[發明專利]一種采用超聲波振動的連鑄結晶器生產高錳鋼的方法

有效

• 申請號: 201410286150.3
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104014754B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 王建軍;周俐;王海軍;常立忠;蒙李朋
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: B22D11/053
• 分類號: B22D11/053;C22C38/04;C22C38/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金技術領域，更具體地說，涉及一種采用超聲波振動的連鑄結晶器生產高錳鋼的方法。

背景技術

高錳鋼在生產過程中，一般都是采用連鑄設備得到鋼坯，以便于運輸和后續使用。結晶器是連鑄設備中一個重要的部件，被譽為連鑄機的“心臟”。連鑄過程中，鋼水在結晶器中初步凝固成型形成一定厚度的坯殼，同時保持鋼水(坯殼)與結晶器之間存在連續的相對運動，使從結晶器拉出來的鑄坯不僅具有一定的厚度，而且保證鑄坯在機械應力和熱應力的綜合作用下既不會被拉斷，也不會產生歪扭變形和裂紋等質量缺陷。因此結晶器的運行及設計結構參數對提高高錳鋼鑄坯質量至關重要。

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

關于超聲波振動應用于連鑄結晶器的技術方案已經公開，如中國專利申請號：201010251566.3，申請日：2010-08-05，發明創造名稱為：一種采用超聲波振動的連鑄結晶器裝置，該申請案公開了一種采用超聲波振動的連鑄結晶器裝置，該連鑄結晶器裝置包括中間包、結晶器、結晶器銅板、超聲波導波桿、換能器、超聲波電源，所述結晶器與中間包直接連接，在所述結晶器銅板的每個背面分別安裝超聲波導波桿，所述超聲波導波桿與換能器相連，換能器通過電纜和超聲波電源相連，在所述結晶器銅板四周設有冷卻水水箱，所述超聲波導波桿穿過冷卻水水箱與結晶器銅板垂直相連，所述超聲波導波桿的長度為采用的超聲波波長的整數倍或半波長的整數倍。該申請案是本發明專利發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手段：每平方米結晶器銅板上，超聲波高頻脈沖電源的輸出功率為：1000～10000W/m²，頻率為15～60KHz，該申請案中的技術方案是基于實驗室的實驗結論得出的，但是該申請案的技術方案在工業現場試驗發現其效果并不理想，尤其針對高錳鋼連鑄過程中，該技術方案無法達到預期的效果，該申請案引導連鑄技術人員在工藝控制上應該注意把握每平方米結晶器銅板上的輸出功率和頻率，但是本發明專利申請顛覆了這一設計思路。

此外，關于采用超聲波技術改善鑄坯凝固組織的技術方案也有類似公開，如中國專利申請號：200810023282.1，申請日：2008-04-07，發明創造名稱為：一種超聲波直接引入鋼液改善鋼質量的方法，該申請案的方法是：鋼樣在設定的溫度下熔化后，選用合適的超聲波工具頭，采用上部導入法將超聲波直接引入鋼液進行超聲處理。關于改善鑄坯凝固組織的技術方案還有中國專利申請號：200510039030.4，申請日：2005-04-25，發明創造名稱為：一種用于連鑄機控制鑄坯凝固結構的方法，該申請案公開了一種用于連鑄機控制鑄坯凝固結構的方法，在連鑄機的結晶器或中間包的鋼水中，插入一根電極，該電極通過電纜連接到高頻電源輸出的負極，高頻脈沖電源的正極用電纜連接到連鑄機的鋼結構基礎上，在連鑄機正常澆鑄時，合上高頻脈沖電源，將高頻脈沖電源的輸出電壓、電流、頻率調至一定值，高頻脈沖電場開始對連鑄坯的凝固組織進行處理。這兩個申請案都是近些年本發明專利發明人所在課題組研究的課題成果，但是如何在工業現場的連鑄過程中同時控制高錳鋼鑄坯表面形成的振痕及鑄坯凝固組織，這是困擾發明人多年的技術難題，也是困擾超聲波技術應用于連鑄工序的重大難題。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有技術中高錳鋼在連鑄時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的連鑄結晶器生產高錳鋼的方法，采用本發明的技術方案，不僅可以解決高錳鋼在工業現場連鑄過程中出現的鑄坯表面振痕，而且能夠改善鑄坯凝固組織。

2.技術方案