一種利用脈沖電流抑制鑄坯夾雜物偏析的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煉鋼連鑄生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。更具體地講，涉及一種利用脈沖電流抑制鑄坯夾雜物偏析的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于碳、硫等元素在鋼的固/液兩相中溶解度的差異顯著，鋼液凝固過(guò)程中極易發(fā)生偏析，嚴(yán)重影響著鋼的力學(xué)性能、疲勞性能和抗腐蝕性能，是導(dǎo)致我國(guó)部分高等級(jí)鋼材仍需進(jìn)口的原因之一。因此，消除或降低凝固過(guò)程中有害元素偏析的危害一直是冶金工作者關(guān)注的重要研究課題，是提高鋼材產(chǎn)品質(zhì)量、推動(dòng)我國(guó)鋼鐵行業(yè)升級(jí)的重要方向之一。
[0003]迄今，研究者們研究和開(kāi)發(fā)了眾多降低凝固過(guò)程中元素偏析危害的方法，其中效果比較明顯的是電磁攪拌技術(shù)與20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的輕壓下技術(shù)，目前上述兩項(xiàng)技術(shù)逐漸成為提高連鑄坯質(zhì)量的重要手段。研究者們通過(guò)實(shí)驗(yàn)室數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)相結(jié)合的方式，發(fā)現(xiàn)合適的電磁攪拌和輕壓下技術(shù)能夠強(qiáng)化凝固過(guò)程中固/液界面的流動(dòng)和傳熱，降低在鑄坯中心偏析形成硫化物大夾雜的危害。然而，電磁攪拌引起的強(qiáng)制對(duì)流將不可避免的產(chǎn)生較大范圍內(nèi)的溶質(zhì)成分波動(dòng)，反而可能加劇鑄坯中硫化物的偏析。
[0004]Ozbayrakta等人發(fā)現(xiàn)低過(guò)熱度饒注能夠提高夾雜物的形核率，改善偏析現(xiàn)象。隨后的研究表明低過(guò)熱度澆注能夠促進(jìn)硫化物在固/液兩相區(qū)形核析出及擴(kuò)大等軸晶區(qū)，從而明顯減輕鑄坯的偏析和內(nèi)部缺陷。但是，該技術(shù)導(dǎo)致鋼液流動(dòng)性降低，夾雜物不易上浮去除，易形成大顆粒夾雜從而降低鑄坯質(zhì)量。
[0005]因此，試圖找到一種更加有效降低凝固過(guò)程中鑄坯偏析的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出在鑄坯的凝固過(guò)程中施加脈沖電流的方式以減小鑄坯偏析的方法，通過(guò)在連鑄機(jī)上位于結(jié)晶器后兩兩相對(duì)應(yīng)各個(gè)成對(duì)且相互絕緣的夾棍之間施加脈沖電流，提高凝固過(guò)程中硫、碳等易偏析元素形成細(xì)小硫化物和碳化物的形核率和形核速度，達(dá)到夾雜物的微細(xì)化和分布的均勻化，以此防止鑄坯偏析的目的，因此本發(fā)明屬于一種成本低、操作簡(jiǎn)便的抑制鑄坯偏析的方法。
[0007]本發(fā)明包括的方法包括在連鑄機(jī)上位于結(jié)晶器后兩兩相對(duì)且相互絕緣的各對(duì)夾棍之間施加脈沖電流，其中:
[0008](A)脈沖電流的施加位置:從結(jié)晶器出來(lái)后的鑄坯沿線；
[0009](B)脈沖電流施加方式:連鑄機(jī)上位于結(jié)晶器后兩兩相對(duì)應(yīng)且相互絕緣的2-50對(duì)夾棍，包括動(dòng)態(tài)壓下用設(shè)備上彼此相對(duì)且相互絕緣的夾棍；
[0010](C)脈沖電流波形:包括方波和鋸齒波；
[0011 ] (D)脈沖電流方式:包括正負(fù)脈沖，正負(fù)間隔脈沖，正負(fù)比例脈沖，正脈沖或者負(fù)脈沖；
[0012](E)脈沖電流密度:IA.m—2?105A.cm—2，不同夾棍對(duì)間的電流密度可以相同，也可以存在差異，并且可以根據(jù)鑄坯動(dòng)態(tài)確定；
[0013](F)脈沖頻率:l-105Hz，根據(jù)鋼種和連鑄參數(shù)確定；
[0014](G)處理時(shí)間:可以為鑄坯的整個(gè)凝固過(guò)程，也可以分段施加脈沖電流處理，根據(jù)鋼種和連鑄參數(shù)確定。
[0015]如在動(dòng)態(tài)輕壓下用設(shè)備上相對(duì)的乳輥間施加正負(fù)脈沖電流，其脈沖頻率為10Hz?104Hz、脈沖電流密度為1.0A.m—2?104A.m—2。
[0016]本發(fā)明的效果如下:
[0017](I)操作簡(jiǎn)單方便:本發(fā)明適于各種方坯和板坯連鑄，不需要改變或者僅稍微改變現(xiàn)有連鑄方式，只是在同一對(duì)且相互絕緣夾棍中的一側(cè)夾棍同脈沖電流發(fā)生器的正極相連接，另一側(cè)夾棍同脈沖電流發(fā)生器的負(fù)極相連接，同一對(duì)夾棍中間夾持著自結(jié)晶器出來(lái)的連鑄坯，通入脈沖電流進(jìn)行處理，因此過(guò)程簡(jiǎn)單、方便并且容易實(shí)現(xiàn)。
[0018](2)處理費(fèi)用低:僅需要在現(xiàn)有的鑄坯的凝固過(guò)程中施加脈沖電流，因此僅需耗費(fèi)較少的電費(fèi)即可滿足處理要求，相對(duì)其它方法耗電低，相關(guān)的其它費(fèi)用也非常有限，因此在提高鑄坯質(zhì)量的同時(shí)，增加的成本相對(duì)很低。
[0019](3)抑制偏析效果優(yōu)異:經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，采用本方法對(duì)厚度不同的鑄坯進(jìn)行處理，幾乎都能達(dá)到優(yōu)異的抑制偏析效果，特別是硫化物和碳化物夾雜，均得到了較好的細(xì)化，且分布均勻，顯著提高了連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為脈沖電流處理鑄坯方法示意圖。
[0021 ]圖2為脈沖電流處理過(guò)的鑄坯凝固試樣的微觀組織觀測(cè)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]在將現(xiàn)有連鑄機(jī)的動(dòng)態(tài)輕壓下夾棍間進(jìn)行相互絕緣處理后，在動(dòng)態(tài)輕壓下裝置的相對(duì)的夾棍施加脈沖電流處理。處理過(guò)程中按照鋼廠原有的操作方式進(jìn)行連鑄操作，脈沖電流處理的參數(shù)為:第一對(duì)夾棍的電流密度為1.0A.m—2，第二對(duì)夾棍的電流密度為1A.m一2，第三對(duì)至最后十對(duì)夾棍間的電流密度為100A.m—2，脈沖波形為方波，脈沖方式為正負(fù)脈沖，脈沖頻率為10Hz，鑄坯的拉坯速度為1600_.min—S鑄坯寬度為1600mm。通過(guò)分析，采用脈沖電流處理的鑄坯無(wú)偏析，極大地提高了鑄坯的質(zhì)量。
[0024]利用金相顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)經(jīng)過(guò)脈沖電流處理過(guò)的鑄坯凝固試樣進(jìn)行觀測(cè)，其觀測(cè)結(jié)果如圖2所示。在圖2中，白色圓環(huán)內(nèi)為夾雜物，從圖2中可以看出夾雜物細(xì)小且彌散分布。進(jìn)一步能譜分析表明這些夾雜物主要為硫化物夾雜。對(duì)整個(gè)鑄坯進(jìn)行分析后表明，利用脈沖電流處理完全消除了鑄坯的偏析。
[0025]如圖2所示，利用透射電子顯微鏡(TEM)分析表明在金屬基體中形成了大量納米級(jí)的硫化物夾雜，因此，脈沖電流能夠有效促進(jìn)凝固過(guò)程中硫化物等夾雜物的形核從而極大地降低偏析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用脈沖電流抑制鑄坯夾雜物偏析的方法，其特征在于，所述方法包括: 在連鑄機(jī)上位于結(jié)晶器后兩兩相對(duì)且相互絕緣的各對(duì)夾棍之間施加脈沖電流，其中: 脈沖電流的施加位置:從結(jié)晶器出來(lái)后的鑄坯沿線； 脈沖電流施加方式:連鑄機(jī)上位于結(jié)晶器后兩兩相對(duì)且相互絕緣的2-50對(duì)夾棍，包括動(dòng)態(tài)壓下用設(shè)備上彼此相對(duì)且相互絕緣的夾棍； 脈沖電流波形:包括方波和鋸齒波； 脈沖電流方式:包括正負(fù)脈沖、正負(fù)間隔脈沖、正負(fù)比例脈沖、正脈沖或負(fù)脈沖； 脈沖電流密度:1A.m—2?105A.cm—2，各對(duì)夾棍間的電流密度是相同的，或者存在差異； 脈沖頻率:I?105Hz; 處理時(shí)間:為鑄坯的整個(gè)凝固過(guò)程，或者分段施加脈沖電流處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在動(dòng)態(tài)輕壓下用設(shè)備上相對(duì)的乳輥間施加正負(fù)脈沖電流，脈沖頻率為10Hz?104Hz，脈沖電流密度為1.0A.m—2?104A.nf2。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種利用脈沖電流抑制鑄坯夾雜物偏析的方法，涉及煉鋼連鑄生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。具體地講，在連鑄結(jié)晶器后兩兩相對(duì)的夾棍間施加頻率為1Hz～105Hz、電流密度為1.0A·m-2～105A·cm-2的脈沖電流，從而提高凝固過(guò)程中硫、碳等易偏析元素形成細(xì)小硫化物和碳化物的形核率和形核速度，抑制鑄坯偏析。本發(fā)明具有處理費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單方便和抑制鑄坯偏析效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B22D11/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105583382
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610127616
【發(fā)明人】戴文斌, 賈丹彬, 王新麗, 唐廣鵬, 于景坤
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日