[發(fā)明專利]降低微合金鋼板坯角部橫裂紋的二次冷卻方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210348907.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN102861890A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 幸偉;馬春武;徐永斌;徐海倫;陳洪智;邵遠(yuǎn)敬;葉理德;袁德玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶南方工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B22D11/22
• 分類號(hào): B22D11/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬(wàn)榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種連鑄二次冷卻的方法，能有效控制微合金鋼板坯表面角部橫裂紋的發(fā)生，屬于連鑄技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋼中加入微合金元素，如釩、鈦、鈮等，可在基體中產(chǎn)生固溶、偏聚和沉淀作用，通過(guò)晶粒細(xì)化、析出強(qiáng)化、再結(jié)晶控制等提高鋼的強(qiáng)度及韌性，已廣泛地應(yīng)用于各類鋼鐵產(chǎn)品，微合金化作用還可以通過(guò)第二相的析出而影響鋼的顯微結(jié)構(gòu)。但是，若控制不好，AlN和Nb、Ti、V的碳氮化物大量在晶界析出，會(huì)促使鋼的塑性降低，易產(chǎn)生表面橫裂紋。

鑄坯表面橫裂紋一般產(chǎn)生在窄面邊部與角部，垂直于澆注方向，常常出現(xiàn)在振痕底部。產(chǎn)生角部橫裂紋的主要原因是鑄坯在凝固過(guò)程中，結(jié)晶器、夾輥等設(shè)備問(wèn)題或鋼水靜壓力、不對(duì)中和彎曲與矯直等產(chǎn)生的應(yīng)力引起的。

傳統(tǒng)的鑄坯表面橫裂紋控制措施主要是采取“熱行法”或“冷行法”使鑄坯表層溫度在矯直前避開低塑性溫度區(qū)范圍，從而減少角部裂紋的發(fā)生。但讓鑄坯表面溫度在彎曲或矯直時(shí)避開低塑性溫度區(qū)并不足以防止表面橫裂紋產(chǎn)生。這是由于板坯寬度方向上溫度分布是不均勻的，尤其是角部，受到來(lái)自窄面與寬面的二維傳熱，角部溫度不可避免地會(huì)處于低塑性溫度區(qū)。

隨著生產(chǎn)率的提高與熱送熱軋率增加的要求，鑄坯角部橫裂紋成為影響連鑄生產(chǎn)順行的重要缺陷，防止鑄坯角部橫裂紋越來(lái)越被重視。

目前，消除鑄坯表面橫裂紋的最新技術(shù)是通過(guò)控制其鑄坯表層微觀組織，使其形成一層抗裂紋能力較強(qiáng)的組織，當(dāng)鑄坯被彎曲或矯直時(shí)，不容易產(chǎn)生裂紋。這種方法僅在國(guó)外少數(shù)幾家企業(yè)成功應(yīng)用，國(guó)內(nèi)尚無(wú)應(yīng)用實(shí)例。

鑄坯在連鑄二冷過(guò)程中，隨著鑄坯表面溫度下降，微合金元素的析出物在此過(guò)程中完成析出，同時(shí)冷卻過(guò)程中有奧氏體向鐵素體相變發(fā)生，當(dāng)適當(dāng)加大冷卻速度能使析出物在奧氏體晶內(nèi)析出且減少晶界的先共析鐵素體，細(xì)小彌散均勻分布于晶內(nèi)的第二相又成為鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)，可細(xì)化鐵素體組織，從而提高鑄坯的高溫力學(xué)性能。鑄坯凝固后的熱歷程是影響和決定鑄坯表層微觀組織及第二相析出物分布的關(guān)鍵因素。

在連鑄過(guò)程中，鑄坯表面微觀組織的控制很大程度上受冷卻速度影響，如何對(duì)二冷的冷卻模式進(jìn)行優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒和控制鋼中的第二相粒子行為，是降低裂紋敏感性，減少角部裂紋的關(guān)鍵。

中國(guó)發(fā)明專利CN101912953A控制連鑄坯表層凝固組織的二次冷卻方法，通過(guò)在鑄機(jī)垂直段，采用增大原來(lái)水量的2~5倍對(duì)鑄坯進(jìn)行強(qiáng)冷，控制析出物和凝固組織來(lái)控制鑄坯表層凝固組織。但其在垂直段冷卻強(qiáng)度過(guò)大，鑄坯溫度過(guò)低，而當(dāng)鑄坯經(jīng)過(guò)彎曲段和矯直段時(shí)，會(huì)因塑性降低而產(chǎn)生裂紋。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種降低微合金鋼板坯角部橫裂紋的二次冷卻方法，操作簡(jiǎn)單，可有效降低鑄坯表面橫裂紋的發(fā)生。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

降低微合金鋼板坯角部橫裂紋的二次冷卻方法，其特征在于：在鑄坯出結(jié)晶器后經(jīng)過(guò)垂直段時(shí)，前期通過(guò)控制二次冷卻的冷卻速度使鑄坯冷卻溫度達(dá)到γ→α轉(zhuǎn)變開始溫度，采用強(qiáng)冷卻使大量的微合金元素來(lái)不及擴(kuò)散而彌散分布于奧氏體晶粒內(nèi)部，得到細(xì)小彌散分布的第二相顆粒，第二相顆粒均勻分布于晶內(nèi)成為鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)，鑄坯表面鐵素體細(xì)小彌散；

后期減小鑄坯冷卻水量，利用鑄坯凝固潛熱使鑄坯回?zé)釡厣刂苹販厮俣龋硅T坯出垂直段時(shí)，達(dá)到奧氏體相變溫度以上；回溫過(guò)程中，鋼中的組織發(fā)生α→γ轉(zhuǎn)變，奧氏體晶粒來(lái)不及長(zhǎng)大，晶粒較細(xì)，同時(shí)，回?zé)釡囟鹊陀谖⒑辖鹪氐墓倘軠囟龋⒑辖鹪睾茈y回溶，且由于回溫過(guò)程十分短暫，析出物也來(lái)不及聚合長(zhǎng)大；

整個(gè)過(guò)程經(jīng)過(guò)γ→α→γ轉(zhuǎn)變，使最后的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物晶粒更細(xì)小；

鑄坯離開垂直段后，進(jìn)入隨后的二次冷卻區(qū)時(shí)采用緩慢冷卻模式。

按上述技術(shù)方案，所述的γ→α轉(zhuǎn)變開始溫度為當(dāng)前冷卻速度下的奧氏體開始向鐵素體轉(zhuǎn)變時(shí)的臨界溫度；所述奧氏體相變溫度為當(dāng)前回溫速度下由鐵素體開始向奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度；該兩溫度均根據(jù)不同鋼種由實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出。

按上述技術(shù)方案，所述的冷卻速度及回溫速度，根據(jù)出結(jié)晶器時(shí)的鑄坯角部溫度及相變溫度設(shè)定；所述的冷卻速度設(shè)定方式為：基于鑄機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝條件建立凝固傳熱方程和仿真模型，根據(jù)凝固傳熱方程和仿真模型計(jì)算出該冷卻速度下鑄坯二次冷卻所需的冷卻水量，通過(guò)控制鑄坯二次冷卻的冷卻水量及噴水模式來(lái)設(shè)定冷卻速度。

按上述技術(shù)方案，所述冷卻速度為3~8℃/s，回溫速度1~10℃/s。