一種中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的生產(chǎn)方法。其技術方案是：向連鑄結(jié)晶器或錠模內(nèi)的中高碳高強度鋼水中喂入復合填料包芯線，喂入量為所述中高碳高強度鋼水的0.3～1.2wt％。喂入復合填料包芯線的速度Vband＝A×Vcasting×(Ttundish–Tliqudus)/Tliqudus，喂帶機的振動頻率為50～35000Hz。所述復合填料包芯線為鈍化的鐵砂和高熔點碳氮化物的混合物，其中，碳氮化物為復合填料包芯線的1～10wt％；高熔點碳氮化物為由Zr和Nb中的一種或兩種元素形成的碳氮化物。本發(fā)明工藝簡單、成本低廉和操作方便；所生產(chǎn)的中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的宏觀組織結(jié)構(gòu)得到了明顯改善，顯著弱化或者消除了化學元素的軸向/中心偏析和內(nèi)部裂紋，提高了軋制鋼板的塑韌性。
【專利說明】一種中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的生產(chǎn)方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑄造【技術領域】。尤其涉及一種中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的生產(chǎn)方 法。

【背景技術】
[0002] 結(jié)晶器和錠模是鑄造中非常關鍵的"心臟"部件，鋼水在結(jié)晶器和錠模內(nèi)的凝固過 程對鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量都有著決定性的影響。連鑄坯和初軋坯的軸向/中心偏析對 成品鋼的質(zhì)量有顯著影響。優(yōu)質(zhì)鋼材不斷增長的需求使得技術人員面臨如何降低連鑄坯和 初軋坯的軸向/中心偏析、生產(chǎn)出符合高要求高品質(zhì)連鑄鋼坯和初軋坯的難題。連鑄鋼坯 是在高達十幾米的高度擴展液相條件下形成，該條件會嚴重影響結(jié)構(gòu)和化學非均勻性的發(fā) 展。壓縮比〈3?4的厚板若存在軸向不均勻性，會對質(zhì)量指數(shù)產(chǎn)生主導性影響：首先降低 了軋制品Z方向的機械性能，在某些情況下導致軸向裂紋和超聲波缺陷的形成；對于耐蝕 鋼來說，除了必需的機械性能，HIC檢測指數(shù)對金屬制品的使用性能亦具有支配性影響。氫 致裂紋主要是由化學元素軸向偏析導致，氫致裂紋抗力是根據(jù)表征氫致裂紋的指數(shù)一裂紋 的長度率（CLR)、寬度率（CTR)和敏感率（CSR)進行評定的。裂紋的長度率（CLR)、寬度率 (CTR)和敏感率（CSR)遵循以下關系：偏析的程度越低，抗氫致開裂的水平就越高；連鑄鋼 坯軸向和中心偏析以及內(nèi)部裂紋的發(fā)展主要由連鑄鋼坯的宏觀組織結(jié)構(gòu)確定的，特別是由 樹枝狀結(jié)晶區(qū)域的發(fā)展程度及其彌散度來確定的。
[0003] 確保形成具有改進性能的彌散晶狀結(jié)構(gòu)鋼的重要條件是降低鑄造過程中鋼水的 過熱度，過熱度是熔體溫度和液相線溫度之差。不存在熔體過熱時，發(fā)展成不同方向的樹枝 狀晶體，并形成球狀晶體區(qū)。在隨后將鑄件毛坯加工成成品的過程中，已形成的彌散性的澆 鑄結(jié)構(gòu)在很大程度上保留了下來。
[0004] 相對于傳統(tǒng)模鑄工藝，連鑄工藝是一項重大的技術進步，但與生俱來的產(chǎn)品 缺陷如等軸晶率低、中心偏析、中心疏松和中心裂紋等制約連鑄產(chǎn)品的質(zhì)量。如"一 種板坯連鑄輕壓下位置的控制方法"（CN200510028601. 4)和"水平連鑄電磁攪拌技 術"（CN200510032537. 7)雖采用優(yōu)化配水、輕壓下和電磁攪拌等技術可以部分改善鑄坯質(zhì) 量，但這些措施投資大，對于煉鋼和連鑄的穩(wěn)定運行要求高、控制模型復雜和影響因素多。 同時由于上述兩種技術受鋼種化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)（wt% )和工藝參數(shù)（鋼水溫度、拉 速、冷卻水和連鑄機狀態(tài)等）的影響大，故對于鑄坯組織的均勻性難于控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單、成本低廉和操作方便 的中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的生產(chǎn)方法；用該方法生產(chǎn)的中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯 的宏觀組織結(jié)構(gòu)能得到明顯改善，能顯著弱化或消除化學元素的軸向/中心偏析和內(nèi)部裂 紋，能提高軋制鋼板的塑韌性，能提高工程結(jié)構(gòu)用鋼和耐蝕鋼的HIC檢測合格率。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：向連鑄結(jié)晶器或錠模內(nèi)的中高碳高 強度鋼水中喂入復合填料包芯線，復合填料包芯線的喂入量為所述中高碳高強度鋼水的 0. 3 ?I. 2wt%。
[0007] 喂入復合填料包芯線的喂帶機的振動頻率為50?35000Hz;喂入復合填料包芯線 的速度Vband
[0008]Vband=AXV casting^(Ttundish^liqudus^/^liqudus (I)
[0009] 式⑴中：A為過熱度調(diào)節(jié)系數(shù)，A為3?30;
[0010] Veasting為連鑄機或者模鑄的澆鑄速度，m/min;
[0011] Ttundish為中間包溫度，C;
[0012]Tliqudus為所澆鑄鋼種的液相線溫度，°C ;
[0013] (TtumJish_Tlitiudus)為過熱度，C〇
[0014] 所述復合填料包芯線為鈍化的鐵砂和高熔點碳氮化物的混合物，其中，碳氮化物 為復合填料包芯線的1?IOwt% ;高熔點碳氮化物為由Zr和Nb中的一種或兩種元素形成 的碳氮化物。
[0015] 由于采用上述技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下積極效果：
[0016] 本發(fā)明采用自耗宏觀冷源的鑄造技術，解決了降低熔體過熱的問題，相應地得到 均勻的宏觀組織結(jié)構(gòu)，即通過只降低鋼坯連鑄機結(jié)晶器或者錠模內(nèi)液態(tài)鋼水過熱度的方 式，得到等軸的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，顯著改善了鑄坯宏觀和微觀組織結(jié)構(gòu)。
[0017] 本發(fā)明將復合填料包芯線喂入結(jié)晶器鋼水中，借助復合填料包芯線的融化吸熱降 低了結(jié)晶器或錠模內(nèi)鋼水的過熱度，改善了鋼水的結(jié)晶過程，使由鑄坯表面向中心的結(jié)晶 過程變?yōu)樵跀嗝鎺缀跬瑫r進行的結(jié)晶過程，故本發(fā)明工藝簡單、成本低廉和操作方便。
[0018] 本發(fā)明顯著的特點在于：在保證不干擾彎月面結(jié)晶的條件下喂入適量的復合填料 包芯線，復合填料包芯線的喂入速度Vband=AXVeastingX(Ttundish-TliqudJ/Tliqudus，其中的A 為過熱度調(diào)節(jié)系數(shù)，過熱度調(diào)節(jié)系數(shù)A與連鑄機結(jié)晶器尺寸和所澆鑄鋼種化學成分有關。 喂入復合填料包芯線的速度Vband的確定滿足了兩個條件：一是喂入復合填料包芯線后形成 了必需數(shù)量的結(jié)晶核心，二是使液相穴中的復合填料包芯線充分熔融。在喂帶機的振動下， 喂入的復合填料包芯線以50?35000Hz的頻率進行振動，改善復合填料包芯線的熔化和鑄 坯凝固過程，促進均勻形核。
[0019] 本發(fā)明由于在熔體中加入宏觀冷源能顯著增加晶核，即增加結(jié)晶核心的數(shù)量，故 喂入的復合填料包芯線的熔融使進入結(jié)晶器或錠模的鋼水過熱度降低，晶核數(shù)量增加，等 軸樹枝狀晶體和球狀晶體區(qū)的形成條件會得到顯著改善，同時也會降低連鑄坯和鋼錠模的 中心偏析。所澆鑄的連鑄坯無中心偏析，亦即C級0?0. 5。用連鑄坯軋制成的鋼板經(jīng)超聲 波檢測（UltrasonicTest)，合格率為99%以上。
[0020] 因此，本發(fā)明具有工藝簡單、成本低廉和操作方便的特點；所生產(chǎn)的中高碳高強度 鋼均質(zhì)化鑄坯的宏觀組織結(jié)構(gòu)得到了明顯改善，顯著弱化或者消除了化學元素的軸向/中 心偏析和內(nèi)部裂紋，提高了軋制鋼板的塑韌性，提高了工程結(jié)構(gòu)用鋼和耐蝕鋼的HIC檢測 合格率。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步描述，并非對其保護范圍的限制。
[0022] 實施例I
[0023] -種中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的生產(chǎn)方法。本實施例所述的生產(chǎn)方法是在直彎 型結(jié)晶器雙流板坯連鑄機上澆鑄橫截面為250mmX1850mm的45#鋼連鑄坯。已知：中間包 溫度TtundishS1500. 4?1516. 7°C;連鑄機的澆鑄速度Veasting為0· 8?I.Om/min;所澆鑄 45#鋼的化學成分及其質(zhì)量百分數(shù)（wt% )如表1所示：
[0024] 表 1
[0025]

【權利要求】
1. 一種中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的生產(chǎn)方法是：向連 鑄結(jié)晶器或錠模內(nèi)的中高碳高強度鋼水中喂入復合填料包芯線，復合填料包芯線的喂入量 為所述中高碳高強度鋼水的0. 3?1. 2wt% ; 喂入復合填料包芯線的喂帶機的振動頻率為50?35000Hz ;喂入復合填料包芯線的速 度 Vband Vband - A X V casting X (Ttun(jish TiiqU(jus)/Tii(jU(j us (1) 式⑴中：A為過熱度調(diào)節(jié)系數(shù)，A為3?30 ; VMSting為連鑄機或者模鑄的澆鑄速度，m/min ; Ttundish 為中間包溫度，°C ; Tliqudus為所澆鑄鋼種的液相線溫度，°C ; (Ttundish T]_iqUdus )為過熱度，°c。
2. 根據(jù)權利要求1所述的中高碳高強度鋼均質(zhì)化鑄坯的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述 復合填料包芯線為鈍化的鐵砂和高熔點碳氮化物的混合物，其中，碳氮化物為復合填料包 芯線的1?10wt% ;高熔點碳氮化物為由Zr和Nb中的一種或兩種元素形成的碳氮化物。
【文檔編號】B22D11/116GK104493119SQ201410742280
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權日:2014年12月8日
【發(fā)明者】伊薩耶夫·歐列格, 吳開明, 格熱斯·奧列格山大, 張聰 申請人:武漢科技大學