CN112122567A - 一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法，涉及超级奥氏体不锈钢连铸生产技术领域。本发明以含硼、镁和稀土元素的合金粉末为内芯，在外部包裹超级奥氏体不锈钢外皮，制备得到椭圆形截面的包芯线，通过限定包芯线尺寸、喂入根数、喂入比和喂入速度，能够有效提高铸坯纯净度、细化凝固组织并提高等轴晶比例、减轻中心元素偏析与析出、提升铸坯高温热塑性和抗高温氧化性能。

Description

一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法
技术领域
本发明涉及超级奥氏体不锈钢连铸生产技术领域，具体涉及一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法。
背景技术
超级奥氏体不锈钢是不锈钢中制备技术要求最高、制造难度最大的一类品种，在制备过程中存在诸多瓶颈问题。在冶炼过程中，如若氧、硫含量控制不当会产生MnS等塑性夹杂和Al2O3等脆性夹杂，严重恶化热加工性能、耐腐蚀性能和力学性能。在连铸凝固过程，高达6～8％的Mo，使铸坯中心Mo元素偏析与析出十分严重，恶化了铸坯的热加工性能。为了消除元素偏析与析出，需要在热加工前进行长时间(12～24h)高温(1250～1280℃)均质化处理，在均质化过程，晶粒极易快速长大，恶化热加工性能。同时，高温处理还会加剧铸坯灾难性氧化，显著降低成材率。在热加工过程，钢中超过50％的合金含量，使得固溶强化作用显著增强，变形抗力增大。同时，σ相等硬脆相析出敏感性显著增强。因此，在晶粒长大、变形抗力增大和大量析出的共同影响下，超级奥氏体不锈钢的热塑性很差、热加工区间很窄，轧制过程极易中心开裂和边裂。因此，实现高纯净度冶炼、减轻元素偏析与析出、细化凝固组织、提高热塑性和抗高温氧化性能是成功制备高质量超级奥氏体不锈钢的关键。
结晶器喂线工艺是显著提升铸坯凝固质量的有效途径之一，借助插入大量包芯线熔化吸热，可以快速降低钢液过热度和温度场梯度。如果对包芯线施加振动，会扰动钢液，破碎枝晶组织，增加晶粒生长的形核质点，提高等轴晶率，加速均匀温度和成分，降低中心元素偏析与析出。然而，传统喂线工艺主要用于添加脱氧剂和微合金元素，喂入量严重受限，吸收钢液过热的作用十分有限。截面为圆形的包芯线比表面积较小，包芯线熔化速度缓慢，也严重限制了包芯线的喂入量；并且，圆形截面的包芯线易受钢液冲击而发生偏移，造成铸坯结构不对称，喂线效果并不理想。因此，急需开发出稳定、高效的超级奥氏体不锈钢结晶器喂线技术，突破该类钢冶炼、凝固和热加工过程中的瓶颈问题，以制备出高质量的超级奥氏体不锈钢产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法，本发明提供的方法能够有效提高铸坯纯净度、细化凝固组织并提高等轴晶比例、减轻中心元素偏析与析出、提升铸坯高温热塑性和抗高温氧化性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法，包括以下步骤：
(1)制备含硼、镁和稀土元素的合金粉末；按质量百分比计，所述合金粉末的化学成分为：B4.0～9.5％，Mg7.0～20.5％，稀土元素33.5～72.5％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
(2)以所述合金粉末作为内芯，在外部包裹超级奥氏体不锈钢外皮，制备得到横截面为椭圆形的包芯线；
(3)确定包芯线使用参数；所述包芯线的喂入数量为两根或四根；
所述包芯线的喂入比R＝K1ΔT％，其中，钢液过热度ΔT＝15～46℃；当所述包芯线的喂入数量为两根时，K1为0.015～0.018；当所述包芯线的喂入数量为四根时，K1为0.017～0.024；
所述包芯线横截面长半轴的长度a＝0.13ΔT+K2mm，包芯线横截面短半轴的长度b＝0.065ΔT+K3mm，正常喂入速度v＝K4×连铸坯截面积×拉坯速度×钢液密度×R/(包芯线根数×π×a×b×包芯线密度)m/s；其中，K2为1.9～4.2，K3为0.9～2.1，K4为0.9～1.1；
(4)浇铸时，采用设置有喂线区的浇铸水口，喂线区内不添加保护渣，喂线区外添加保护渣；喂线时，将所述包芯线的端头插入喂线区，开启振动装置使包芯线产生非正弦振动，将所述包芯线以初始喂入速度喂入钢液；
(5)将所述包芯线喂入钢液后，启动拉矫机，将结晶器内的连铸坯拉出；当所述连铸坯的长度达到4～5m后，将所述包芯线的喂入速度调整为正常喂入速度，并保持包芯线的非正弦振动。
优选地，步骤(1)所述稀土元素包括镧、铈和钇中的一种或几种。
优选地，步骤(2)所述超级奥氏体不锈钢外皮的厚度为1.5～5.0mm；所述包芯线横截面的长半轴长度为4.0～10.0mm，所述包芯线横截面的短半轴长度为2.0～5.0mm。
优选地，步骤(4)所述非正弦振动的振动幅度为2～5mm，振动频率为100～170Hz。
优选地，步骤(4)所述包芯线的初始喂入速度为0.002～0.004m/s。
优选地，步骤(4)所述设置有喂线区的浇铸水口中喂线区和浇铸水口一体成型，所述喂线区的半径为2～3倍的包芯线横截面长半轴长度。
优选地，步骤(5)所述连铸坯的拉坯速度为0.015～0.017m/s。
优选地，按质量百分含量计，所述钢液的化学成分为：C≤0.02％，Mn≤4.00％，Cr19.5～25.0％，Ni17.5～23.0％，Mo6.0～8.0％，N0.18～0.55％，Cu0.30～1.00％，Si≤0.80％，P≤0.06％，S≤0.01％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
本发明提供了一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法，本发明突破了传统的圆形截面包芯线的局限，使用椭圆形截面的包芯线提高了包芯线的比表面积，包芯线熔化速率和喂入比均显著提高。同时，椭圆形截面包芯线强度更高，可以在钢液的冲击下保持垂直插入状态，能够有效避免因包芯线错位而引起的铸坯结构和成分不对称。
本发明突破了传统的单根喂线方式局限，可同时向结晶器内喂入两根或四根包芯线，并使包芯线均匀地布置在水口周围，这种喂线方式更为灵活、包芯线喂入比显著提高、喂线效果更好；并且，采用设置有喂线区的浇铸水口，能够有效避免喂线过程中包芯线将钢渣带入钢液的问题。
本发明向结晶器内喂入镁和稀土，能显著降低钢液中的氧硫含量(O≤0.0015％，S≤0.0015％)，并将有害的氧化物夹杂和硫化物夹杂变性成无害的稀土夹杂物，实现超低氧硫控制和夹杂物无害化控制。
本发明向结晶器内喂入含硼、镁和稀土的包芯线，通过包芯线熔化吸热，快速降低结晶器中心熔体过热度，利用包芯线的非正弦振动增加晶粒生长形核质点、均匀成分和温度、提高等轴晶率并细化等轴晶，从而降低铸坯中心偏析并减少σ等相析出；加入镁和稀土元素形成的镁、稀土化合物作为非均质形核中心，使凝固组织更加细化，进一步降低铸坯中心元素偏析和二次相析出；同时，硼和稀土均能净化晶界和强化晶界，促进热变形过程中的动态再结晶进行，并细化晶粒，从而显著提升连铸坯的高温热塑性；此外，稀土还能够优先氧化提供形核位置，促进致密氧化层的形成，并增强氧化层与基体的粘附性，从而有效提高抗高温氧化性能。
本发明向结晶器内喂入的包芯线外皮为超级奥氏体不锈钢，既有效避免了包芯线制备过程中的开裂问题，又最大限度地减轻了喂入包芯线对结晶器内钢液的稀释作用；将硼、镁和稀土制备成包芯线喂入结晶器，能显著减轻喂入过程硼、镁和稀土的烧损(硼收得率≥95％，镁收得率≥32％，稀土收得率≥80％)；并且，包芯线的非正弦振动能促使硼、镁和稀土的分布更加均匀。
综上，本发明提出了一种灵活、高效的结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢包芯线技术，能够显著提升超级奥氏体不锈钢连铸坯的质量，突破该类钢冶炼、凝固和热加工过程中的瓶颈问题，为制备出高质量的超级奥氏体不锈钢产品提供了可靠的技术保障。
附图说明
图1为喂线系统示意图；
图2a为喂入两根包芯线的包芯线喂入方式示意图；
图2b为喂入四根包芯线的包芯线喂入方式示意图；
其中，1为送线卷筒，2为包芯线，3为矫直牵引器，4为剪切器，5为导管，6为振动装置，7为设置有喂线区的浇铸水口，7-1为喂线区，7-2为浇铸水口，8为保护渣，9为氮封环，10为结晶器，11为连铸坯，12为支撑辊，13为引锭杆；
图3为包芯线非正弦振动的波形示意图；
图4为1#～14#连铸坯等轴晶比例分析结果图；
图5为1#～14#连铸坯等轴晶尺寸分析结果图；
图6为1#～14#连铸坯中心Mo元素偏析分析结果图；
图7为1#～14#连铸坯中心析出相含量分析结果图；
图8为1#～14#连铸坯的轧制成材率图；
图9为1#～14#连铸坯试样在1000℃和1200℃氧化2h的单位表面积氧化增重量图。
具体实施方式
本发明提供了一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法，包括以下步骤：
(1)制备含硼、镁和稀土元素的合金粉末；按质量百分比计，所述合金粉末的化学成分为：B4.0～9.5％，Mg7.0～20.5％，稀土元素33.5～72.5％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；
(2)以所述合金粉末作为内芯，在外部包裹超级奥氏体不锈钢外皮，制备得到横截面为椭圆形的包芯线；
(3)确定包芯线使用参数；所述包芯线的喂入数量为两根或四根；
所述包芯线的喂入比R＝K1ΔT％，其中，钢液过热度ΔT＝15～46℃；当所述包芯线的喂入数量为两根时，K1为0.015～0.018；当所述包芯线的喂入数量为四根时，K1为0.017～0.024；
所述包芯线横截面长半轴的长度a＝0.13ΔT+K2mm，包芯线横截面短半轴的长度b＝0.065ΔT+K3mm，正常喂入速度v＝K4×连铸坯截面积×拉坯速度×钢液密度×R/(包芯线根数×π×a×b×包芯线密度)m/s；其中，K2为1.9～4.2，K3为0.9～2.1，K4为0.9～1.1；
(4)浇铸时，采用设置有喂线区的浇铸水口，喂线区内不添加保护渣，喂线区外添加保护渣；喂线时，将所述包芯线的端头插入喂线区，开启振动装置使包芯线产生非正弦振动，将所述包芯线以初始喂入速度喂入钢液；
(5)将所述包芯线喂入钢液后，启动拉矫机，将结晶器内的连铸坯拉出；当所述连铸坯的长度达到4～5m后，将所述包芯线的喂入速度调整为正常喂入速度，并保持包芯线的非正弦振动。
本发明制备含硼、镁和稀土元素的合金粉末。在本发明中，所述合金粉末的化学成分为：B4.0～9.5％，Mg7.0～20.5％，稀土元素33.5～72.5％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。在本发明中，所述合金粉末的化学成分优选为：B5.0～7.6％，Mg12.8～18.3％，稀土元素43.3～60.8％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。在本发明中，所述稀土元素(RE)优选包括镧、铈和钇中的一种或几种。
在本发明的具体实施例中，优选将硼铁、稀土镁合金和稀土三种粉末混合，得到所述含硼、镁和稀土元素的合金粉末。本发明对所述硼铁、稀土镁合金和稀土三种粉末的具体组成没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的原料即可；所述硼铁、稀土镁合金和稀土三种粉末的用量以得到符合上述化学成分要求的合金粉末为准。
在本发明中，所述含硼、镁和稀土元素的合金粉末的粒径优选为≤1.8mm，更优选为≤1.5mm。
得到含硼、镁和稀土元素的合金粉末后，本发明以所述合金粉末作为内芯，在外部包裹超级奥氏体不锈钢外皮，制备得到横截面为椭圆形的包芯线。在本发明中，所述超级奥氏体不锈钢外皮优选为904L不锈钢外皮；所述超级奥氏体不锈钢外皮的厚度优选为1.5～5.0mm，更优选为2.0～4.0mm；所述包芯线横截面的长半轴长度优选为4.0～10.0mm，更优选为5.5～8.5mm；所述包芯线横截面的短半轴长度优选为2.0～5.0mm，更优选为2.5～4.0mm。在本发明中，所述包芯线的横截面指与包芯线的长度方向垂直的截面。
在本发明的具体实施例中，利用卷取机将所述包芯线卷曲成包芯线卷，备用。
得到包芯线后，本发明在连铸过程向结晶器喂入所述包芯线；所述包芯线的喂入数量为两根或四根。
在本发明中，所述包芯线的喂入比R＝K1ΔT％，其中，钢液过热度ΔT＝15～46℃，优选为29～38℃；当所述包芯线的喂入数量为两根时，K1为0.015～0.018，优选为0.016～0.017；当所述包芯线的喂入数量为四根时，K1为0.017～0.024，优选为0.020～0.022；在本发明中，所述喂入比＝包芯线质量/钢液质量×100％，优选为0.225～0.920％，更优选为0.374～0.828％。
所述包芯线横截面长半轴的长度a＝0.13ΔT+K2mm，包芯线横截面短半轴的长度b＝0.065ΔT+K3mm，正常喂入速度v＝K4×连铸坯截面积×拉坯速度×钢液密度×R/(包芯线根数×π×a×b×包芯线密度)m/s；其中，K2为1.9～4.2，优选为2.1～3.8；K3为0.9～2.1，优选为1.0～2.0；K4为0.9～1.1，优选为1.01～1.05。
在本发明中，所述正常喂入速度v优选为0.08～0.34m/s，更优选为0.12～0.29m/s。
在本发明中，采用四根包芯线相比于两根包芯线的优势是包芯线喂入比显著提高、喂线效果更好，微合金元素硼、镁、稀土在连铸坯中分布更为均匀。
本发明在向结晶器喂入所述包芯线前，优选采用如图1所示的喂线系统，将包芯线卷安装在喂线系统的送线卷筒1上，将包芯线2的端头依次穿过矫直牵引器3、剪切器4、导管5和振动装置6。
本发明在浇铸时，采用设置有喂线区的浇铸水口，喂线区内不添加保护渣，喂线区外添加保护渣；喂线时，将所述包芯线的端头插入喂线区，开启振动装置使包芯线产生非正弦振动，将所述包芯线以初始喂入速度喂入钢液。
在本发明中，所述包芯线的初始喂入速度优选为0.002～0.004m/s。
本发明将所述包芯线喂入钢液后，启动拉矫机，将结晶器内的连铸坯拉出；当所述连铸坯的长度达到4～5m后，将所述包芯线的喂入速度调整为正常喂入速度，并保持包芯线的非正弦振动。在本发明中，所述连铸坯的拉坯速度优选为0.015～0.017m/s；所述正常喂入速度优选为0.08～0.34m/s，更优选为0.12～0.29m/s。在本发明中，所述拉矫机与图1中的引锭杆13连接。
在本发明中，所述设置有喂线区的浇铸水口如图2a和图2b所示，包括浇铸水口7-2和设置于所述浇铸水口两侧的喂线区7-1。在本发明中，所述喂线区和浇铸水口优选一体成型，所述喂线区的横截面优选为圆形，所述喂线区的半径优选为2～3倍的包芯线横截面长半轴长度，具体优选为10～20mm，更优选为15～20mm。
在本发明中，所述喂线区内不添加保护渣，喂线区外添加保护渣，能够有效避免在喂线过程中包芯线粘渣。
在本发明中，所述非正弦振动如图3所示，振动幅度优选为2～5mm，更优选为2.5～4.5mm，进一步优选为3～4mm；振动频率优选为100～170Hz，更优选为110～160Hz，进一步优选为130～150Hz。本发明采用非正弦振动并控制上述振动参数能有效促进包芯线熔化和微合金元素均匀扩散。
本发明提供的方法适用于超级奥氏体不锈钢的连铸结晶器喂线过程，按质量百分含量计，具体的钢液成分优选为C≤0.02％，Mn≤4.00％，Cr19.5～25.0％，Ni17.5～23.0％，Mo6.0～8.0％，N0.18～0.55％，Cu0.30～1.00％，Si≤0.80％，P≤0.06％，S≤0.01％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
将硼铁、稀土镁合金和稀土三种粉末进行充分均匀混合，制备成表1所示成分的合金粉末；
以所述合金粉末作为内芯，在外部包裹904L不锈钢外皮，制备得到横截面为椭圆形的包芯线，利用卷取机将包芯线卷曲成包芯线卷；其中，904L不锈钢外皮的厚度、包芯线横截面长半轴长度a、短半轴长度b和包芯线密度如表1所示；
在结晶器尺寸为1800mm×220mm的连铸机上制备1#～14#超级奥氏体不锈钢连铸坯，具体的制备方法为：如图1、图2a和图2b所示，将包芯线卷安装在喂线系统的送线卷筒1上，将包芯线2的端头依次穿过矫直牵引器3、剪切器4、导管5和振动装置6，插入设置有喂线区的浇铸水口7的喂线区7-1内，喂线区内不添加保护渣，喂线区外添加保护渣；钢液由浇铸水口7-2进入结晶器10内，所述包芯线2的喂入数量为两根或四根；
所述包芯线的喂入比R＝K1ΔT％；
所述包芯线横截面长半轴的长度a＝0.13ΔT+K2mm，包芯线横截面短半轴的长度b＝0.065ΔT+K3mm，正常喂入速度v＝K4×连铸坯截面积×拉坯速度×钢液密度×R/(包芯线根数×π×a×b×包芯线密度)m/s；
开启振动装置6使包芯线产生非正弦振动，将所述包芯线以初始喂入速度喂入钢液；启动拉矫机，拉矫机连接引锭杆13，控制拉坯速度为0.015～0.017m/s，当连铸坯长度达到4～5m后，将包芯线由初始喂入速度逐渐加速至正常喂入速度，并保持非正弦振动；
其中，1#～10#为实施例，在结晶器内喂入含硼、镁和稀土的包芯线；11#～14#为对比例，11#和12#不喂线，13#在中间包内加入与8#等量的硼、镁和稀土(不喂线)，14#喂入与8#同规格但不含硼、镁和稀土的实心钢线。1#～14#铸坯连铸及喂线过程的工艺参数如表2所示。
表1包芯线成分及制备工艺参数
Figure BDA0002669063490000091
表2铸坯连铸及喂线过程的工艺参数
Figure BDA0002669063490000092
Figure BDA0002669063490000101
测试例1连铸坯化学成分和夹杂物分析
用ICP化学分析方法对1#～14#连铸坯的化学成分进行分析，结果如表3所示。由表3可以看出，本发明1#～10#连铸坯中O、S含量显著低于对比例11#～14#连铸坯，说明本发明实现了超级奥氏体不锈钢的超低氧硫控制。与中间包内加入硼和稀土的13#连铸坯相比，本发明在结晶器内喂入含硼、镁和稀土不锈钢包芯线的1#～10#连铸坯中，硼、镁和稀土的收得率显著提高，说明本发明将硼、镁和稀土以不锈钢包芯线的形式喂入结晶器，能显著降低喂入过程硼、镁和稀土的烧损问题。从夹杂物的类型可以看出，本发明1#～10#连铸坯中夹杂物主要为无害的镁和稀土的氧硫化物，而对比例11#、12#和14#连铸坯中夹杂物主要为有害的氧化铝和硫化锰夹杂，说明本发明实现了超级奥氏体不锈钢的夹杂物无害化控制。
表31#～14#连铸坯成分检测结果
Figure BDA0002669063490000102
Figure BDA0002669063490000111
测试例2连铸坯凝固组织和元素偏析与析出分析
(1)等轴晶比例与尺寸分析
1#～14#连铸坯等轴晶比例的分析结果如图4所示。由图4可以看出，本发明在结晶器内喂入含硼、镁和稀土包芯线的1#～10#连铸坯的等轴晶比例明显高于对比例11#～14#连铸坯：与不喂线的11#连铸坯相比，1#～5#连铸坯等轴晶比例由22.84％提升至42.51～51.80％；与不喂线的12#连铸坯相比，6#～10#连铸坯等轴晶比例由23.98％提升至42.62～49.46％；尤其是4#和8#连铸坯的等轴晶比例大幅提升至50％以上，在较高过热度下5#和10#连铸坯的等轴晶比例也高于43％。此外，与在中间包加入硼、镁和稀土的13#连铸坯以及喂入不含硼、镁和稀土实心钢线的14#连铸坯相比，本发明的1#～10#连铸坯的等轴晶比例更高，说明本发明的综合技术效果要远好于单一技术手段的效果。
1#～14#连铸坯等轴晶尺寸的分析结果如图5所示。由图5以看出，本发明在结晶器内喂入含硼、镁和稀土包芯线的1#～10#连铸坯的等轴晶尺寸明显低于对比例11#～14#连铸坯：与不喂线的11#连铸坯相比，1#～5#连铸坯等轴晶尺寸由1320μm缩小至636～748μm；与不喂线的12#连铸坯相比，6#～10#连铸坯等轴晶尺寸由1361μm缩小至647～738μm；尤其是4#和8#连铸坯的等轴晶尺寸降低至640μm左右，在较高过热度下的5#和10#连铸坯的等轴晶尺寸也不超过750μm。此外，与在中间包加入硼、镁和稀土的13#连铸坯以及喂入不含硼、镁和稀土实心钢线的14#连铸坯相比，本发明的1#～10#连铸坯的等轴晶尺寸更小，说明本发明的综合技术效果要远好于单一技术手段的效果。
(2)铸坯中心元素偏析与析出分析
1#～14#连铸坯中心Mo元素偏析系数分析结果如图6所示。由图6可以看出，本发明在结晶器内喂入含硼、镁和稀土包芯线的1#～10#连铸坯的Mo偏析程度明显低于对比例11#～14#连铸坯：与不喂线的11#连铸坯相比，1#～5#连铸坯的Mo偏析系数由2.15降低至1.27～1.39；与不喂线的12#连铸坯相比，6#～10#连铸坯的Mo偏析系数由2.49降低至1.39～1.54；尤其是3#、4#和8#连铸坯Mo偏析得到明显改善。在较高过热度下，5#和10#铸坯的Mo偏析也得到了明显的改善。此外，与在中间包加入硼、镁和稀土的13#连铸坯以及喂入不含硼、镁和稀土实心钢线的14#连铸坯相比，本发明的1#～10#连铸坯的Mo偏析程度更为轻微，说明本发明的综合技术效果要远好于单一技术手段的效果。
1#～14#连铸坯中心析出相含量分析结果如图7所示。由图7可以看出，本发明在结晶器内喂入含硼、镁和稀土包芯线的1#～10#连铸坯的析出相含量明显低于对比例11#～14#连铸坯：与不喂线的11#连铸坯相比，1#～5#连铸坯的析出相含量由3.51％降低至1.80～2.08％；与不喂线的12#连铸坯相比，6#～10#连铸坯析出相含量由3.92％降低至2.07～2.33％；尤其是4#和10#连铸坯析出相含量降低效果最为明显。在高Cr、高Mo含量的情况下，5#与9#连铸坯的析出相含量也明显低于对比例连铸坯。此外，与在中间包加入硼、镁和稀土的13#连铸坯以及喂入不含硼、镁和稀土实心钢线的14#连铸坯相比，本发明的1#～10#连铸坯的析出相含量更低，说明本发明的综合技术效果要远好于单一技术手段的效果。
1#～10#连铸坯超声波探伤结果良好，未在铸坯内发现半熔包芯线。综上，本发明所述的结晶器内喂入含硼、镁和稀土包芯线的方法可显著提升超级奥氏体不锈钢铸坯的凝固质量。
测试例3热加工性能
将1#～14#连铸坯经高温均质化处理后轧制成15mm厚的钢板，1#～14#连铸坯的轧制成材率如图8所示。由图8可以看出，本发明在结晶器内喂入含硼、镁和稀土包芯线的1#～10#连铸坯轧制成材率均明显高于对比例11#～14#连铸坯：与不喂线的11#连铸坯相比，1#～5#连铸坯轧制成材率由75.12％提升至90.20～95.07％；与不喂线的12#连铸坯相比，6#～10#连铸坯轧制成材率由71.25％提升至88.63～93.28％；尤其是4#和8#连铸坯的轧制成材率提升效果最为明显。在高Mo、高N含量的情况下，5#和9#连铸坯的轧制成材率也明显高于对比例。此外，与在中间包加入硼、镁和稀土的13#连铸坯以及喂入不含硼、镁和稀土实心钢线的14#连铸坯相比，本发明的1#～10#连铸坯的轧制成材率均明显提高，说明本发明的综合技术手段对热加工性能的提升效果要远好于单一技术手段的效果。
测试例4抗高温氧化性能
1#～14#连铸坯在1000℃和1200℃下氧化2h后的单位表面积氧化增重量如图9所示。由图9可以看出，本发明在结晶器内喂入含硼、镁和稀土包芯线的1#～10#连铸坯在两个温度下的单位表面积氧化增重量均明显低于对比例11#～14#连铸坯：与不喂线的11#连铸坯相比，1#～5#连铸坯在1000℃和1200℃下的单位表面积氧化增重量分别降低了10.62～18.69mg/cm2和29.72～37.67mg/cm2；与不喂线的12#连铸坯相比，6#～10#连铸坯在1000℃和1200℃下的单位表面积氧化增重量分别降低了10.79～18.43mg/cm2和28.54～42.08mg/cm2；尤其是3#和10#连铸坯的抗高温氧化性能提升效果最为明显。高Mo含量的5#和9#连铸坯的氧化增重量也明显低于对比例。此外，与在中间包加入硼、镁和稀土的13#连铸坯以及喂入不含硼、镁和稀土实心钢线的14#连铸坯相比，本发明的1#～10#连铸坯的氧化增重量均明显降低，说明本发明的综合技术手段对抗高温氧化性能的提升效果要远好于单一技术手段的效果。
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)

1.一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法，包括以下步骤：
(1)制备含硼、镁和稀土元素的合金粉末；按质量百分比计，所述合金粉末的化学成分为：B 4.0～9.5％，Mg 7.0～20.5％，稀土元素33.5～72.5％，余量为Fe；
(2)以所述合金粉末作为内芯，在外部包裹超级奥氏体不锈钢外皮，制备得到横截面为椭圆形的包芯线；
(3)确定包芯线使用参数；所述包芯线的喂入数量为两根或四根；
所述包芯线的喂入比R＝K1ΔT％，其中，钢液过热度ΔT＝15～46℃；当所述包芯线的喂入数量为两根时，K1为0.015～0.018；当所述包芯线的喂入数量为四根时，K1为0.017～0.024；
所述包芯线横截面长半轴的长度a＝0.13ΔT+K2 mm，包芯线横截面短半轴的长度b＝0.065ΔT+K3 mm，正常喂入速度v＝K4×连铸坯截面积×拉坯速度×钢液密度×R/(包芯线根数×π×a×b×包芯线密度)m/s；其中，K2为1.9～4.2，K3为0.9～2.1，K4为0.9～1.1；
(4)浇铸时，采用设置有喂线区的浇铸水口，喂线区内不添加保护渣，喂线区外添加保护渣；喂线时，将所述包芯线的端头插入喂线区，开启振动装置使包芯线产生非正弦振动，将所述包芯线以初始喂入速度喂入钢液；
(5)将所述包芯线喂入钢液后，启动拉矫机，将结晶器内的连铸坯拉出；当所述连铸坯的长度达到4～5m后，将所述包芯线的喂入速度调整为正常喂入速度，并保持包芯线的非正弦振动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述稀土元素包括镧、铈和钇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述超级奥氏体不锈钢外皮的厚度为1.5～5.0mm；所述包芯线横截面的长半轴长度为4.0～10.0mm，所述包芯线横截面的短半轴长度为2.0～5.0mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述非正弦振动的振动幅度为2～5mm，振动频率为100～170Hz。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述包芯线的初始喂入速度为0.002～0.004m/s。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述设置有喂线区的浇铸水口中喂线区和浇铸水口一体成型，所述喂线区的半径为2～3倍的包芯线横截面长半轴长度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述连铸坯的拉坯速度为0.015～0.017m/s。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，所述钢液的化学成分为：C≤0.02％，Mn≤4.00％，Cr 19.5～25.0％，Ni 17.5～23.0％，Mo 6.0～8.0％，N 0.18～0.55％，Cu 0.30～1.00％，Si≤0.80％，P≤0.06％，S≤0.01％，余量为Fe。
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