进行感应加热。
其中,步骤(1)浇铸过程中控制中包钢液过热度及步骤(2)控制冷却过程的二冷比水量,能够保证钢液快速冷却结晶凝固,从而抑制溶质元素宏观扩散迁移聚集于铸坯中心;步骤(3)中结晶器段进行电磁搅拌控制,促使结晶器内形成周向旋转流场,弱化浸入式水口钢液流对凝固坯壳的冲刷,改善坯壳均匀性;二冷段采用二冷电磁搅拌,冲刷熔断枝晶组织,促进中心区域钢液形核结晶快速凝固;步骤(4)对凝固完成后形成的铸坯进行感应加热,保证拉矫时的铸坯温度处于塑性温度区间,避免拉矫过程中铸坯产生裂纹。
本发明所述的技术方案,通过在浇铸过程中控制中包钢液过热度、冷却过程中控制二冷比水量,促使钢液快速冷却结晶凝固,以抑制溶质元素宏观扩散迁移聚集于铸坯中心;通过对钢液进行电磁干扰处理,干扰合金枝晶生长,改善中心偏析问题;通过对凝固完成的铸坯进行感应加热,保证拉矫时铸坯温度处于塑性温度区间,避免拉矫过程中铸坯产生裂纹。本发明能够实现连铸过程中铸坯内部钢液的快速冷却凝固,同时改善铸坯中心偏析问题,使得铸坯的均质性和致密性高。
具体地,步骤(1)中所述中包钢液过热度为10-30℃。针对断面尺寸不同的铸坯,所需要的钢液过热度(高于钢的熔点的温度称为过热,其实际温度与熔点之间的温度差就是过热度)也不同,为了保证铸坯的均质性及致密性,本技术方案的中包钢液过热度控制在10-30℃,具体数值不限,可根据铸坯的尺寸调节取值范围。
步骤(2)中所述二冷比水量为0.42-0.64L/kg钢。一般情况下,连铸过程中比水量(每生产单位钢坯,所使用的冷却水水量)越高,钢坯在二冷段的冷却效果越好,针对不同的连铸机及生产规格不同的铸坯,所需二冷比水量也不同,本技术方案为了保证钢液的冷却速度与冷却效率,控制二冷比水量在0.42-0.64L/kg钢,当然,具体取值范围不限,根据生产铸坯规格及类型灵活取用。
步骤(3)中所述电磁干扰包括在结晶器段进行电磁搅拌及在二冷段进行二冷电磁搅拌。结晶器段进行电磁搅拌控制,促使结晶器内形成周向旋转流场,弱化浸入式水口钢液流对凝固坯壳的冲刷,改善坯壳均匀性;二冷段采用二冷电磁搅拌,能够冲刷熔断枝晶组织,促进中心区域钢液形核结晶的快速凝固。
进一步地,所述结晶器段电磁搅拌的电流强度为50-250A,所述二冷段进行二冷电磁搅拌的电流强度为50-400A,所述结晶器段电磁搅拌的电流频率为2.4-3.0Hz,所述二冷段进行二冷电磁搅拌的电流频率为5-7Hz。通过对连铸过程中结晶器段及二冷段的电磁搅拌的电流强度、电流频率的控制,进一步确保铸坯具备良好的均质性和致密性。
步骤(4)中所述感应加热过程在拉矫段前0.5-3.5m区域进行。所述加热位置的选择结合铸坯温度演变分布具体情况确定,本技术方案在拉矫段前0.5-3.5m区域设置加热装备,对铸坯进行热量补给,提升铸坯温度至塑性温度区内进行拉矫,避免拉矫过程出现裂纹。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述,但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
本实施例是某炼钢厂采用本技术发明的方法生产200mm×200mm断面20CrMnTiH系列齿轮钢连铸小方坯。
(1)浇铸过程中包钢液过热度为15-25℃;
(2)冷却过程中二冷比水量为0.52-0.55L/kg钢;
(3)结晶器段进行电磁搅拌控制,电磁搅拌电流强度为100A,电流频率为3.0Hz;二冷段采用二冷电磁搅拌,电磁搅拌电流强度为100A,电流频率为5.0Hz;
(4)于拉矫段前2.5-3.5m区域设置感应加热装备,对铸坯进行热量补给。
本发明除上述关键技术点必须按要求执行实施外,需要其他连铸系统工艺按常规执行配合实施。
通过对本实施例的试验铸坯进行钻样偏析化学检验,能够得出结论:Φ4mm尺度条件下,铸坯横断面C元素偏析度为0.98-1.04;中心疏松为0.5级,中心缩孔为0级。相较于普通连铸工艺生产的铸坯,质量得到有效改善,普通连铸工艺生产的铸坯断面C偏析度为0.94-1.06;中心疏松为1.0级,缩孔为0.5-1.5级。
实施例2
本实施例是某炼钢厂采用本技术发明的方法生产160mm×160mm断面SWRH82B高碳硬线钢连铸小方坯。
(1)浇铸过程中包钢液过热度为10-22℃;
(2)冷却过程中二冷比水量为0.57-0.64L/kg钢;
(3)结晶器段进行电磁搅拌控制,电磁搅拌电流强度为250A,电流频率为3.0Hz;二冷段采用二冷电磁搅拌,电磁搅拌电流强度为50A,电流频率为5.0Hz;
(4)于拉矫段前2.0-3.5m区域设置感应加热装备,对铸坯进行热量补给。
本发明除上述关键技术点必须按要求执行实施外,需要其他连铸系统工艺按常规执行配合实施。
通过对本实施例的试验铸坯进行钻样偏析化学检验,能够得出结论:Φ4mm尺度条件下,铸坯横断面C元素偏析度为0.97-1.04;中心疏松为0.5级,中心缩孔为0级。相较于普通连铸工艺生产的铸坯,质量得到有效改善,普通连铸工艺生产的铸坯断面C偏析度为0.94-1.14;中心疏松为1.0级,缩孔为0.5-1.0级。
实施例3
本实施例是某炼钢厂采用本技术发明的方法生产280mm×380mm断面U75V系列重轨钢连铸大方坯。
(1)浇铸过程中包钢液过热度为15-25℃;
(2)冷却过程中二冷比水量为0.42-0.52L/kg钢;
(3)结晶器段进行电磁搅拌控制,电磁搅拌电流强度为50A,电流频率为2.4Hz;二冷段采用二冷电磁搅拌,电磁搅拌电流强度为400A,电流频率为7.0Hz;
(4)于拉矫段前0.5-1.5m区域设置感应加热装备,对铸坯进行热量补给。
本发明除上述关键技术点必须按要求执行实施外,需要其他连铸系统工艺按常规执行配合实施。
通过对本实施例的试验铸坯进行钻样偏析化学检验,能够得出结论:Φ4mm尺度条件下,铸坯横断面C元素偏析度为0.97-1.05;中心疏松为0.5级且比例达94.3%,中心缩孔为0级且比例达87.9%。相较于普通连铸工艺生产的铸坯,质量得到有效改善,普通连铸工艺生产的铸坯断面C偏析度为0.95~1.08;中心疏松为0.5级且比例达到82.7%,缩孔为0级且比例达到43.3%。
上述实施实例说明,通过采用本技术方案后,生产出的200mm×200mm、160mm×160mm、280mm×380mm断面铸坯液芯有效缩短,液芯熔池形貌改善显著,凝固补缩及溶质扩散均得到有效控制,铸坯质量控制良好,横断面均质性及心部致密性较好,从而保证生产的铸坯具备高质量,且均质性和致密性佳。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种铸坯质量的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)浇铸过程中控制中包钢液过热度;
(2)冷却过程中控制二冷比水量;
(3)对(2)中所得钢液进行电磁干扰处理;
(4)对(3)中所得铸坯进行感应加热;
步骤(3)中所述电磁干扰包括在结晶器段进行电磁搅拌及在二冷段进行二冷电磁搅拌;
所述结晶器段电磁搅拌的电流强度为50-250A;所述二冷段进行二冷电磁搅拌的电流强度为50-400A;
所述结晶器段电磁搅拌的电流频率为2.4-3.0Hz;所述二冷段进行二冷电磁搅拌的电流频率为5-7Hz;
步骤(1)中所述中包钢液过热度为10-30℃;
步骤(2)中所述二冷比水量为0.42-0.64L/kg钢;
步骤(4)中所述感应加热过程在拉矫段前0.5-3.5m区域进行。
2.根据权利要求1所述的铸坯质量的控制方法,其特征在于,所述拉矫段前0.5-3.5m区域装设有感应加热装备。
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