[发明专利]一种改善连铸过程凝固中后期固液两相区流动性的方法、铸坯质量的控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种改善连铸过程凝固中后期固液两相区流动性的方法、铸坯质量的控制方法及装置，属于冶金连铸技术领域。本发明的在连铸坯凝固末端的坯壳表面施加间歇性的激振力，利用固液两相金属的正触变性，提高半凝固钢水在凝固中后期的补缩能力，改善铸坯内部组织疏松；此外在连铸坯凝固末端和连铸坯凝固中段的坯壳表面分别施加间歇性的激振力；打击在连铸坯凝固中段的坯壳表面的激振力，可以规律性地打断冷却过程中凝固前沿生长的枝晶头，促进等轴晶的生长；且打击在连铸坯凝固末端的坯壳表面的激振力，可提高半凝固钢水在凝固中后期的补缩能力，改善铸坯内部组织疏松，提高铸坯质量。

技术领域

本发明涉及冶金连铸技术领域，更具体地说，涉及一种改善连铸过程凝固中后期固液两相区流动性的方法及连铸凝固过程中铸坯质量的控制方法。

背景技术

连铸的具体工艺是钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。在钢铁连铸生产时，由于凝固过程中后期，随着两相区固相比例的增加，钢水的粘度增加、流动性变差，难以补充钢水凝固时由于体积收缩在凝固末端形成的空腔，继而形成凝固组织的疏松。由于钢的凝固收缩率明显大于铜、铝等有色金属，并且导热系数远低于铜和铝，因此更容易在铸坯的凝固末端形成中心疏松。为了解决上述问题，长期以来在该方面形成了许多专利和技术，这些专利和技术主要分为三类：一是以凝固末端电磁搅拌技术，二是凝固末端压下或铸轧技术，最后一种是以机械振动模铸浇铸技术。这三类技术已被运用于现代钢铁铸造生产中，但是现有的工艺很难有效地改善铸坯组织疏松的问题，使得钢的各项性能恶化。

此外，在连铸生产过程中，为改善铸坯的凝固结构，提高等轴晶率，减少铸坯中心区域的疏松和成分偏析，广泛采用以电磁搅拌为典型的施加外场力搅拌技术。但是电磁搅拌由于持续对液态金属施加恒定或交变电磁力，在刷断柱状晶的枝晶头成为中心等轴晶晶核的同时，还使得液态金属与凝固前沿的枝晶持续发生相对运动，致使溶质元素不断向液态金属内转移，引起持续外场力作用区域铸坯内部严重的宏观负偏析，例如连续铸钢中的铸坯白亮带。急需克服该技术问题。

经检索，已有相关类似技术公开。例如：一种基于末端电磁搅拌的连铸大方坯轻压下工艺(公开号：CN103121092A；公开日：2013.05.29)，该技术在末端电磁搅拌装置安装在二冷区之后，矫直之前的空冷区，确保轻压下和矫直同时进行时，柱状晶之间的液相已经完全凝固，该技术可以提高钢的内部质量。此外，一种优质帘线钢大方坯连铸动态轻压下工艺(公开号：CN101648263A；公开日：2010.02.17)，在连铸轻压下区域，通过铸坯中心固相率fs的变化来控制压下量，并给出了轻压下机架压下量和铸坯中心固相率的关系；可减轻帘线钢铸坯中心偏析，并改善帘线钢铸坯的中心疏松和中心缩孔。此外，一种提高连铸坯质量的方法及震动支撑辊装置(公开号CN1586767A；公开日2005.03.02)，通过紧贴在连铸坯壳外壁的震动支撑辊在保持与连铸坯表面同步转动的同时，在震动源的驱动下做垂直于铸坯厚度方向或平行于拉坯方向的震动，并通过接触将这种震动传输给带液芯的凝固壳；该技术通过震动支撑辊装置来提高连铸坯中心等轴晶率以达到明显改善连铸坯中心缩孔和疏松、减少偏析且有效避免了采用凝固末端轻压下所造成的轧制裂纹产生。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于改善铸坯组织疏松的问题，进而提高铸坯质量；

提供的一种改善连铸过程凝固中后期固液两相区流动性的方法，在连铸坯凝固末端的坯壳表面施加间歇性的激振力，利用固液两相金属的正触变性，提高半凝固钢水在凝固中后期的补缩能力，改善铸坯内部组织疏松，提高铸坯质量；