[發(fā)明專利]一種采用超聲波振動(dòng)的連鑄結(jié)晶器生產(chǎn)高錳鋼的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410286150.3
• 申請(qǐng)日: 2014-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN104014754B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建軍;周俐;王海軍;常立忠;蒙李朋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D11/053
• 分類號(hào): B22D11/053;C22C38/04;C22C38/12
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種采用超聲波振動(dòng)的連鑄結(jié)晶器生產(chǎn)高錳鋼的方法。

背景技術(shù)

高錳鋼在生產(chǎn)過(guò)程中，一般都是采用連鑄設(shè)備得到鋼坯，以便于運(yùn)輸和后續(xù)使用。結(jié)晶器是連鑄設(shè)備中一個(gè)重要的部件，被譽(yù)為連鑄機(jī)的“心臟”。連鑄過(guò)程中，鋼水在結(jié)晶器中初步凝固成型形成一定厚度的坯殼，同時(shí)保持鋼水(坯殼)與結(jié)晶器之間存在連續(xù)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使從結(jié)晶器拉出來(lái)的鑄坯不僅具有一定的厚度，而且保證鑄坯在機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合作用下既不會(huì)被拉斷，也不會(huì)產(chǎn)生歪扭變形和裂紋等質(zhì)量缺陷。因此結(jié)晶器的運(yùn)行及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)提高高錳鋼鑄坯質(zhì)量至關(guān)重要。

在高錳鋼連鑄生產(chǎn)時(shí)，結(jié)晶器一直在振動(dòng)，其目的是使結(jié)晶器內(nèi)壁獲得良好的潤(rùn)滑條件，減少鑄坯與結(jié)晶器內(nèi)壁之間的摩擦力又能防止鋼水與內(nèi)壁黏結(jié)，但由于結(jié)晶器的振動(dòng)，在鑄坯表面會(huì)形成明顯的振痕。振痕平均深達(dá)0.5mm，且振痕彎曲，有些鋼種鑄坯表面振痕深度達(dá)0.5～0.7mm。鑄坯表面形成振痕的原因是鑄坯在負(fù)滑移期間，向下振動(dòng)的速度大于拉坯速度時(shí)，彎月面會(huì)被保護(hù)渣中產(chǎn)生的正壓力推向鋼液中形成振痕。在正滑脫期間，當(dāng)初始凝固坯殼強(qiáng)度不大，保護(hù)渣中形成的負(fù)壓力和波動(dòng)鋼液的慣性力將坯殼推向結(jié)晶器內(nèi)壁，導(dǎo)致初始凝固坯殼彎曲或重疊，形成不帶鉤狀的振痕。當(dāng)初始凝固坯殼的厚度較大，強(qiáng)度高的時(shí)候，初始凝固坯殼不能推向結(jié)晶器內(nèi)壁，因此鋼液會(huì)覆蓋在彎月面上，形成一種帶鉤狀的振痕。有些鑄坯靠近角部區(qū)域出現(xiàn)縱向凹陷，最深處達(dá)到3.5～4.0mm，且凹陷部位有粘渣現(xiàn)象。不修改鑄坯表面的振痕谷底處常伴有肉眼可見(jiàn)微裂紋，微裂紋形成后在外部因素的作用下可導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展。

關(guān)于超聲波振動(dòng)應(yīng)用于連鑄結(jié)晶器的技術(shù)方案已經(jīng)公開，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01010251566.3，申請(qǐng)日：2010-08-05，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種采用超聲波振動(dòng)的連鑄結(jié)晶器裝置，該申請(qǐng)案公開了一種采用超聲波振動(dòng)的連鑄結(jié)晶器裝置，該連鑄結(jié)晶器裝置包括中間包、結(jié)晶器、結(jié)晶器銅板、超聲波導(dǎo)波桿、換能器、超聲波電源，所述結(jié)晶器與中間包直接連接，在所述結(jié)晶器銅板的每個(gè)背面分別安裝超聲波導(dǎo)波桿，所述超聲波導(dǎo)波桿與換能器相連，換能器通過(guò)電纜和超聲波電源相連，在所述結(jié)晶器銅板四周設(shè)有冷卻水水箱，所述超聲波導(dǎo)波桿穿過(guò)冷卻水水箱與結(jié)晶器銅板垂直相連，所述超聲波導(dǎo)波桿的長(zhǎng)度為采用的超聲波波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。該申請(qǐng)案是本發(fā)明專利發(fā)明人所在課題組研究的課題成果之一，其中公開了如下技術(shù)手段：每平方米結(jié)晶器銅板上，超聲波高頻脈沖電源的輸出功率為：1000～10000W/m²，頻率為15～60KHz，該申請(qǐng)案中的技術(shù)方案是基于實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出的，但是該申請(qǐng)案的技術(shù)方案在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其效果并不理想，尤其針對(duì)高錳鋼連鑄過(guò)程中，該技術(shù)方案無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果，該申請(qǐng)案引導(dǎo)連鑄技術(shù)人員在工藝控制上應(yīng)該注意把握每平方米結(jié)晶器銅板上的輸出功率和頻率，但是本發(fā)明專利申請(qǐng)顛覆了這一設(shè)計(jì)思路。

此外，關(guān)于采用超聲波技術(shù)改善鑄坯凝固組織的技術(shù)方案也有類似公開，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?00810023282.1，申請(qǐng)日：2008-04-07，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種超聲波直接引入鋼液改善鋼質(zhì)量的方法，該申請(qǐng)案的方法是：鋼樣在設(shè)定的溫度下熔化后，選用合適的超聲波工具頭，采用上部導(dǎo)入法將超聲波直接引入鋼液進(jìn)行超聲處理。關(guān)于改善鑄坯凝固組織的技術(shù)方案還有中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?00510039030.4，申請(qǐng)日：2005-04-25，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種用于連鑄機(jī)控制鑄坯凝固結(jié)構(gòu)的方法，該申請(qǐng)案公開了一種用于連鑄機(jī)控制鑄坯凝固結(jié)構(gòu)的方法，在連鑄機(jī)的結(jié)晶器或中間包的鋼水中，插入一根電極，該電極通過(guò)電纜連接到高頻電源輸出的負(fù)極，高頻脈沖電源的正極用電纜連接到連鑄機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在連鑄機(jī)正常澆鑄時(shí)，合上高頻脈沖電源，將高頻脈沖電源的輸出電壓、電流、頻率調(diào)至一定值，高頻脈沖電場(chǎng)開始對(duì)連鑄坯的凝固組織進(jìn)行處理。這兩個(gè)申請(qǐng)案都是近些年本發(fā)明專利發(fā)明人所在課題組研究的課題成果，但是如何在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的連鑄過(guò)程中同時(shí)控制高錳鋼鑄坯表面形成的振痕及鑄坯凝固組織，這是困擾發(fā)明人多年的技術(shù)難題，也是困擾超聲波技術(shù)應(yīng)用于連鑄工序的重大難題。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中高錳鋼在連鑄時(shí)鑄坯表面易形成明顯振痕的不足，提供了一種采用超聲波振動(dòng)的連鑄結(jié)晶器生產(chǎn)高錳鋼的方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不僅可以解決高錳鋼在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)連鑄過(guò)程中出現(xiàn)的鑄坯表面振痕，而且能夠改善鑄坯凝固組織。

2.技術(shù)方案