一種優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于鋼鐵冶金連鑄領(lǐng)域，具體涉及一種優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國內(nèi)鋼鐵業(yè)的發(fā)展，鋼鐵材料的性能不斷提升，合金化以及微合金化在鋼中的應(yīng)用范圍越來越廣，鋼材軋制過程受溫度和變形制度的制約，由連鑄坯本身帶來的組織缺陷無法完全消除，加之國內(nèi)鋼鐵業(yè)內(nèi)冶金連鑄技術(shù)的現(xiàn)狀，完全的真空純凈澆鑄基本無法實現(xiàn)，基于基礎(chǔ)的凝固原理，導(dǎo)致連鑄坯在凝固過程造成組織偏析以及組織不均勻，甚至鋼中氣體含量高或者各種表面與內(nèi)部缺陷。導(dǎo)致最終產(chǎn)品產(chǎn)生局部的差異甚至性能波動。
[0003]上述具體缺陷以及形成機理如下:
[0004]成分偏析:在連鑄坯的澆注過程中，由于溶質(zhì)元素在液相以及固相鋼水中的溶解度差異較大，當鋼水成分復(fù)雜，尤其是合金含量較高的合金鋼澆注時，這種溶質(zhì)元素在固液相之間的差異更大，而因這種元素的偏析造成的結(jié)果反應(yīng)到軋材中將會造成最終組織不均勻，帶狀組織嚴重，甚至造成分層的惡果。另外，有害元素的偏聚也是不容忽視的問題之一，對大多數(shù)鋼材來說，S、P等有害雜質(zhì)元素會傷害鋼材的性能，因為溫度以及溶解度的影響，有害元素會在連鑄坯中形成富集帶甚至富集層，而這些層和帶在凝固過程中沒有有效的手段和措施將其破壞，將會對鋼材的最終性能產(chǎn)生影響。
[0005]組織不均勻:基于凝固理論，在連鑄過程中，在鋼水接觸到結(jié)晶器銅板時，首先產(chǎn)生晶粒度細小的致密激冷層，過后形成樹枝晶區(qū)，在此區(qū)間，又形成較為嚴重的枝晶間偏析，最后連鑄坯中心形成粗的等軸晶區(qū)，此時，溶質(zhì)元素以及雜質(zhì)元素在弧形或者直弧形連鑄坯內(nèi)弧偏聚，形成整個鑄態(tài)組織，在較為先進的連鑄機中，結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)、輕壓下以及凝固末端電磁攪拌技術(shù)等能夠?qū)㈣T坯的組織均勻性有所提高，但卻需要花費巨大的投資。且一直以來，冶金工作者都希望通過各種手段提高連鑄坯的鑄態(tài)組織均勻性和致密性，但代價昂貴。
[0006]鋼中氣體含量較高，在空氣濕度較大的季節(jié)生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)所使用的原材物料會含有較高的水分，由于原材物料的潮濕或吸氣所帶進鑄坯內(nèi)部的水分在鋼中形成H原子，對鋼材的性能危害極大，甚至會造成大量的廢品，另外，生產(chǎn)使用釩氮合金微合金化的鑄坯是，鋼中游離態(tài)的氮不受控時，也容易產(chǎn)生一系列缺陷。
[0007]因此，亟需一種能夠克服上述缺陷的冷卻方法及冷卻裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于，提供一種優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻裝置及冷卻方法。本實用新型可以保證連鑄坯在高溫模式下進行緩冷，有效緩解連鑄坯溶質(zhì)元素的偏析，改善組織均勻程度，控制連鑄坯低倍組織并能降低鋼中氣體含量。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0010]一種優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻裝置，所述裝置包括設(shè)置于垛位上的兩個相對的耐火墻1，所述任一耐火墻I底部設(shè)置若干導(dǎo)輪2，所述導(dǎo)輪2均放置于導(dǎo)軌3上。
[0011]本實用新型中耐火墻I可沿導(dǎo)軌3進行滑移。
[0012]進一步地，所述任一耐火墻I外皮采用鋼板包覆。
[0013]更進一步地，所述導(dǎo)軌3呈平行設(shè)置。
[0014]一種基于上述冷卻裝置的優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]I)在優(yōu)質(zhì)連鑄坯冷卻垛位上設(shè)置兩條相對的導(dǎo)軌3，在任一導(dǎo)軌3上均放置一底部安裝導(dǎo)輪2的耐火墻I ;
[0016]2)將兩個耐火墻I相對固定，同時在導(dǎo)軌3的中間、耐火墻I的兩端均交錯碼放熱態(tài)連鑄坯垛，熱態(tài)連鑄坯垛與耐火墻I圍成一個緩冷受控垛位；
[0017]3)在緩冷受控垛位中交錯碼放緩冷連鑄坯垛，緩冷連鑄坯垛底部和頂部碼放一層熱態(tài)連鑄坯，中間為優(yōu)質(zhì)連鑄坯，且使緩冷連鑄坯垛距離熱態(tài)連鑄坯垛2-7米，同時與耐火墻I的距離彡10米；
[0018]3)優(yōu)質(zhì)連鑄坯在緩冷受控垛位中冷卻至預(yù)定溫度(預(yù)定溫度為常溫至750°C之間的任何溫度。)；
[0019]4)然后移動耐火墻1，重復(fù)步驟2)-3)進行另外一批優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻。
[0020]作為一個優(yōu)選，所述步驟2)和步驟3)中的交錯碼放具體為:首先平行碼放第一層連鑄坯，再與第一層連鑄坯呈十字形平行碼放第二層連鑄坯，重復(fù)第一層和第二層的碼放方式碼放若干層。
[0021 ] 更優(yōu)選地，所述若干層為三層。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟2)中緩冷受控垛位的溫度為200?900 °C。
[0023]本實用新型在優(yōu)質(zhì)連鑄坯生產(chǎn)時，預(yù)先在優(yōu)質(zhì)連鑄坯冷卻垛位兩邊交錯碼放有一定溫度的熱態(tài)連鑄坯，依據(jù)熱輻射生成有一定溫度的空間，能夠使合金含量高的連鑄坯在堆垛過程中，有選擇的進行分溫度段冷卻，更有效的保證連鑄坯內(nèi)合金組織的均勻性，減少鑄坯內(nèi)部合金元素以及有害元素偏析，更有效的均勻成分。更進一步地，溶質(zhì)元素的均勻化在連鑄坯冷卻過程析出較多的合金元素成為晶粒生長的形核核心，使連鑄坯的鑄態(tài)組織更致密，缺陷更少。
[0024]本實用新型使用熱態(tài)連鑄坯溫度對垛位進行預(yù)熱，使受控垛位的溫度可以在“200?900°C”之間進行變化，通過對各種合金析出時間以及溫度的延長，增加合金的析出量、提高均勻度。
[0025]本實用新型的耐火墻底部有導(dǎo)軌以及導(dǎo)輪，可以任意改變受控垛位的位置，可以最大化的重復(fù)利用熱能實現(xiàn)鑄坯的離線緩冷。
[0026]本實用新型適用于強度高，韌性好，合金以及組織均勻性要求高的所有連鑄坯。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]附圖標記:1、耐火墻；2、導(dǎo)輪；3、導(dǎo)軌。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施實例對本實用新型作進一步說明，但并不因此將本實用新型局限在實施實例描述的范圍之內(nèi)。
[0030]如圖1所示，一種優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻裝置，所述裝置包括設(shè)置于垛位上的相對平行的耐火墻1，所述任一耐火墻I底部設(shè)置若干導(dǎo)輪2，所述導(dǎo)輪2放置于平行設(shè)置的導(dǎo)軌3上，使耐火墻I可沿導(dǎo)軌3進行滑移。
[0031]所述任一耐火墻I外皮采用鋼板包覆。
[0032]一種基于上述冷卻裝置的優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻方法，所述方法包括以下步驟:
[0033]I)在優(yōu)質(zhì)連鑄坯冷卻垛位上相對設(shè)置兩條導(dǎo)軌3，在任一導(dǎo)軌3上均放置一底部安裝導(dǎo)輪2的耐火墻I ;
[0034]2)將兩個耐火墻I相對固定，同時在導(dǎo)軌3的中間、耐火墻I的兩端均交錯碼放熱態(tài)連鑄坯垛，熱態(tài)連鑄坯垛與耐火墻I圍成一個緩冷受控垛位，緩冷受控垛位內(nèi)的溫度為200 ?900。。；
[0035]3)在緩冷受控垛位中交錯碼放緩冷連鑄坯垛，具體為底部碼放一層熱態(tài)連鑄坯，中間交錯碼放優(yōu)質(zhì)連鑄坯垛，頂部碼放一層熱態(tài)連鑄坯，且使緩冷連鑄坯垛距離熱態(tài)連鑄坯垛2-7米，同時與耐火墻I的距離< 10米；
[0036]3)優(yōu)質(zhì)連鑄坯在緩冷受控垛位中冷卻至預(yù)定溫度；
[0037]4)然后移動耐火墻1，重復(fù)步驟2)-3)進行另外一批優(yōu)質(zhì)連鑄坯的冷卻。
[0038]所述步驟2)和步驟3)中的交錯碼放具體為:首先平行碼放第一層連鑄坯，再與第一層連鑄坯呈十字形平行碼放第二層連鑄坯，重復(fù)第一層和第二層的碼放方式碼放三層。
[0039]以截面尺寸為240 X 375mm的矩形連鑄坯為例，連鑄坯定尺長度為7000mm。
[0040]將相同爐次的連鑄坯10t分為50t為一批的兩批連鑄坯，一批以常規(guī)方式冷卻堆垛冷卻，另外一批以本實用新型所述方法在預(yù)先預(yù)熱的緩冷受控垛位進行冷卻，分別對緩冷過后的連鑄坯低倍組織，偏析程度以及連鑄坯氣體含量N、H、O含量進行分析對比。
[0041]連鑄坯低倍組織按照GB/T226鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法進行檢驗，按照GB/T24178連鑄鋼坯凝固組織低倍評定方法進行評定。
[0042]偏析度將連鑄坯使用原位分析儀進行分析。原位分析是對被分析對象的原始狀態(tài)的化學成分和結(jié)構(gòu)進行分析的一項技術(shù)。最大偏析度是評定連鑄坯各種成分偏析程度的指標，其值得定義為鋼種某成分的最高值與平均值比值。
[0043]鋼中氣體分析米用氧氮氫分析儀，為美國LECO公司TCH-600型設(shè)備分析。
[0044]實施例1
[0045]澆鑄成分為C% 0.08、Si% 0.26、Mn% 1.45、P% 0.018、S% 0.008、V% 0.040、Ti% 0.020的鋼種時，將相同爐次10t鑄坯分成兩部分，其中一批以常規(guī)方式冷卻堆垛冷卻，另外一批以本實用新型冷卻裝置以及基于該實用新型的冷卻方法在預(yù)先預(yù)熱的緩冷受控垛位進行冷卻，分別對緩冷過后的連鑄坯低倍組織，偏析程度以及連鑄坯氣體含量Ν、Η、0含量進行分析對比。
[0046]采用本實用新型冷卻裝置以