專利名稱：一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法，屬于冶金材料領域。
背景技術：
鑄坯的鑄態(tài)組織是評價鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的主要指標，因為鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的好壞很大程度上取決于鑄坯的鑄態(tài)組織，均勻而致密的等軸晶是鑄坯最為理想的組織。金屬的凝固過程是決定其后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)，但該過程是一個十分復雜的過程，既有宏觀現(xiàn)象， 又有微觀過程，因此實現(xiàn)對凝固過程的控制是人們長期追求的目標。連鑄法生產(chǎn)圓坯主要是用于生產(chǎn)不同口徑無縫鋼管。因此圓坯要有良好的中心致密度和低倍結(jié)構(gòu)，如圓坯中心有疏松、裂紋，會在管壁內(nèi)表面留下裂紋痕跡；疏松區(qū)密度與表面處密度有差別，穿管時會產(chǎn)生內(nèi)裂折疊廢品。當前連鑄圓坯主要通過提高冷卻速率、低溫澆注等方法獲得細晶組織， 但這些方法均有一定的局限性。因此，發(fā)明一種簡單、有效、成本低，并且易于在工業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)的鋼鐵連鑄圓坯晶粒細化技術非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
從以上技術背景出發(fā)，本發(fā)明的任務是，以經(jīng)濟的優(yōu)越方式提供一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下措施來實現(xiàn)澆注時在水口附近向圓坯結(jié)晶器中喂入冷鋼，加入的冷鋼材料成分與澆注鋼液相同，冷鋼橫截面的形狀為圓形，橫截面積為圓坯橫截面積的0. 6-2. 5%，冷鋼加入速度等于圓坯拉速，溫度為室溫，并保證喂入冷鋼的未凝固前沿位于圓坯中心位置；在圓坯結(jié)晶器外套有外置式電磁攪拌器。電磁攪拌器采用旋轉(zhuǎn)磁場，電磁攪拌頻率為l-8Hz，電磁攪拌電流為 50-550A。本發(fā)明細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒制備方法的依據(jù)及相關限定范圍的理由如下凝固時低的熱梯度有利于等軸晶的形成，可以細化晶粒。因此，采用澆注時在結(jié)晶器中喂入冷鋼。冷鋼熔化時吸收熱量，在結(jié)晶器內(nèi)中形成低的溫度梯度，降低了結(jié)晶器內(nèi)鋼液的過熱度，改善鋼液結(jié)晶過程，以達到細晶的目的。本發(fā)明快速降低結(jié)晶器內(nèi)中心過熱度，促使結(jié)晶過程在圓坯斷面快速均勻進行，這可以有效的消除中心偏析。為防止由于冷鋼的加入而產(chǎn)生成分不均的現(xiàn)象，要求冷鋼成分與澆注鋼液相同。 連鑄圓坯凝固時，具有定向凝固的特征，為使加入的冷鋼對其凝固方式不產(chǎn)生影響，要求冷鋼的形狀也同樣為圓形，并要保證未凝固前沿位于圓坯的中心位置，以避免成分不均現(xiàn)象的發(fā)生。冷鋼加入過多，將使其熔融時間增加，流場強度減弱，圓坯液相穴變短較多，有可能使圓坯彎曲度增大；如果冷鋼加入過少，將使圓坯液相穴變長較多，有可能在圓坯表面產(chǎn)生平面段等缺陷，影響圓坯質(zhì)量。因此，冷鋼橫截面積為圓坯橫截面積的0. 6-2. 5%比較合適。 為防止生產(chǎn)時液相穴長度發(fā)生變化，影響圓坯質(zhì)量，要求喂冷鋼速度為恒速，且等于圓坯拉速。本發(fā)明采用套圓坯結(jié)晶器電磁攪拌器，可以在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生較大流場，以快速均勻溫度場，因此冷鋼采用室溫喂入即可，不會有生產(chǎn)事故的發(fā)生。電磁攪拌器采用旋轉(zhuǎn)磁場，電磁力呈周向分布，電磁力在圓坯邊緣最大，向中心不斷衰減。隨著頻率的增大，電磁力先增大后減小，當頻率達到某一極限值時，電磁力最大。 這是因為頻率較低時，圓坯內(nèi)感應電流較小，不利于鋼液內(nèi)部電磁力的提高；當頻率大于該極限值時，由于結(jié)晶器銅板具有良好的導電性，磁場在穿透銅板時磁耗較大，這樣最終進入鋼液內(nèi)部的磁感應強度變小，從而導致電磁力降低。因此電磁攪拌頻率選擇在I-SHz較合適。電磁攪拌電流在50-550A時的電磁力所形成的流場，滿足均勻材料成分及溫度場的需求，且電磁力隨電流的增大而增大。本發(fā)明的優(yōu)點是簡單易行，生產(chǎn)效率高、成本低，晶粒細化效果好，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟效益好，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的連鑄圓坯喂冷鋼示意圖。圖中1、水口，2、冷鋼，3、圓坯結(jié)晶器，4、電磁攪拌器，5、圓坯。
具體實施例方式采用該制備方法細化lCr5Mo鋼Φ210πιπι圓坯。加入的冷鋼材料為lCr5Mo鋼絲， 各實例條件如表1所示。表中橫截面積為喂入冷鋼的橫截面積與圓坯橫截面積的百分比。表1各實例條件
權(quán)利要求
1.一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法，其特征是澆注時在水口附近向圓坯結(jié)晶器中喂入冷鋼，加入的冷鋼材料成分與澆注鋼液相同，冷鋼橫截面的形狀為圓形，橫截面積為圓坯橫截面積的0. 6-2. 5%，冷鋼加入速度等于圓坯拉速，溫度為室溫，并保證喂入冷鋼的未凝固前沿位于圓坯中心位置；在圓坯結(jié)晶器外套有外置式電磁攪拌器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法，其特征是電磁攪拌器采用旋轉(zhuǎn)磁場，電磁攪拌頻率為l-8Hz，電磁攪拌電流為50-550A。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法，其特征是澆注時在水口附近向圓坯結(jié)晶器中喂入冷鋼，加入的冷鋼材料成分與澆注鋼液相同，冷鋼橫截面的形狀為圓形，橫截面積為圓坯橫截面積的0.6-2.5％，冷鋼加入速度等于圓坯拉速，溫度為室溫，并保證喂入冷鋼的未凝固前沿位于圓坯中心位置；在圓坯結(jié)晶器外套有外置式電磁攪拌器。其優(yōu)點是簡單易行，生產(chǎn)效率高、成本低，晶粒細化效果好，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟效益好，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號B22D11/115GK102430729SQ201110381618
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者喬愛云, 何建中, 王金龍, 石曉霞, 董珍, 郭智韜, 馬愛清 申請人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司