[發明專利]一種結晶器喂含硼、鎂和稀土不銹鋼鋼帶提升鑄坯凝固質量的方法

有效

• 申請號: 202010927836.1
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112059132B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李花兵;姜周華;張樹才;耿一峰;臧喜民;馮浩;朱紅春
• 申請（專利權）人: 東北大學;遼寧科技大學
• 主分類號: B22D11/108
• 分類號: B22D11/108
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 任霜

本發明提供了一種結晶器喂含硼、鎂和稀土不銹鋼鋼帶提升鑄坯凝固質量的方法，涉及超級奧氏體不銹鋼連鑄生產技術領域。本發明以含硼、鎂和稀土元素的合金粉末作為中間層，將兩層超級奧氏體不銹鋼薄帶作為外層，制備得到含硼、鎂和稀土的不銹鋼鋼帶；連鑄過程向結晶器喂入一根或兩根所述含硼、鎂和稀土的不銹鋼鋼帶；采用設置有喂帶區的澆鑄水口，將所述含硼、鎂和稀土的不銹鋼鋼帶的端頭插入喂帶區，開啟振動裝置使鋼帶產生非正弦振動，將鋼帶喂入鋼液。本發明提供的方法能夠有效提高鑄坯純凈度、細化凝固組織并提高等軸晶比例，減輕中心元素偏析與析出，提升鑄坯高溫熱塑性和抗高溫氧化性能。

技術領域

本發明涉及超級奧氏體不銹鋼連鑄生產技術領域，具體涉及一種結晶器喂含硼、鎂和稀土不銹鋼鋼帶提升鑄坯凝固質量的方法。

背景技術

超級奧氏體不銹鋼具有優異的耐腐蝕性能和良好的綜合力學性能，被廣泛應用于石油化工、節能環保、海水淡化等諸多領域。然而，超級奧氏體不銹鋼是不銹鋼中制備技術要求最高、制造難度最大的一類品種，在制備過程中存在諸多瓶頸問題。在冶煉過程中，如若氧、硫含量控制不當會產生MnS等塑性夾雜和Al₂O₃等脆性夾雜，嚴重惡化熱加工性能、耐腐蝕性能和力學性能。在連鑄凝固過程，高達6～8％的Mo，使鑄坯中心Mo元素偏析與析出十分嚴重，惡化了鑄坯的熱加工性能。為了消除元素偏析與析出，需要在熱加工前進行長時間(12～24h)高溫(1250～1280℃)均質化處理，在均質化過程，晶粒極易快速長大，惡化熱加工性能。同時，高溫處理還會加劇鑄坯災難性氧化，顯著降低成材率。在熱加工過程，鋼中超過50％的合金含量，使得固溶強化作用顯著增強，變形抗力增大。同時，σ相等硬脆相析出敏感性顯著增強。因此，在晶粒長大、變形抗力增大和大量析出的共同影響下，超級奧氏體不銹鋼的熱塑性很差、熱加工區間很窄，軋制過程極易中心開裂和邊裂。因此，實現高純凈度冶煉、減輕元素偏析與析出、細化凝固組織、提高熱塑性和抗高溫氧化性能是成功制備高質量超級奧氏體不銹鋼的關鍵。

結晶器喂鋼帶技術是顯著提升鑄坯凝固質量的有效途徑之一，借助插入鋼帶熔化吸熱，快速降低鋼液過熱度和溫度場梯度，同時通過鋼帶振動擾動鋼液，破碎枝晶組織，增加晶粒生長的形核質點，提高等軸晶率，加速均勻溫度和成分，降低中心元素偏析與析出。

硼易偏聚于晶界，抑制S、P等雜質元素和析出相在晶界偏聚，從而起到了凈化與強化晶界作用；同時，硼的偏聚作用可細化晶粒，促進熱變形過程中動態再結晶發生，改善高溫熱塑性，拓寬熱加工窗口。在含Mo不銹鋼中會析出富Cr和Mo的含硼相，顯著影響析出相的形貌、尺寸及分布。因此，在高合金耐蝕不銹鋼和鎳基合金中，主要利用硼的特殊偏聚行為，改善其熱加工性能。

鎂與O、S具有很強的親和力，可以生成低密度的細小夾雜物，易上浮排除，起到凈化鋼液的作用。鎂也可將團簇狀Al₂O₃夾雜物變性為細小彌散的MgO-Al₂O₃，起到釘扎作用，細化凝固組織；同時，鎂元素易偏聚于晶界，抑制S、P等元素在晶界偏聚，從而凈化與強化晶界。

稀土具有凈化鋼液、變性夾雜物、細化凝固組織、減輕偏析、強化晶界的作用。稀土與鋼液中O、S等元素反應形成高熔點稀土化合物上浮排除，從而實現凈化鋼液和變性夾雜物的作用。高熔點稀土化合物，在鋼液凝固前沿析出作為非均質形核核心，可細化凝固組織和減輕偏析；同時，稀土元素易偏聚于晶界降低界面能，抑制S、P及低熔點雜夾在晶界的偏析，起到凈化與強化晶界、細化晶粒的作用；此外，稀土還具有一定的微合金化作用，可顯著提高鋼的強韌性、抗高溫氧化性能和耐磨性，改善熱加工性能和耐蝕性等。