[发明专利]连铸板坯角部表层金相组织的细化控制方法

说明书

本发明涉及一种连铸板坯角部表层金相组织的细化控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)首先经过结晶器的一次冷却区；(2)其次使用连续成对的夹辊对带液芯的铸坯宽面进行支撑，在铸坯连续拉拔的同时在夹辊之间喷水把铸坯内部热量带走，直至液芯完全凝固，此为二次冷却区，在二次冷却区内进行冷却，实现对连铸板坯角部表层金相组织的细化控制。通过对特定钢种成分范围的连铸板坯凝固冷却工艺过程的控制，即对板坯表面冷却强度的控制，获得所需要的板坯表层铸态金相组织。

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种连铸板坯角部表层金相组织的细化控制方法，属于炼钢-连铸技术领域。

背景技术

在炼钢连铸生产过程中，连铸板坯角部经常发生细微的横裂纹缺陷，致使其后续轧钢板带产品产生大量的表面边部质量缺陷，给制造流程带来了严重影响，并产生大量经济损失，是实现高质量和高效率生产亟待解决的共性技术难题。

在现有传统常规连铸工艺条件下，连铸钢坯凝固冷却过程中形成粗大的奥氏体晶粒，在特定温度区间沿奥氏体晶界有膜状或网状先共析铁素体膜形成，在铁素体膜内还有碳化物、氮化物或碳氮化物的析出相。在奥氏体晶界上的析出行为导致晶界强度降低，表现为金属组织的宏观塑性和强度急剧降低，即习惯上称为“塑性谷”的钢的高温力学现象。该“塑性谷”一般是处于凝固冷却过程的Ar₃温度以下一个区间。一般认为，当连铸坯的表面温度在“塑性谷”温度区间进入弯曲与矫直段时，在弯曲或矫直应力作用下，铸坯角部表层组织的晶界极易因应力集中而引发表面角部微横裂纹。在常规连铸钢坯生产工艺条件下，无法避免铸坯表面温度完全处于“塑性谷”温度区间以外。因此，在铸坯进入弯曲和矫直区之前，细化初始奥氏体晶粒，抑制连铸坯角部组织晶界微合金碳氮化物的晶界析出、强化角部组织晶界，消除角部表层组织的“塑性谷”效应，是从根本上控制连铸坯角横裂纹发生的关键。钢中的主要微合金元素碳氮化物（例如Nb(CN)、BN等）的析出温度区间一般处于850~1150℃温度范围，。实践和已有研究均表明，在微合金元素碳氮化物析出温度区间内，采用快速冷却模式可有效抑制微合金元素碳氮化物在钢组织晶界上的析出，从而有利于强化钢的晶界强度。若在铸坯凝固高温区采用合适的冷却强度冷却铸坯角部，就可有效抑制微合金元素碳氮化物在铸坯角部组织晶界析出。理论上，通过对钢在冷却过程中的相变控制，可以极大地细化晶粒，并消除沿原奥氏体晶界上的铁素体膜和化合物析出，获得需要的金相组织。

以前，针对微合金钢板坯在立弯段内的角部强冷控制技术研究与开发主要采用整体增加整个铸坯宽面或窄面的水量来实现。例如，专利号为201010259985.1的发明专利，公开了一种在垂直段（立弯段）内整体增大连铸坯宽、窄面水量2~5倍的方法，实现铸坯表面以3~10℃/s冷却速冷却，从而起到降低铸坯表层组织晶界微合金元素碳氮化物析出、降低角横裂纹的目的。然而，整体加大连铸坯宽、窄面水量，势必加大连铸坯的整体凝固速度，从而引发铸坯凝固末端提前，导致铸坯凝固末端压下工艺的改变。此外还会降低出坯温度，增加矫直负荷，增加能源消耗。专利号为201210348907.8的发明专利，公开了一种降低微合金钢板坯角部横裂纹的二次冷却方法，通过控制垂直段内的冷却水量及喷水模式，以3~8℃/s冷却速度冷却铸坯，实现铸坯的强冷。该方法与上述专利思想类似，同样采用整体增大连铸坯水量的方式实现铸坯角部强冷，同样会引起铸坯凝固末端压下工艺的改变。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种连铸板坯角部表层金相组织的细化控制方法，通过对特定钢种成分范围的连铸板坯凝固冷却工艺过程的控制，即对板坯表面冷却强度的控制，获得所需要的板坯表层铸态金相组织。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种连铸板坯角部表层金相组织的细化控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1) 首先经过结晶器的一次冷却区；(2) 其次使用连续成对的夹辊对带液芯的铸坯宽面进行支撑，在铸坯连续拉拔的同时在夹辊之间喷水把铸坯内部热量带走，直至液芯完全凝固，此为二次冷却区，在二次冷却区内进行冷却，实现对连铸板坯角部表层金相组织的细化控制。