[发明专利]一种能破坏小钢锭结构的非稳态连铸工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，特别涉及一种能破坏小钢锭结构的非稳态连铸工艺，适用于小方坯坯与厚板坯连铸生产。

背景技术

连铸坯内部质量主要涉及连铸坯中心疏松(严重时为缩孔)、中心偏析、V形偏析、中心裂纹等内部缺陷，随着工业技术的发展，钢铁产品规格向着极小、极大两端延伸，对于高碳线材，中心疏松与偏析将引起其拉拔性能降低，拉断率增大；国内最厚板坯达到420mm厚，最大园坯直径达到900mm，内部质量尤其是疏松与偏析越发重要。

影响连铸坯内部质量的基本原理已经很清楚，由于“小钢锭”现象，柱状晶搭桥，引起周期性的中心疏松或者缩孔，致使中心偏析同步产生。至今为止，减少或消除中心偏析和疏松的技术可分为三类：(1)减少钢中的有害元素(洁净钢冶炼，去除夹杂物或控制其分布形态)；(2)提高等轴晶率(低过热度浇铸、中间包加热技术、添加微合金、电磁搅拌等)；(3)通过补偿铸坯凝固末端的凝固收缩或防止铸坯鼓肚，抑制凝固末端吸收富集偏析溶质的钢液(使用小辊径分节辊，凝固末端轻压下，凝固末端连续锻压，凝固末端强冷等)。几种常用消除中心偏析和疏松的方法比较如表1所示。

表1几种常用消除中心偏析和疏松方法比较

减少钢中的有害元素虽然是一个很好的办法，但是减少的程度往往有限，低过热度浇铸虽能增加液相穴内等轴晶数量，但对防止水口堵塞和促进夹杂物上浮不利。电磁搅拌和低过热度浇铸能通过增加液芯中心的等轴晶量来降低中心宏观偏析，但是会引起碳的负偏析带，并且“Improvement of inner quality of continuously cast billets using electromagnetic stirring and thermal soft reduction”(Ironmaking and Steelmaking，Vol.25(3))一文指出等轴晶间存在富集偏析元素的钢液将会形成半宏观偏析。因此，为了阻止这些含富集偏析元素钢液的流动，同时在凝固末端施加适当及时的变形量，以补偿两相区内钢液凝固时形成的体积收缩，实施连铸坯的轻压下是目前比较理想的手段，但是轻压下不仅要求较高的控制技术，而且对特厚断面与小方坯连铸都难以得到良好应用。

《钢铁》Vol.44(9)撰文“连铸板坯凝固末端位置的研究”表明连铸坯凝固末端是动态变化的，而影响液芯位置的最主要连铸工艺参数是拉速。《钢铁研究学报》Vol.15(2)撰文“板坯凝固末端轻压下实时控制的热力学分析”认为轻压下需要适时跟踪液芯位置才能获得良好效果。这些研究结果都表明，凝固末端是动态的，并且拉速对液芯长度具有比较重要的影响，于是生产中尽量追求稳态浇注，追求凝固末端的稳定，迄今没人设想利用非稳态浇注(拉速的波动)来破坏小钢锭结构，使连铸坯内部质量得以改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能破坏小钢锭结构的非稳态连铸工艺，用于解决连铸坯中心缩孔与中心偏析级别易于偏高的内部质量缺陷；提高连铸坯致密度、改善中心偏析的非稳态连铸工艺，获得了一种能够破坏连铸凝固“小钢锭结构”的非稳态连铸工艺，通过抑制周期性的枝晶搭桥，使连铸坯中心疏松、中心偏析等内部质量问题得到改善，满足钢铁产品对市场的各种需要。

为了达到上述目的，本发明采用了非稳态浇注方式(如图1所示)，一个拉速波动周期由常规拉速上下两次小幅度调整组成。拉坯速度以常规拉速Vo为基础，以一定的周期T进行小幅度上下波动，即V＝Vo+a。

当连铸正常开浇并稳定后，按照过热度(5-60℃)确定某一常规连铸拉速Vo(根据连铸坯形状、规格及过热度不同，Vo相差很大，常规连铸拉速范围0.5～3.5m/min之间)，先将拉速提升到Vo+a，持续拉坯T1(0.5～5min)时间，然后在T3(1～60秒)时间内将拉速下降至Vo-a，持续拉坯T2(0.5～5min)时间，然后再在T4(1～60秒)时间内上升拉速到Vo+a，从而完成一个拉坯周期T。波动周期T为1～10分钟。

过热度对拉速的影响通过Vo体现，对应关系和常规一致；二冷水量通过Vo体现，对应关系与常规拉速一致，即二冷水量在Vo-a～Vo+a范围内没有变化，只有当Vo发生变化时，二冷水量才发生变化；比水或者也可以与瞬态拉速对应，跟随拉速变化。拉速波动幅度和波动周期足以破坏凝固末端的周期性搭桥，同时又不至于引起钢水液面剧烈波动，使振痕发生紊乱。为此，波动周期在1～10分钟之内，波动幅度范围为±0.05～±0.5m/min之内。见图1的非稳态浇注周期模式。

本发明的特点在于：