[发明专利]一种泡沫钢的水平连铸系统及泡沫钢制备工艺

权利要求书

1.一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，基于一种泡沫钢的水平连铸系统实现，所述水平连铸系统包括钢包、电极加热装置、水平连铸装置及电磁搅拌系统；所述水平连铸装置由钢包回转台、连铸中包、结晶器、二次冷却装置及牵引机构组成，钢包回转台设于连铸中包入口端的上方，用于放置钢包并带动钢包水平转动，浇铸前的钢包内设电极加热装置，钢包回转台上的钢包通过长水口与连铸中包相连；连铸中包置于基座上，其出口端的底部设供气元件，出口端与结晶器相连，沿连铸方向，结晶器的下游依次设二次冷却装置及牵引机构；所述电磁搅拌系统包括中包电磁搅拌装置、结晶器电磁搅拌装置、二冷区电磁搅拌装置及凝固末端电磁搅拌装置；所述中包电磁搅拌装置设于连铸中包出口端的顶部，所述结晶器电磁搅拌装置设于结晶器的外侧，所述二冷区电磁搅拌装置设于二次冷却装置下游的连铸坯移动路径外侧，所述凝固末端电磁搅拌装置设于牵引机构下游的连铸坯移动路径外侧；所述电磁搅拌系统设有水冷装置；

所述泡沫钢制备工艺包括如下步骤：

步骤1：钢包、长水口、连铸中包、结晶器在投入使用前分别进行烘烤；将母材锭装入钢包中，吊至加热工位，采用电极加热装置升温至熔点温度以上，使母材锭完全融化至液态，添加覆盖剂防止氧化；

步骤2：将装有钢液的钢包吊至连铸工位，置于钢包回转台上；引入长水口开浇，钢液进入连铸中包；开浇过程采取保护浇注，添加中间包覆盖剂，氩气保护长水口；根据钢种的不同，钢液的过热度保持在15～55℃；

步骤3：开启电磁搅拌系统的水冷装置；

步骤4：开浇后，连铸达到稳态时，通过供气元件向连铸中包的水平段通入氩气，吹出直径为0.1～6mm的气泡；开启结晶器电磁搅拌装置，对连铸坯的气液混合区域进行电磁搅拌，促进气液混合并打碎体积较大的气泡；

步骤5：随着连铸坯的气液混合区域进入二冷区直至凝固末端，依次开启二冷区电磁搅拌装置及凝固末端电磁搅拌装置，促进气液混合及打碎体积较大的气泡；

连铸过程中，根据铸坯尺寸，设定拉速为10～200mm/min；铸坯下线后通过热处理、轧制及机械加工制成泡沫钢半成品及成品。

2.根据权利要求1所述的一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，所述连铸中包由弧形段和水平段组成；其中靠近入口端为弧形段，靠近出口端为水平段；弧形段的入口在上并与钢包通过长水口相连，弧形段的出口在下并与水平段的入口相连，水平段的出口连接结晶器；供气元件设于水平段的底部；弧形段的入口截面积大于出口截面积。

3.根据权利要求1所述的一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，还包括切割装置，所述切割装置设于铸坯凝固末端电磁搅拌装置下游的连铸坯移动路径上。

4.根据权利要求1所述的一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，所述步骤1中，烘烤时间不少于3小时，烘烤温度大于800℃。

5.根据权利要求1所述的一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，所述步骤4中，通入氩气的量为单位通钢量体积分数的1%～90%；氩气最大流量为400L/min，最大压力为0.35Mpa。

6.根据权利要求1所述的一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，所述步骤4中，结晶器电磁搅拌装置的最大电流为800A，最大频率为50Hz且连续可调。

7.根据权利要求1所述的一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，所述步骤5中，二冷区电磁搅拌装置及凝固末端电磁搅拌装置的最大电流均为800A，最大频率均为50Hz且连续可调。

8.根据权利要求1所述的一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，所述铸坯的断面尺寸为：方坯100×100mm以下，圆坯直径ø30～ø100mm。

9.根据权利要求1所述的一种泡沫钢制备工艺，其特征在于，所述母材为钢、生铁、铁合金或铸铁。