[发明专利]一种连铸板坯奥氏体晶粒尺寸的控制方法、装置及产品

说明书

本发明公开了一种连铸板坯奥氏体晶粒尺寸的控制方法、装置及产品，属于冶金连铸技术领域。它包括结晶器，在所述结晶器窄面下部衔接设置有足辊冷区，在足辊冷区配合有喷淋机构。一方面能够增加窄面冷却进一步阻止原始奥氏体晶粒的长大，均匀细化晶粒，提高铸坯表层微观组织强度；另一方面也可以减轻铸坯窄面区域横向的温度梯度，降低后续冷却过程的收缩应力，以防止窄面裂纹缺陷的发生。

技术领域

本发明属于冶金连铸技术领域，更具体地说，涉及一种连铸板坯奥氏体晶粒尺寸的控制方法、装置及产品。

背景技术

连铸是钢铁材料冶炼过程较为经济、高效的生产方式。连铸过程由于是动态冷却过程，铸坯需经过结晶器冷却及二冷段冷却，铸坯表层微观组织控制对铸坯的表面质量有重大影响，尤其是对于一些微合金钢的角部质量。目前的连铸工艺条件下，由于窄面及角部不均匀冷却以及冷却收缩的缘故，结晶器锥度难以做到与坯壳的完美贴合，导致部分区域(尤其是铸坯角部)存在一定的气隙，从而传热较慢，原始奥氏体晶粒不断长大，出结晶器后由于窄面区域坯壳回温不均匀造成温度梯度较大，奥氏体晶粒长大不均匀且存在窄面中部奥氏体晶粒粗大的问题，导致在后续的冷却收缩过程窄面各区域收缩应力存在差异，当收缩应力大于坯壳表层微观组织的抗拉强度时，铸坯窄面可能出现类似于“条状”、“星状”的裂纹，该裂纹在顶弯及矫直过程受拉应力的影响导致裂纹扩展，这将大大影响铸坯的表面质量。

目前对于原始奥氏体晶粒细化的思路主要是通过强冷来控制析出物及铁素体的晶内、晶界均匀析出。中国专利申请号为201010259985.1的发明专利，公开了一种在连铸机立弯段通过增加铸坯宽面和窄面足辊冷却水量使铸坯表面的冷却速度达到3～10℃，以控制铸坯表层组织晶界微合金元素碳氮化物的析出，但是该法仅仅通过快冷且并没有对冷却装置做任何优化，单纯的快冷易造成局部的冷却不均匀，难以达到晶粒的完全细化。中国专利申请号为201510534316.3的发明专利，公开了一种连铸坯角部晶粒细化的控制系统及方法，其主要思路为通过双相变工艺实现铁素体和析出物在奥氏体晶界和界内的均匀析出来实现奥氏体晶粒的细化，并引入非接触式红外在线测测温装置对铸坯角部温度进行实时监控来调整冷却工艺，但是该法未明确铸坯角部表层组织实现双相变的工艺参数，要实现铸坯表层的双相变工艺一方面要求铸坯表面以一定的冷却速度快冷至奥氏体向铁素体转变温度以下，另一方面要求铸坯表面以一定的回温速率回温至完全奥氏体化温度，实现双相变一方面要求冷却速度快，冷却速度快易造成冷却不均匀，另一方面需要较长的回温段，若回温段不足一方面难以达到晶粒细化的效果，另一方面易使铸坯角部温度在弯曲段进入第三脆性区而加剧角部裂纹的产生，再者由于浇铸立弯段的环境复杂，夹杂着大量的水气、雾气，都会对测温形成干扰，很难实现铸坯表面温度的精确测量。

因此，为了降低原始奥氏体晶粒尺寸提高坯壳强度，有必要开发出一种新的连铸板坯奥氏体晶粒控制方法。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有窄面中部奥氏体晶粒粗大影响铸坯表面质量的问题，本发明提供一种连铸板坯奥氏体晶粒尺寸的控制方法和装置，延长了窄面冷却长度并配合结晶器和垂直段强冷，降低了窄面冷却的不均匀，实现了原始奥氏体晶粒的均匀细化。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

本发明的连铸板坯奥氏体晶粒尺寸的控制装置，包括结晶器，在所述结晶器窄面下部衔接设置有足辊冷区，在足辊冷区配合有喷淋机构。

于本发明的一种可能的实施方式中，所述喷淋机构包括喷淋杆以及固定在喷淋杆上的第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴，所述第一喷嘴和第二喷嘴的中心线垂直于连铸板坯窄面，所述第三喷嘴朝下，其中心线在垂直于连铸板坯窄面的竖直平面内且与水平面的夹角a为10～45°。

于本发明的一种可能的实施方式中，所述第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴的尺寸结构相同。