[发明专利]采用低压脉冲电流改善含硼钢铸坯边部裂纹的方法

说明书

技术领域

本发明属于改善铸坯边部裂纹的技术领域，更具体地说，涉及一种采用低压脉冲电流改善含硼钢铸坯边部裂纹的方法，通过施加一低压脉冲电流改善含硼钢铸坯高温力学性能，本发明尤其适用于易产生铸坯边部裂纹的含硼钢种。

背景技术

随着我国由钢铁大国到钢铁强国的转变，微合金化处理钢的品种、产量不断增加，在工程、机械和汽车行业中得到广泛应用。微合金化元素包括钛、硼、铌、钒和稀土元素等，这些元素少量地加入钢中，可起到提高钢的强度、韧性、耐腐蚀性等作用，使钢材得到某些特殊的性能，显著提高钢材的使用性能和性价比。相对铌、钒、钛和稀土元素，硼微合金钢研究较少，在生产中出现的问题被研究人员关注的也较少，但由于含硼钢具有良好的性能，因此加强对含硼钢的研究具有重要的现实意义。

含硼钢是以锰、硼为基础的一种低合金结构钢，钢中加入微量硼能显著提高淬透性，节约大量贵重元素，并获得良好的机械性能。但在生产含硼钢过程中往往会遇到铸坯边部裂纹的问题。研究表明（王朝阳，祭程，朱苗勇等，含硼钢板坯边角裂纹的成因与控制，钢铁，2012.47(5):35-38;赵素，张立，徐国栋等，微合金钢连铸坯角横裂的研究进展，世界钢铁，2011(1):42-47）：钢中的B（硼）、N（氮）含量较高时，B和N容易结合生成BN，并在晶界沉淀。含B钢的BN晶界析出物很细小，连续钉扎在奥氏体和基体变形处，降低了晶界的流动性，使再结晶温度提高。这种沉淀在奥氏体晶界上颗粒间空隙十分细小的BN，有效地锁住晶界，阻碍原生奥氏体晶界滑动引起晶粒间断裂，从而降低钢的热塑性。同时含硼钢晶粒粗大，硼易在晶间偏聚，在硼钢的奥氏体晶界上易出现硼相，钢中硼含量越高，这种硼相就越多。

目前，钢铁厂对于实际生产过程中产生的含硼钢铸坯边部裂纹，采用的解决方法主要为钢水成分控制法和铸坯热行法。钢水成分控制法在实际生产中控制难度较大，若钢种对成分要求严格则无法使用。铸坯热行法在实际生产中应用较多，但实际实施难度较大，且对原有工艺要进行改良，因生产中铸坯温度偏高，对设备的寿命有一定的影响。所以尚无较好的解决含硼钢铸坯边部裂纹的方法。

近年来，国内外的一些学者尝试在脉冲电流作用下改善固相金属材料的组织，并取得了一些成果。Conrad.H发现（Conrad, H. Effects of electric current on solid state phase transformations in metals. Materials Science & Engineering A (Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing), 2000）脉冲电流对固态金属中的析出相的析出行为具有显著影响，主要的影响因素为材料类型、电流密度、电流频率。Yang Liu认为（Yang Liu,Lei Wang,Yuchen Wang, et al. Effects of Electropulsing Treatment on the Precipitation Behaviour of Grain Boundary Carbides in GH3044 Alloy. Materials Science Forum, Switzerland: Trans Tech Publications Ltd,2010）脉冲电流对GH3044合金中碳化物析出是有影响的，脉冲处理改变了碳化物析出的热力学和动力学条件，选择合适的脉冲参数，有利于碳化物的析出，表现为开始析出温度降低，析出相的总量增加。王建军等（王建军，周俐，李强等. 脉冲电流对钢凝固组织的影响. 钢铁研究学报,2007,19 (5):49-53）研究发现脉冲电流处理能够提高等轴晶形核率，细化晶粒，对改善连铸坯凝固组织具有显著效果。