[發(fā)明專利]控制連鑄坯表層凝固組織的二次冷卻方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010259985.1
• 申請(qǐng)日: 2010-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN101912953A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洋;王文軍;姜中行;呂延春;王海寶;李戰(zhàn)軍;朱志遠(yuǎn);王玉龍;李景光;危耀環(huán);楊國(guó)偉;關(guān)春陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首鋼總公司
• 主分類號(hào): B22D11/22
• 分類號(hào): B22D11/22;B22D11/124
• 代理公司: 首鋼總公司專利中心 11117
• 代理人: 史桂芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種連鑄坯表面冷卻方法，特別是有效控制連鑄板坯表面凝固組織的二次冷卻方法。有效的控制鑄坯表層凝固組織和析出物位置、分布狀態(tài)，改善了鋼的高溫塑性，有助于消除鑄坯裂紋缺陷。

背景技術(shù)

連鑄坯的表面裂紋一直是冶金界的重點(diǎn)和難點(diǎn)，以角橫裂紋和表面橫裂紋為例，多年來(lái)學(xué)者進(jìn)行了大量卓有成效的研究工作但均未能徹底解決。鑄坯橫裂紋產(chǎn)生的機(jī)理基本得到共識(shí)：在連鑄的應(yīng)變速率下，鋼在凝固過(guò)程中存在二個(gè)低塑性區(qū)間，與表面裂紋密切相關(guān)的是低溫塑性區(qū)900-700℃，因?yàn)殍T坯在低溫塑性區(qū)內(nèi)進(jìn)行彎曲-矯直致使鑄坯開裂。鋼在此溫度范圍內(nèi)顯現(xiàn)低塑性的根源有兩方面，一方面是由于該溫度處于奧氏體的低溫側(cè)，大量的析出物在奧氏體晶間析出使鋼晶界脆化。另一方面，先共析鐵素體薄膜強(qiáng)度很低，僅有基體強(qiáng)度月1/4，應(yīng)力容易集中導(dǎo)致開裂。

目前解決鑄坯表面橫裂紋最為普遍的方式是減弱或者加強(qiáng)鑄坯二冷水量，是鑄坯表面溫度避開鋼的第三低塑性溫度區(qū)，實(shí)際應(yīng)用效果很有限，因?yàn)殍T坯角部為二維傳熱，冷卻較快，不可避開的進(jìn)入低塑性區(qū)，不能完全解決裂紋問(wèn)題。并且，現(xiàn)在大多數(shù)連鑄機(jī)的所設(shè)置鑄坯的二冷冷卻速度基本在0.5-2.5℃/S之間，鑄坯表層組織大體類似，常溫下組織為鐵素體+珠光體，晶粒尺寸為100～500um。通過(guò)控制析出物和凝固組織來(lái)提高鋼的高溫塑性的研究極少，日本住友金屬kato博士曾經(jīng)在試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)小鑄機(jī)上研究過(guò)相關(guān)機(jī)理，但是具體的工藝參數(shù)、控制方法以及工業(yè)生產(chǎn)的效果均無(wú)報(bào)道。

針對(duì)控制鑄坯表面裂紋的相關(guān)專利極少，如：

“專利號(hào)：200710048925.3”的專利介紹了關(guān)于控制含釩高氮鑄坯表面裂紋缺陷的方式，他是通過(guò)調(diào)整結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)、提高拉速、減弱二次冷卻的方式來(lái)控制板坯角橫裂紋缺陷。

“專利號(hào)：200520113359.6”的專利介紹了通過(guò)改造結(jié)晶器水槽位置和距來(lái)減輕鑄坯表面縱裂紋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種有效的控制鑄坯表層組織的二冷冷卻方法，使鑄坯表層組織晶粒細(xì)小，析出物大多包裹在晶粒內(nèi)部，改善鋼的高溫延塑性。

本發(fā)明可以應(yīng)用在國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)直弧型連鑄機(jī)上，過(guò)程控制參數(shù)具有通用性和普遍適用性。

本發(fā)明涉及一種有效的控制鑄坯表層組織的二冷冷卻方法，連鑄板坯出結(jié)晶器后，在鑄機(jī)垂直段以3～10℃/S冷速冷卻，冷卻時(shí)間為50～160S，在此時(shí)間對(duì)應(yīng)的冷卻區(qū)段內(nèi)二冷水量增大為原來(lái)水量的2～5倍，即寬面水量為260～600L/min，窄面水量為50～125L/min。以上在鑄機(jī)垂直段的強(qiáng)冷方式結(jié)束后在之后的冷卻區(qū)段采用0.55～0.8L/kg比水量的二冷冷卻方式。

本發(fā)明通過(guò)上述連鑄二冷方式的設(shè)置，鑄坯表層組織致密、晶粒尺寸為10～100um，晶界析出物較少且均勻，高溫下原奧氏體晶界不明顯，通過(guò)對(duì)鋼的高溫塑性測(cè)試發(fā)生鋼的塑性明顯改善。塑性的改善使鑄坯能夠抵抗連鑄過(guò)程的彎曲-矯直應(yīng)變，降低裂紋敏感性，有助于避免鑄坯裂紋。

具體實(shí)施方式

實(shí)例1：

國(guó)內(nèi)某廠在澆注220mm規(guī)格厚板坯的時(shí)候，鑄坯內(nèi)弧東西側(cè)邊部出現(xiàn)橫裂紋，采用本發(fā)明重新制定二冷冷卻方式。

鋼種為Q345R，斷面尺寸為1800mm×220mm，結(jié)晶器浸入水口插入深度為150mm、水口角度為15℃，拉速為1.02m/min。二冷設(shè)置為：鑄坯出結(jié)晶器后，在鑄機(jī)垂直段采用強(qiáng)冷方式，寬面水量增加2.2倍，水量為280L/min，窄面水量增加2.3倍，水量為78L/min，冷卻速度為5.5℃/S，運(yùn)行時(shí)間為60S。隨后采用0.65L/kg比水量量水表澆注。

對(duì)下線鑄坯進(jìn)行檢驗(yàn)，鑄坯表面組織致密，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷。

實(shí)例2：

國(guó)內(nèi)某廠在澆注220mm規(guī)格厚板坯的時(shí)候，鑄坯內(nèi)弧寬度方向1/4位置出現(xiàn)橫裂紋，采用本發(fā)明重新制定二冷冷卻方式。

鋼種為Q345-Z25，斷面尺寸為2000mm×250mm，結(jié)晶器浸入水口插入深度為155mm、水口角度為15℃，拉速為1.0m/min。二冷設(shè)置為：鑄坯出結(jié)晶器后，在鑄機(jī)垂直段采用強(qiáng)冷方式，寬面水量增加3倍，水量為381L/min，窄面水量增加2.6倍，水量為88L/min，冷卻速度為6.7℃/S，運(yùn)行時(shí)間為60S。隨后采用0.6L/kg比水量水表澆注。

對(duì)下線鑄坯進(jìn)行檢驗(yàn)，鑄坯表面組織致密，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷。

實(shí)例3：

國(guó)內(nèi)某廠在澆注250mm規(guī)格厚板坯的時(shí)候，鑄坯內(nèi)弧寬度方向距離邊部300～500mm位置出現(xiàn)橫裂紋，采用本發(fā)明重新制定二冷冷卻方式。