[發(fā)明專(zhuān)利]一種控制方圓坯框形偏析的連鑄生產(chǎn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310345612.3
• 申請(qǐng)日: 2023-04-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116352041A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅森;楊宇威;朱苗勇;王衛(wèi)領(lǐng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22D11/22
• 分類(lèi)號(hào): B22D11/22;B22D11/115;G06F30/20;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

本發(fā)明提供一種控制方圓坯框形偏析的連鑄生產(chǎn)方法，涉及煉鋼?連鑄技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)在方圓坯連鑄機(jī)的二冷區(qū)扇形段設(shè)置二冷區(qū)電磁攪拌器，將鋼液從方圓坯連鑄機(jī)的中間包經(jīng)過(guò)浸入式水口流入結(jié)晶器；鋼液依次經(jīng)過(guò)結(jié)晶器、二冷區(qū)足輥段、二冷區(qū)扇形段、二冷區(qū)矯直段進(jìn)行不斷冷卻凝固，直至完全凝固；通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)模型，獲得CET轉(zhuǎn)變位置與電磁力強(qiáng)度，從而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，獲得優(yōu)質(zhì)連鑄坯。能夠準(zhǔn)確捕捉連鑄坯CET轉(zhuǎn)變位置并精準(zhǔn)把控電磁攪拌強(qiáng)度，從而在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中消除框形偏析，最大限度的改善板坯的內(nèi)部質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煉鋼-連鑄技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種控制方圓坯框形偏析的連鑄生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展和工業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)速度不斷加快，鋼鐵的需求量和生產(chǎn)量呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)。連鑄方圓坯產(chǎn)品正廣泛用于日常生活、交通運(yùn)輸以機(jī)械制造等各種領(lǐng)域。隨制造設(shè)備不斷面向優(yōu)質(zhì)化、高端化等方向發(fā)展，連鑄方圓坯產(chǎn)品也向著均質(zhì)化及高性能邁進(jìn)。因此，連鑄方圓坯的框形偏析缺陷也越發(fā)明顯。

目前，連鑄方圓坯的框形偏析或者是類(lèi)框形偏析是在二冷區(qū)急速冷卻工況下發(fā)生柱狀晶-等軸晶轉(zhuǎn)變(CET轉(zhuǎn)變)形成的。主要原因是：在二冷區(qū)急冷下，柱狀晶組織由鑄坯表面向液芯內(nèi)部生長(zhǎng)，而等軸晶狀組織是在鋼液內(nèi)部隨機(jī)形核生長(zhǎng)，二者都需要滿(mǎn)足過(guò)冷度條件。因此，等軸晶相與柱狀晶相生長(zhǎng)速率的差異就會(huì)導(dǎo)致不同位置凝固組織形貌的不同。在等軸晶與柱狀晶競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)關(guān)系中，隨著CET轉(zhuǎn)變的不斷進(jìn)行，凝固前沿等軸晶生長(zhǎng)區(qū)域范圍與生長(zhǎng)速度不斷加劇且逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致了等軸晶在柱狀晶生長(zhǎng)前沿大量堆積。當(dāng)?shù)容S晶率達(dá)到一定程度時(shí)，徹底阻礙了柱狀晶的繼續(xù)生長(zhǎng)，從而完成了CET轉(zhuǎn)變的過(guò)程。與此同時(shí)，凝固組織形貌的轉(zhuǎn)變就會(huì)導(dǎo)致溶質(zhì)元素輸運(yùn)的變化。隨著凝固的繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)進(jìn)入CET轉(zhuǎn)變位置后，等軸晶開(kāi)始大量出現(xiàn)在柱狀晶凝固生長(zhǎng)前沿，而在柱狀晶尖端富集的溶質(zhì)元素開(kāi)始變得難以向外擴(kuò)散，使得溶質(zhì)元素在CET轉(zhuǎn)變區(qū)域大量富集形成框形偏析。

當(dāng)前，為消除連鑄坯框形偏析多采用熱處理手段(高溫退火)。一般消除過(guò)程為：先依據(jù)連鑄坯的斷面尺寸、鋼種及框形偏析的偏析位置、偏析程度等參數(shù)；再確定高溫退火所用的溫度、保溫和冷卻時(shí)長(zhǎng)等工藝參數(shù)。但這種工藝仍有以下幾點(diǎn)不足：

(1)金屬熱處理手段雖然可以消除框形偏析，但經(jīng)常會(huì)由于加熱或者冷卻不當(dāng)，出現(xiàn)過(guò)燒、黑脆等產(chǎn)品缺陷；

(2)金屬熱處理是在連鑄坯產(chǎn)品生產(chǎn)后對(duì)其處理，無(wú)法從根源上解決框形偏析。

(3)金屬熱處理通過(guò)高溫，保溫及冷卻一套方法優(yōu)化連鑄坯質(zhì)量，但容易導(dǎo)致能耗浪費(fèi)。

電磁冶金技術(shù)利用電磁場(chǎng)的熱效應(yīng)以及力效應(yīng)等實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金過(guò)程中能量傳輸和流體流動(dòng)的控制，從而達(dá)到優(yōu)化冶金過(guò)程，改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和性能的目的。電磁攪拌技術(shù)因其在連鑄操作穩(wěn)定，提高金屬收得率，改善連鑄坯質(zhì)量，增加等軸晶率和減少偏析等方面具有不可替代的作用，而成為連鑄過(guò)程中最為關(guān)鍵技術(shù)。其中，二冷區(qū)電磁攪拌可以通過(guò)電磁力控制鑄坯液相穴內(nèi)鋼水強(qiáng)流動(dòng)，沖刷CET轉(zhuǎn)變區(qū)域，促進(jìn)溶質(zhì)擴(kuò)散與夾雜物消除，擴(kuò)大鑄坯的等軸晶區(qū)，消除框形偏析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高品種鋼材的目的。但是，目前在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)行的二冷區(qū)電磁攪拌器仍有以下幾點(diǎn)不足：

(1)二冷區(qū)電磁攪拌器所產(chǎn)的電磁力的大小無(wú)法精準(zhǔn)與連鑄工藝參數(shù)相匹配(如斷面尺寸，浸入式水口結(jié)構(gòu)，二冷配水量等)。

(2)二冷區(qū)電磁攪拌器安裝位置的不適宜導(dǎo)致連鑄坯產(chǎn)生白亮帶和裂紋等缺陷。