[发明专利]一种改善连铸过程中大圆坯结晶器内皮下负偏析的方法

说明书

一种改善连铸过程中大圆坯结晶器内皮下负偏析的方法，所属金属铸造技术领域，本发明方法在连铸过程中采用结晶器电磁搅拌与结构性旋流浸入式水口相结合，设置参数为：拉速为0.2～0.5m/min，过热度为20～30℃，结晶器冷却水流量5000～8000L/min，结晶器电磁搅拌电流为200～400A，结构性旋流浸入式水口浸入深度为120～140mm，采用三孔旋流型水口。本发明制备的铸坯经计算对比，采用直通型水口不加电磁搅拌距离弯月面2m处皮下碳偏析系数为0.825，采用旋流水口加300A结晶器电磁搅拌距离弯月面2m处皮下碳偏析系数为1.0，连铸坯皮下负偏析问题得到明显改善。

技术领域

本发明属金属铸造技术领域，特别涉及一种改善连铸过程中大圆坯结晶器内皮下负偏析的方法。

背景技术

钢铁工业是各个工业化国家的基础工业之一，也是衡量一个国家经济实力的重要指标，同样人类文明的发展也离不开钢铁材料。连铸大圆坯产品广泛应用于交通运输、机械制造、石油化工、风力发电等领域重大装备的制造，具有重要的战略意义和经济价值。随着装备制造不断向大型化、高端化方向发展，连铸圆坯产品也在向大断面、高性能方向前进。目前，国内生产的连铸圆坯断面直径在350mm～1000mm范围，800mm大圆坯在多家钢铁企业顺利投产，少数企业的连铸圆坯尺寸已达1000mm。随着连铸大圆坯断面尺寸不断增大，连铸圆坯已经进入一些传统的模铸产品领域。与模铸产品相比，连铸圆坯产品具有生产效率高、后续加工方便、金属收得率高、产品质量稳定等优势。但是，随着连铸圆坯断面尺寸不断增大，凝固时间延长，连铸坯液心长度也在增加；另一方面，为满足产品性能，连铸圆坯合金化程度不断增加；生产过程中，大断面连铸圆坯皮下负偏析等问题比较突出，影响了产品质量。为了使圆坯产品质量更上一个台阶，解决大圆坯表面负偏析成为圆坯连铸普遍存在的共性问题。

常用的宏观偏析控制技术包括冷却制度控制，低过热度浇铸技术，轻压下技术和电磁搅拌技术等，实际应用时常常几种技术相互配合。然而这些控制手段都是用来改善连铸坯中心偏析常用的手段，针对铸坯表面的质量问题一直没有得到足够的重视，也没有一种有效的手段来改善表面负偏析。并且部分技术在实际生产中也存在着各种条件的限制，例如：

低过热度浇铸虽然可以改善铸坯中心偏析状况，增大等轴晶区面积，提高铸坯质量。然而，实现低过热度浇铸的关键是：(1)控制钢中夹杂物，防止低过热度浇铸过程的水口结瘤；(2)准确控制连铸过程中间包钢水温度稳定；(3)控制炼钢-连铸生产节奏的稳定。因此，在实际生产操作中，低过热度浇铸技术的控制难度很高。

轻压下技术广泛应用在板坯和方坯连铸过程，通过与冷却制度相配合，可以有效改善中心偏析、消除中心缩孔。但是，大圆坯连铸过程中，为了达到压下效果，非常容易产生内裂和表面裂纹。目前，轻压下技术在圆坯连铸中的应用仍需进一步探索。

因此，如何改善大圆坯皮下负偏析，提高铸坯表面质量，加强铸坯的均质化控制，成为了一个十分重要的课题。针对这一问题，提出改善连铸坯皮下负偏析问题的连铸方法也变得十分具有意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种改善连铸过程中大圆坯结晶器内皮下负偏析的方法，通过改善大圆坯C元素皮下负偏析，从而提高铸坯成分均匀性及改善铸坯质量。其具体技术方案如下：

一种改善连铸过程中大圆坯结晶器内皮下负偏析的方法，如下：

在连铸过程中采用结晶器电磁搅拌与结构性旋流浸入式水口相结合，设置参数为：拉速为0.2～0.5m/min，过热度为20～30℃，结晶器冷却水流量5000～8000L/min，结晶器电磁搅拌电流为200～400A，结晶器电磁搅拌频率为1.2HZ，结构性旋流浸入式水口浸入深度为120～140mm，采用三孔旋流型水口，侧孔垂直倾角为-15～15°，侧孔水平倾角为120°。

本发明的一种改善连铸过程中大圆坯结晶器内皮下负偏析的方法，与现有技术相比，有益效果为：