[发明专利]一种梯度钢铁材料的连铸设备和连铸方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁材料的连铸设备和连铸方法，更具体地讲，本发明涉及一种梯度钢铁材料的连铸设备和连铸方法。

背景技术

材料的表面处理是指通过机械、物理或者化学的方法使材料表面或者表层具有特殊性能的处理过程。例如通过热侵镀、热喷涂、化学热处理的方法来提高材料的耐蚀性、耐磨性等。在钢铁材料中通常使用的表面处理技术有渗碳、渗氮、碳氮共渗等技术，这些表面处理技术尤其应用于齿轮钢、轴承钢、耐磨钢等材料，使钢材表面具有高硬度和高耐磨性，而心部具有较高的韧性和强度。然而化学热处理存在着许多不可避免的缺点，以渗碳为例，除了环境污染、资源消耗、成本增加之外，还可能引起内部氧化、晶粒粗化、析出网状碳化物等缺陷。如果钢铁材料具有一定的成分梯度，则可以减少或者省略某些表面处理工艺，因此梯度钢铁材料的生产具有一定的经济意义和社会意义。

连铸，即连续铸钢，是不断地将精炼后的钢水加入到结晶器中，并凝固成型后从结晶器下方拉出的钢水成型技术。如果能够在连铸过程中生产出梯度钢铁材料，则可以节约资源并且降低成本。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种梯度钢铁材料的连铸设备，所述连铸设备包括：结晶器；挡板，位于结晶器中，将结晶器分为挡板内侧区域和挡板外侧区域；第一中间包，位于结晶器上方，通过第一浸入式水口将第一中间包中的钢水注入到结晶器的挡板外侧区域中；第二中间包，位于结晶器上方，通过第二浸入式水口将第二中间包中的钢水注入到结晶器的挡板内侧区域中。

优选地，所述梯度钢铁材料的连铸设备还包括支架，所述挡板固定到所述支架。

优选地，第一中间包与第二中间包的容积比基本上为挡板外侧区域与挡板内侧区域的容积比。

优选地，所述挡板的下端比钢水的下表面高5厘米至10厘米。第一浸入式水口和第二浸入式水口的下端比挡板的上端低5厘米至10厘米。

根据本发明的实施例，第一中间包中的钢水和第二中间包中的钢水具有不同的成分。注入挡板外侧区域中的钢水的流量与注入挡板内侧区域的钢水的流量的比大于第一中间包与第二中间包的容积比。

另外，本发明还提供了一种梯度钢铁材料的连铸方法，所述连铸方法使用上述的连铸设备进行连铸，当利用所述连铸设备进行连铸时，不同成分的钢水分别从第一中间包和第二中间包进入结晶器的挡板外侧区域和挡板内侧区域，得到具有高溶质含量外侧、溶质梯度层和芯层的梯度钢铁材料。

利用根据本发明的梯度钢铁材料的连铸设备进行连铸，可以避免环境污染，并且降低了生产成本。

附图说明

通过参照附图对本发明进行详细地描述，本发明的特征和优点将变得更加明显。

图1是示出根据本发明实施例的梯度钢铁材料的连铸设备的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明实施例的梯度钢铁材料的连铸设备的剖视图。在图1中，标号1为第一中间包，标号2为第二中间包，标号3为钢水，标号4为钢渣，标号5为结晶器，标号6为挡板，标号7为第一浸入式水口，标号8为第二浸入式水口，标号9为高溶质含量外层，标号10为溶质梯度层，标号11为芯层。

根据本发明实施例的梯度钢铁材料的连铸设备包括：结晶器5，结晶器5内装有钢水3和钢渣4；挡板6，位于结晶器5内，从而将结晶器5分为挡板内侧区域和挡板外侧区域两部分；第一中间包1，通过第一浸入式水口7将第一中间包1中的钢水注入结晶器5的挡板外侧区域中；第二中间包2，通过第二浸入式水口8将第二中间包2中的钢水注入结晶器5的挡板内侧区域中。

这里，挡板外侧区域为挡板6与结晶器5之间的区域，并且挡板外侧区域的容积为V1；挡板内侧区域为挡板6朝向钢水中心的区域，并且挡板内侧区域的容积为V2。优选地，第一中间包1和第二中间包2的容积比近似为V1/V2，即，第一中间包1和第二中间包2的容积比基本上为V1/V2。优选地，挡板6的截面与结晶器5的横截面的形状相似，从而获得更好的阻挡钢水流动的效果。

另外，根据本发明实施例的梯度钢铁材料的连铸设备还可以包括支架(未示出)，从而使挡板6通过连接部件(未示出)固定到支架。

优选地，挡板6的下端与钢水的下表面距离5到10厘米，即，挡板6的下端比钢水的下表面高5厘米至10厘米。优选地，第一浸入式水口7和第二浸入式水口8在钢水中的深度为比挡板6的上端低5厘米至10厘米。