专利名称：一种能破坏小钢锭结构的非稳态连铸工艺的制作方法
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，弓I 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)；( 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)；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
—名称优点缺点
低过热度浇提高等轴晶率，减少中心宏观温度过低不利于夹杂物上浮，易水口结瘤， 注偏析易造成半宏观偏析
结晶器电磁均匀温度、提供晶核、提高等产生皮下负偏析带，搅拌功率和搅拌位置需搅拌轴晶率要精确调节，以免加剧液面波动
末端电磁搅均匀钢水温度与成分，减少中搅拌位置难以准确控制，适应性差，维护费拌心宏观偏析用高；当固相率较高时易失去搅拌作用；易
造成白亮带负偏析
轻压下减少中心偏析与疏松，中心裂对设备与控制技术要求高，较小的压下对特
纹减少厚坯效果有限
热应力压下容易实施，实施成本低容易引起连铸坯表面裂纹，较少釆用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°C )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Tl (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，波动幅度范围为士0. 05 士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
1、本发明提供了一种非稳态的拉速波动的浇注模式，使得连铸凝固末端处于具有一定幅度的前后运动中，破坏“小钢锭”结构的周期性搭桥特性，从而改善内部质量；适用于方坯、板坯与园坯连铸生产。
2、本发明采用了拉速变化对液芯长度的影响特性，对方坯而言，拉速每波动0. Im/ min，液芯长度变化量达到1 an ；拉速下降与上升的调整速度以不引起结晶器内钢水液面剧烈波动为宜。
3、拉速波动范围为波动周期1 10分钟，波动幅度范围为士0. 05 - 士0. 5m/rnin。4、本发明要求拉速波动幅度和变化速度在一个合适范围内，避免连铸坯表面振痕的产生。5、本发明要求的拉速波动幅度和变化速度在一个合适范围内，避免连铸坯表面裂纹与内部裂纹的产生。6、本发明中基准拉速取决于过热度，比水量可以随瞬时拉速、或随基准拉速调整；拉速波动幅度和变化速度在一个合适范围内，避免连铸坯表面裂纹与内部裂纹的产生。7.其基准拉速取决于过热度，比水量可以随瞬时拉速、或随基准拉速调整。8、用于改善连铸坯中心疏松、中心偏析、V形偏析等内部质量。9、能促进结晶器内钢水流动和夹杂物上浮，提高钢水纯净度。本发明的优点在于，能破坏“小钢锭”结构、抑制枝晶搭桥，从而提高连铸坯致密度、改善中心偏析的非稳态连铸工艺，适用于方坯、板坯与园坯等连铸生产线。拉坯速度以常规拉速为基准拉速，按照某一固定周期进行小幅度上下波动，单个波动周期1 10分钟， 波动幅度范围为士0. 05 士0. 5m/min。基准拉速与过热度的关系按照常规工艺，二冷水量的控制按照基准拉速或者瞬时拉速进行分配。
图1为非稳态浇注周期模式。图2为稳态与非稳态浇注连铸坯低倍照片对比。
具体实施例以下结合实施例详细描述本发明的具体实施方式
，但本发明的具体实施方式
不局限于实施例。在国内某特钢厂六机六流小方坯连铸机上进行了实施对比，连铸机断面 150mmX150mm，试验钢种55#。试验炉整炉钢过热度20_24°C (试验期间采用热电偶进行中包测温4次，过热度分别为M°C、23°C、2rC、20°C )，前半炉以2. lm/min拉速正常拉坯，后半炉试验，拉速以2. 2/2. Om/min，每四分钟一个周期进行调整，每个拉速各2分钟，下调与上升时间各3秒钟，结晶器钢水液面波动不明显。在同一炉同一流上取正常生产坯样与试验浇注坯样，检查连铸坯表面质量与内部质量。表面振痕没有发现明显变化，内部质量(中心疏松与偏析)存在明显改善(纵向低倍照片对比见图2)，没有出现内部裂纹。在本发明指导下，本实施例通过采用非稳态连铸工艺路线，获得了心部致密并且中心偏析明显改善的连铸坯。
权利要求
1.一种能破坏小钢锭结构的非稳态连铸工艺，其特征在于拉坯速度以常规拉速Vo为基础，以一定的周期τ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°C确定某一常规连铸拉速Vo，先将拉速提升到Vo+a，持续拉坯Tl时间，然后在T3时间内将拉速下降至Vo-a，持续拉坯T2时间，然后再在T4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，Tl为0. 5 5min，T3为1 60秒，T2为0. 5 5min，T4为1 60秒，拉速波动幅度范围a为士0. 05 士0. 5m/min。
2.根据权利要求1所述的非稳态连铸工艺，其特征在于所述的常规连铸拉速范围0. 5 3. 5m/min 之间。
全文摘要
一种能破坏小钢锭结构的非稳态连铸工艺，属于金属材料制备技术领域。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，按照过热度确定某一常规拉速Vo，先将拉速提升到Vo+a，持续拉坯T1时间，然后在T3时间内将拉速下降至Vo-a，持续拉坯T2时间，然后在T4时间内再上升拉速到Vo+a，从而完成一个拉坯周期T。优点在于，能破坏“小钢锭”结构、抑制枝晶搭桥，从而提高连铸坯致密度、改善中心偏析的非稳态连铸工艺，适用于方坯、板坯与园坯等连铸生产线。
文档编号B22D11/16GK102554168SQ20121005811
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者仇圣桃, 刘爱强, 张兴中, 彭世恒, 徐李军, 陈远清, 颜慧成 申请人:中达连铸技术国家工程研究中心有限责任公司, 钢铁研究总院