[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，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。

喂丝工艺是20世纪80年代发展起来的炉外精炼技术，该工艺根据不同钢种和质量要求，加入一定量铝丝、稀土丝或某种合金丝进行脱氧、合金化和成分微调等，以改善金相组织、控制钢中夹杂物形态、提高力学性能。

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，则可以节约资源并降低成本。

综上，需要一种提供梯度钢铁材料的方法，以克服化学处理等方法带来的环境污染等问题。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，提供了一种能够降低成本并且避免环境污染的梯度钢铁材料的连铸设备和连铸方法。

本发明的梯度钢铁材料的连铸设备包括：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；丝/线，位于结晶器上方，并且与挡板外侧区域对应。

根据本发明，所述梯度钢铁材料的连铸设备还包括支架和轨道，以固定挡板。所述梯度钢铁材料的连铸设备还包括用来约束丝/线的套筒。所述套筒固定到支架和轨道，并且套筒沿着支架和轨道运动。

优选地，所述套筒的直径为丝/线直径的2倍至3倍。所述挡板的上端比钢水的液面低5厘米至10厘米，所述挡板的下端比钢水的底面高5厘米至10厘米。

另外，本发明还提供了一种梯度钢铁材料的连铸方法，所述连铸方法使用如上所述的连铸设备进行连铸，当利用所述连铸设备进行连铸时，将所述丝/线喂入挡板外侧区域的钢水中，从而得到具有高溶质含量外层、溶质梯度层和芯层的梯度钢铁材料。

根据本发明的连铸设备和连铸方法可以得到表面组分和内部组分不同的钢铁材料，可以避免环境污染，并降低了生产成本。

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为钢水，标号2为钢渣，标号3为结晶器，标号4为丝/线，标号5为套筒，标号6为挡板，标号7为支架和轨道，标号8为高溶质含量外层，标号9为溶质梯度层，标号10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3，结晶器3内装有钢水1和钢渣2；挡板6，位于结晶器3中，从而将结晶器3分为挡板内侧区域和挡板外侧区域两部分；支架和轨道7，挡板6的上部通过连接部件(未示出)固定在支架和轨道7上；丝/线4，位于结晶器3上方，并且与挡板外侧区域对应。这里，挡板外侧区域为挡板6与结晶器3之间的区域，挡板内侧区域为挡板6朝向钢水中心的区域。

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套筒5，以约束丝/线4。根据本发明的实施例，套筒5可以固定在支架和轨道7上，不能移动。此外，优选地，套筒5可以沿着支架和轨道7移动，从而可以改变喂入点的位置，从而获得均匀的钢铁材料组织。

根据本发明实施例的梯度钢铁材料的连铸方法采用如上所述的连铸设备，并且在利用上述连铸设备进行连铸时，将丝/线喂入挡板外侧区域的钢水中。

根据本发明的实施例，优选地，丝/线4由喂丝装置喂入，并且丝/线4受到套筒5的约束，从而避免产生较大的扰动。丝/线4进入钢水1之后熔化，并且在挡板6和结晶器3之间均匀地扩散。

优选地，挡板6的上端与钢水/钢渣界面保持一定距离，从而利于钢水越过挡板6的上端流动。