CN117733092B - 一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁冶金连铸技术领域，具体为一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，根据钢液的稀土元素含量的不同，设置相应的初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；同时，根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束。本发明的方法可以稳定改善不同稀土含量钢液浇铸时浸入式水口的堵塞情况，改善含稀土不锈钢浇铸顺行，提高生产效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金连铸技术领域，具体为一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法。
背景技术
稀土元素性质活泼，易与钢液中的氧、硫等元素结合形成稀土氧化物、稀土硫化物或稀土氧硫化物。然而在含稀土钢浇铸时，浸入式水口耐材极易被钢水侵蚀，随后稀土夹杂物在侵蚀处富集形成基底，界面润湿升高，使钢液中夹杂物在基底处不断烧结长大，造成钢液局部紊流，加速夹杂物的生长，形成恶性循环，最终使水口堵塞，浇铸无法进行。尤其对于高稀土含量的不锈钢浇铸时，由于浸入式水口堵塞导致浇铸不顺，存在大包剩钢浇不完的问题，这将严重影响生产效率，增加生产成本。
近年来，针对浇铸不顺的问题，有中间包吹氩、改变浸入式水口结构、调整耐火材料成分等措施，但始终不能有效解决含稀土钢浇铸堵塞问题。近年来，随着电磁冶金技术的不断深入发展，施加电场抑制浸入式水口堵塞成为研究热门。有研究认为浸入式水口与钢液的界面化学反应伴随着电荷的产生，同时钢液与浸入式水口及夹杂物的摩擦也有电荷产生，稀土氧化物带正电，浸入式水口带负电，据此施加脉冲外场来消除界面电场来改善浸入式水口堵塞。但上述方法对不同稀土含量的钢液浇铸的浸入式水口堵塞改善效果不稳定。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；
S3：根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束，停止施加脉冲电场。
作为本发明所述的一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，浸入式水口的材质为铝碳质、铝硅锆碳质、铝锆碳质中的一种。
作为本发明所述的一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，钢液中稀土元素含量为100~500ppm。
作为本发明所述的一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，稀土元素为镧、铈、钕、钇中的一种或多种。
作为本发明所述的一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，脉冲电压为10~100V，脉冲电流为20~500A，脉冲频率为1000~100000Hz。
作为本发明所述的一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，具体为：
钢液中稀土元素含量为100~200ppm时，脉冲电压为10~20V，脉冲电流为20~100A，脉冲频率为1000~5000Hz；
钢液中稀土元素含量为200~300ppm时，脉冲电压为20~40V，脉冲电流为60~140A，脉冲频率为5000~10000Hz；
钢液中稀土元素含量为300~400ppm，脉冲电压为40~60V，脉冲电流为100~250A，脉冲频率为5000~40000Hz；
钢液中稀土元素含量为400~500ppm时，脉冲电压为60~100V，脉冲电流为200~500A，脉冲频率为10000~100000Hz。
作为本发明所述的一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，具体为：
钢液中稀土元素含量为100~300ppm时，20min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加30~50%；35min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加40~80%；
钢液中稀土元素含量为300~400ppm时，25min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加20~40%，40min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加30~50%；
钢液中稀土元素含量为400~500ppm时，25min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加20%，40min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加至参数上限范围。
本发明的有益效果如下：
本发明提出一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，根据钢液的稀土元素含量的不同，设置相应的初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；同时，根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束。本发明的方法可以稳定改善不同稀土含量钢液浇铸时浸入式水口的堵塞情况，改善含稀土不锈钢浇铸顺行，提高生产效率，降低生产成本。
具体实施方式
下面将结合实施例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的一部分实施例，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作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。
在含稀土不锈钢钢液浇铸时，传统改善连铸顺行的方法诸如改变浸入式水口结构及成分、添加钙处理工艺、吹氩搅拌等方法效果有限，且脉冲电场处理方法对不同稀土含量的钢液浇铸的浸入式水口堵塞改善效果不稳定。本发明提出一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法。
根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；
S3：根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束，停止施加脉冲电场。
优选的，所述步骤S1中，浸入式水口的材质为铝碳质、铝硅锆碳质、铝锆碳质中的一种。
优选的，所述步骤S2中，钢液中稀土元素含量为100~500ppm。
优选的，所述步骤S2中，稀土元素为镧、铈、钕、钇中的一种或多种。
优选的，所述步骤S2中，脉冲电压为10~100V，脉冲电流为20~500A，脉冲频率为1000~100000Hz。
进一步优选的，所述步骤S2中，根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，具体为：
钢液中稀土元素含量为100~200ppm时，脉冲电压为10~20V，脉冲电流为20~100A，脉冲频率为1000~5000Hz；
钢液中稀土元素含量为200~300ppm时，脉冲电压为20~40V，脉冲电流为60~140A，脉冲频率为5000~10000Hz；
钢液中稀土元素含量为300~400ppm，脉冲电压为40~60V，脉冲电流为100~250A，脉冲频率为5000~40000Hz；
钢液中稀土元素含量为400~500ppm时，脉冲电压为60~100V，脉冲电流为200~500A，脉冲频率为10000~100000Hz。
优选的，所述步骤S3中，根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，具体为：
钢液中稀土元素含量为100~300ppm时，20min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加30~50%；35min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加40~80%；
钢液中稀土元素含量为300~400ppm时，25min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加20~40%，40min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加30~50%；
钢液中稀土元素含量为400~500ppm时，25min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加20%，40min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加至参数上限范围。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，浇铸钢种为316不锈钢，大包钢水80t，精炼后在大包内添加稀土合金，到达连铸平台后，大包稀土含量为180ppm；包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；脉冲电压为18V，脉冲电流为80A，脉冲频率为3000Hz。
S3：根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束，停止施加脉冲电场；浇铸第12min，塞棒棒位涨幅超过6mm，调整脉冲电压为24V，脉冲电流为110A，脉冲频率为4000Hz，之后塞棒棒位涨幅减缓，液位持续平稳；浇铸第25min，塞棒棒位涨幅超过8mm，调整电压为28V，电流强度为120A，频率为5000Hz；最终大包完全浇完，中间包无剩钢。
实施例2
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，浇铸钢种为253不锈钢，大包钢水100t，精炼后在大包内添加稀土合金，到达连铸平台后，大包稀土含量为250ppm；包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；脉冲电压为30V，脉冲电流为120A，脉冲频率为10000Hz。
S3：根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束，停止施加脉冲电场；浇铸第15min，塞棒棒位涨幅超过6mm，调整脉冲电压为40V，脉冲电流为160A，脉冲频率为13000Hz，之后塞棒棒位涨幅减缓，液位持续平稳；浇铸第22min，塞棒棒位涨幅超过8mm，调整电压为50V，电流强度为200A，频率为16000Hz；最终大包完全浇完，中间包无剩钢。
实施例3
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，浇铸钢种为304不锈钢，大包钢水80t，精炼后在大包内添加稀土合金，到达连铸平台后，大包稀土含量为330ppm；包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；脉冲电压为40V，脉冲电流为200A，脉冲频率为20000Hz。
S3：根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束，停止施加脉冲电场；浇铸第18min，塞棒棒位涨幅超过6mm，调整脉冲电压为50V，脉冲电流为250A，脉冲频率为24000Hz，之后塞棒棒位涨幅减缓，液位持续平稳；浇铸第29min，塞棒棒位涨幅超过8mm，调整电压为60V，电流强度为280A，频率为28000Hz；最终大包完全浇完，中间包无剩钢。
实施例4
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，浇铸钢种为253不锈钢，大包钢水90t，精炼后在大包内添加稀土合金，到达连铸平台后，大包稀土含量为380ppm；包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；脉冲电压为50V，脉冲电流为200A，脉冲频率为30000Hz。
S3：根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束，停止施加脉冲电场；浇铸第20min，塞棒棒位涨幅超过6mm，调整脉冲电压为65V，脉冲电流为250A，脉冲频率为36000Hz，之后塞棒棒位涨幅减缓，液位持续平稳；浇铸第33min，塞棒棒位涨幅超过8mm，调整电压为70V，电流强度为270A，频率为42000Hz；最终大包完全浇完，中间包无剩钢。
实施例5
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，浇铸钢种为253不锈钢，大包钢水80t，精炼后在大包内添加稀土合金，到达连铸平台后，大包稀土含量为460ppm；包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；脉冲电压为60V，脉冲电流为300A，脉冲频率为50000Hz。
S3：根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束，停止施加脉冲电场；浇铸第18min，塞棒棒位涨幅超过6mm，调整脉冲电压为72V，脉冲电流为360A，脉冲频率为60000Hz，之后塞棒棒位涨幅减缓，液位持续平稳；浇铸第36min，塞棒棒位涨幅超过8mm，调整电压为100V，电流强度为500A，频率为100000Hz；最终大包完全浇完，中间包无剩钢。
对比例1
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，浇铸钢种为316不锈钢，大包钢水80t，精炼后在大包内添加稀土合金，到达连铸平台后，大包稀土含量为180ppm；包括如下步骤：
待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场，脉冲电压为10V，脉冲电流为10A，脉冲频率为500Hz。
本对比例不根据稀土元素含量设定脉冲参数，也未根据塞棒棒位变化调整脉冲参数，浇铸初期塞棒波动大，最终大包钢液未完全浇完，且中间包剩钢10t。
对比例2
一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，浇铸钢种为316不锈钢，大包钢水80t，精炼后在大包内添加稀土合金，到达连铸平台后，大包稀土含量为180ppm；包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；脉冲电压为18V，脉冲电流为80A，脉冲频率为3000Hz，直至连铸结束。
本对比例根据稀土元素含量设定脉冲参数，但未根据塞棒棒位变化调整脉冲参数，最终大包钢液未完全浇完，且中间包剩钢4t。
由上述实施例和对比例可以看出，本发明根据钢液的稀土元素含量的不同，设置相应的初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；同时，根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束。本发明的方法可以稳定改善不同稀土含量钢液浇铸时浸入式水口的堵塞情况，改善含稀土不锈钢浇铸顺行，提高生产效率，降低生产成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：待钢液从浸入式水口进入结晶器凝固成铸坯，连铸拉速稳定后，对中间包内钢液施加脉冲电场；
S2：根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率；钢液中稀土元素含量为100~500ppm；脉冲电压为10~100V，脉冲电流为20~500A，脉冲频率为1000~100000Hz；根据钢液的稀土元素含量，设置初始脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，具体为：
钢液中稀土元素含量为100~200ppm时，脉冲电压为10~20V，脉冲电流为20~100A，脉冲频率为1000~5000Hz；
钢液中稀土元素含量为200~300ppm时，脉冲电压为20~40V，脉冲电流为60~140A，脉冲频率为5000~10000Hz；
钢液中稀土元素含量为300~400ppm，脉冲电压为40~60V，脉冲电流为100~250A，脉冲频率为5000~40000Hz；
钢液中稀土元素含量为400~500ppm时，脉冲电压为60~100V，脉冲电流为200~500A，脉冲频率为10000~100000Hz；
S3：根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，直至连铸结束，停止施加脉冲电场；
根据连铸过程中塞棒棒位变化情况，实时调整脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率，具体为：
钢液中稀土元素含量为100~300ppm时，20min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加30~50%；35min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加40~80%；
钢液中稀土元素含量为300~400ppm时，25min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加20~40%，40min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加30~50%；
钢液中稀土元素含量为400~500ppm时，25min内塞棒棒位涨幅超过6mm时，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加20%，40min内塞棒棒位涨幅超过8mm，脉冲电压、脉冲电流和脉冲频率均增加至参数上限范围。
2.根据权利要求1所述的利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，其特征在于，所述步骤S1中，浸入式水口的材质为铝碳质、铝硅锆碳质、铝锆碳质中的一种。
3.根据权利要求1所述的利用脉冲电流改善含稀土不锈钢浇铸顺行的方法，其特征在于，所述步骤S2中，稀土元素为镧、铈、钕、钇中的一种或多种。
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Citations (9)
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2024
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