[发明专利]一种同时提高高碳钢小方坯角部强度与塑性的冷却制度方法

说明书

本发明公开一种同时提高高碳钢小方坯角部强度与塑性的冷却制度方法，属于连铸技术领域。所述制备方法包括：S1：在高碳钢方坯连铸生产的二冷区段，采用非均匀冷却工艺对方坯进行冷却；在二冷区出口处，方坯的角部的温度为A℃、方坯铸坯面部除角部外，其他部位的温度为B1～B2℃，B1大于等于A，A的取值为195～205，B2的取值为790‑810，B1小于B2；S2：方坯经二冷区冷却后进入空冷区，坯件角部的温度回升至495‑505℃，之后坯件整体冷却至室温。本发明工艺流程简单、易于操作实现、能够实现高碳钢方坯角部强度与塑性的同时提升，性能提升效果显著；便于大规模工业化应用。

技术领域

本发明公开一种同时提高高碳钢小方坯角部强度与塑性的冷却制度方法，属于连铸技术领域。

背景技术

在钢铁冶金中，连铸是一种由连铸机将具有一定过热度的钢水连续浇注成型的工艺，钢包中熔融的钢液通过长水口进入中间包内，中间包再通过浸入式水口将钢液输入到结晶器铜模中。钢液经过水冷结晶器铜模壁时接触表面冷却，形成了包裹着液芯的铸坯，在引锭杆牵引下被连续不断地拉出结晶器，并在辊子的支撑下进入二冷区，铸坯在二冷区经由喷雾器强制水冷，使得坯壳内部的液芯快速冷却，坯壳变厚，铸坯出二冷区进入空冷区，由于冷却强度的降低，铸坯表面发生一定程度的回温，此即一个完整的连续铸钢过程。

从连铸坯中获得的热轧盘条钢是一种常见的高碳钢，作为汽车轮胎钢帘线的原材料，在使用时会受到弯曲、拉伸和推拉扭转等各种循环应力，因此为了保证行车安全的同时减轻轮胎整体重量，生产优质高碳钢具有重要意义。对于高碳钢连铸的实际生产中，往往期望得到小片层间距的均匀化片层状珠光体铸态组织来达到后续热轧拉拔工艺所要求的强度和塑性，这种常规的铸态组织可以在均匀的温度场和合适的冷却条件下形成，所以连铸过程中的二次冷却条件对高碳钢铸坯组织以及凝固质量都有着重要的影响。

目前工业上对于生产高碳钢所采用的二冷冷却强度有两种看法，一种观点认为在可以防止铸坯鼓肚的前提下，应采用较弱的冷却强度，钢水的凝固速度不会随着冷却强度的增大而显著增加，相反，若冷却强度过大会造成铸坯表面温度很低，从而在铸坯表面形成很大的热应力，增大裂纹出现的可能性，但是较弱的冷却强度不利于形成细片层状珠光体铸态组织，片层间距的增大会造成组织强度的降低，难以满足后续工艺对铸坯强度的要求；另一种观点则认为高碳钢连铸过程应采用二冷强冷，一方面，二冷强冷可以产生高分数的小片层珠光体组织，这种组织可以改善高碳钢的力学性能，另一方面，强冷可以产生更深的温度梯度,在凝固前沿形成细小的枝晶,这样，在钢液凝固过程中，溶质就不会被推向铸坯中心而造成元素偏析，此外，二冷强冷可以避免网状渗碳体的形成并改善等轴晶的致密性，网状渗碳体倾向于沿晶界析出，是表面裂纹的潜在来源。但若一味采用强冷获得极细片层状珠光体铸态组织，又会降低铸坯的塑性，同样也难以满足后续生产。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种同时提高高碳钢铸坯角部强度与塑性的方法，可以更好地满足后续生产工艺对于铸坯力学性能的要求。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

本发明一种同时提高高碳钢方坯角部强度与塑性的冷却制度方法，包括以下步骤：

S1：在高碳钢方坯连铸生产的二冷区段，采用非均匀冷却工艺对方坯进行冷却；在二冷区出口处，方坯的角部的温度为A℃、方坯铸坯面部除角部外，其他部位的温度为B1～B2℃，B1大于等于A，A的取值为195～205，B2的取值为 790-810，B1小于B2；

S2：方坯经二冷区冷却后进入空冷区，坯件角部的温度回升至495-505℃，之后坯件整体冷却至室温。

在工业上应用时，S1中，通过改变喷嘴排布方式，增大两个相邻喷嘴在铸坯角部区域重合的水冷面积，从而达到二冷区域方坯角部高强度冷却，方坯角部在二冷区出口处温度保持在200℃左右，铸坯面部在二冷区进行常规冷却，铸坯面部在二冷区出口温度保持在800℃左右。在本发明中所述步骤S1中，铸坯角部在二冷区的冷却强度接近淬火。