[發明專利]一種碳鋼、合金鋼的偏析、疏松改善裝置及工藝方法

有效

• 申請號: 201710673546.7
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107460288B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 雷洪;陳士富;趙巖
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21D1/40
• 分類號: C21D1/40;C21D1/26;C21D9/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發明公開了一種碳鋼、合金鋼的偏析、疏松改善裝置及工藝方法，用于實際工業生產中改善碳鋼、合金鋼鑄坯(或鑄錠)內部的偏析質量缺陷，屬于金屬材料、熱處理技術領域。包括緩冷坑、保溫蓋、可調式導電夾具、電纜、電源；通過電纜將可調式導電夾具與電源、鑄坯串聯連接。工藝方法為：將鑄坯分層交錯堆放于緩冷坑中；通過可調式導電夾具與鑄坯的端頭相連接；對鑄坯逐排通入電流進行均勻處理，鑄坯溫度較低時，通入電流進行加熱至均勻化退火溫度進行保溫；鑄坯溫度較高時，進行冷卻至均勻化退火溫度時，并通入電流對鑄坯進行保溫；保溫完成后，停止通入電流，冷卻，取出均勻化退火處理后的鑄坯。

技術領域

本發明涉及金屬材料，具體涉及一種碳鋼、合金鋼的偏析、疏松改善裝置及工藝方法。

背景技術

連鑄坯的質量對后續產品的生產及最終產品質量有重要影響，提升鋼鐵產品質量已成為企業提高行業競爭力的重要途徑。然而，鋼中各元素在凝固時分布不均勻導致了偏析的發生，偏析使鋼中成分差別增大，強度波動范圍增寬。偏析常常伴隨疏松發生，嚴重的偏析和疏松影響組織結構，使強度失常，因受力不均易使鋼材提前時效或完全不能使用。目前國內對高端鋼產品的生產仍存在很大的劣勢，鑄坯的偏析、疏松缺陷得不到有效改善。因此，對于鑄坯偏析、疏松的改善尤為重要。

現有的改善偏析、疏松的方法包括：控制鋼液成分和純凈度；結晶器電磁攪拌；二冷區電磁攪拌；凝固末端強冷；二冷制度優化；動態輕壓下技術。

由于鋼種和性能的要求，鋼中化學成分含量無法調整，因此改變鋼液成分的方法不太現實；電磁攪拌技術由于攪拌器安裝位置固定，無法實現動態調節，且不能根據實際連鑄工藝參數做到及時的調整，使用效果穩定性受多種因素影響，也增加連鑄生產成本；凝固末端強冷可能會帶來鑄坯裂紋等新的質量缺陷，實際操作中不易準確確定位置；連鑄坯必須在一定拉坯距離內完全凝固，因此鑄坯的冷卻強度不能無限度降低，且部分鋼種不能采用強冷，否則易產生裂紋等缺陷，因此通過二冷制度優化改善偏析、疏松的局限性較大；目前使用較為廣泛的是動態輕壓下技術，對鑄坯偏析、疏松改善較為明顯，但動態輕壓下技術應用的效果不夠穩定，且裝備及運行成本較高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種碳鋼、合金鋼的偏析、疏松改善裝置及工藝方法。本發明的技術方案如下：

一種碳鋼、合金鋼的偏析、疏松改善裝置，其特征在于：包括緩冷坑，鑄坯或鑄錠分層交錯堆放于緩冷坑中；鑄坯或鑄錠兩端分別與可調式導電夾具連接；所述可調式導電夾具上表面設置有導電板，所述導電板通過電纜與電源連接；所述可調式導電夾具內側設置有可以調整槽口大小的可調式卡槽，外側面設置有蛇形管。

為達到更好的冷卻效果，所述可調式導電夾具內設置導流槽，所述導流槽與蛇形管連通。

本發明還公開了利用上述裝置的一種碳鋼、合金鋼的偏析、疏松改善工藝方法，包括以下工藝步驟：

步驟一：將鑄坯或鑄錠分層交錯堆放于緩冷坑中，將可調式導電夾具分別與鑄坯或鑄錠的兩個端頭相連接；

步驟二：對鑄坯或鑄錠按鑄坯堆垛方向分批通入電流進行均勻處理，此步驟因鑄坯或鑄錠處理前溫度的不同而不同；

當鑄坯或鑄錠溫度較低時，通入電流進行加熱，碳鋼鑄坯或鑄錠加熱至均勻化退火溫度1100～1200℃，合金鋼鑄坯或合金鋼鑄錠加熱至均勻化退火溫度1200～1300℃，其中，電流密度為2～3A/mm²，電流類型為直流或低頻交流；

鑄坯或鑄錠溫度較高時，先對鑄坯或鑄錠進行冷卻至均勻化退火溫度，通入電流對鑄坯或鑄錠進行保溫，碳鋼鑄坯或鑄錠均勻化退火溫度為1100～1200℃，合金鋼鑄坯或合金鋼鑄錠均勻化退火溫度為1200～1300℃，其中，電流密度為1～2A/mm²，電流類型為直流或低頻交流；

步驟三：將鑄坯或鑄錠在上述均勻化退火溫度下進行保溫，保溫10～60h；