[發(fā)明專利]一種裂紋敏感鋼連鑄坯的生產(chǎn)方法和裝置及超聲波的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110351931.6
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113198992B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬菲;蔣躍東;張劍君;劉剛;彭著剛;劉孟;陳子宏;魏從艷;葉飛
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16;B22D11/053
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發(fā)明特別涉及一種裂紋敏感鋼連鑄坯的生產(chǎn)方法和裝置及超聲波的應(yīng)用，屬于鋼材制備技術(shù)領(lǐng)域，方法包括：將鋼液排入連鑄結(jié)晶器進(jìn)行連鑄，獲得連鑄坯，其中，在鋼液進(jìn)入結(jié)晶器后，對鋼液進(jìn)行超聲波處理，所述超聲波處理的超聲功率為≤2000W，所述超聲波處理的超聲頻率為2×10⁴Hz?2×10⁵Hz，用以確保裂紋敏感鋼達(dá)到產(chǎn)生空化效應(yīng)的臨界閾值；在不污染鋼液的條件下利用超聲波技術(shù)，改善連鑄坯殼中組織，提高連鑄坯強度，減少裂紋敏感性對坯殼的影響，優(yōu)化產(chǎn)品性能的質(zhì)量要求，提高連鑄生產(chǎn)效率，降低連鑄坯裂紋，并可增加連鑄坯細(xì)小等軸晶的比率，提高連鑄坯組織均勻性的要求、降低企業(yè)生產(chǎn)成本、提高市場競爭力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼材制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種裂紋敏感鋼連鑄坯的生產(chǎn)方法和裝置及超聲波的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，裂紋敏感鋼的比率逐漸增加，影響了鑄坯質(zhì)量，增加了生產(chǎn)成本；包晶鋼（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.09～0.53％之間）是主要的裂紋敏感鋼之一，在澆鑄過程中會發(fā)生包晶反應(yīng)，伴隨著δFe→γFe轉(zhuǎn)變會使得初生坯殼產(chǎn)生大約0.4%的體積收縮。導(dǎo)致初生坯殼厚度不均勻，一旦坯殼厚度不均，就會在最薄弱處形成應(yīng)力集中而引發(fā)裂紋。同時，還有一部分微合金化鋼，鋼中含有較多的Nb、Al、N、Cu等合金，對連鑄坯的裂紋敏感性產(chǎn)生影響。另外，連鑄過程中都存在兩個脆性區(qū)，即凝固脆性區(qū)(Tm～1350℃，Tm —鋼液理論結(jié)晶溫度)和低溫脆化區(qū)(600℃～900℃)。凝固脆性區(qū)使鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂紋，低溫脆化區(qū)使鑄坯產(chǎn)生表面裂紋。

影響裂紋形成的工藝因素有幾個以下方面：鑄坯的斷面尺寸、結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)和其工作表面狀況、澆注鋼種的化學(xué)成份、冶煉工藝條件、鑄機澆鑄條件。連鑄坯裂紋可出現(xiàn)在連鑄坯寬面和窄面，多數(shù)見于角部，垂直于拉坯方向，見圖1和圖2。為解決裂紋敏感鋼的表面裂紋問題，鋼鐵生產(chǎn)廠在系統(tǒng)工藝改進(jìn)上做了大量工作。

如中國發(fā)明專利申請：CN201610343294.7一種常規(guī)板坯連鑄機生產(chǎn)低合金包晶鋼的方法其工藝流程為：脫碳轉(zhuǎn)爐冶煉→LF爐精煉→連鑄。通過對常規(guī)連鑄機連鑄流程工藝的調(diào)整，消除了在澆注包晶鋼時的鋼液液位波動大的現(xiàn)象，明顯減輕了鑄坯震痕深度，消除了鑄坯表面的裂紋和凹陷，實現(xiàn)了常規(guī)連鑄機批量生產(chǎn)無缺陷的低合金包晶鋼，為生產(chǎn)性能穩(wěn)定的低合金高強鋼提供優(yōu)質(zhì)原料。

目前，市場競爭日趨白日化，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。因此，如何更好地控制裂紋敏感鋼在連鑄過程中減少連鑄坯裂紋，提高連鑄坯的質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，是鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)不得不面對的問題。

超聲波通常指的是頻率高于2×10⁴Hz的聲波。功率超聲處理是通過超聲能量對物質(zhì)的作用來改變或加速改變物質(zhì)的一些物理、化學(xué)和生物特性或狀態(tài)的技術(shù)。功率超聲學(xué)涉及的主要內(nèi)容包括大功率和高聲強超聲波的產(chǎn)生，聲能對物質(zhì)的作用機理和各種超聲處理技術(shù)應(yīng)用。超聲波在媒體中傳播基本作用是：（l）線性的交變振動作用，媒質(zhì)在一定頻率和聲強的超聲作用下作受迫振動。（2）大振幅聲波在媒質(zhì)中傳播時會形成鋸齒形波面的周期性激波，產(chǎn)生局部高溫高壓等一系列特殊反應(yīng)。基于這兩個基本特點，功率超聲波在媒質(zhì)中傳播時會產(chǎn)生空化效應(yīng)、聲流效應(yīng)、熱效應(yīng)等等。從其使用用途來分包括檢測超聲、功率超聲和醫(yī)學(xué)超聲。目前，在冶金領(lǐng)域主要用于去除液體內(nèi)的夾雜物，以及金屬在模鑄和軋制過程中細(xì)化組織，主要應(yīng)用在鋁合金（純Al、Al-Cu合金、Al-Si合金、Al-Ti合金等）和鎂合金的鑄錠過程中。