一种提高厚大断面连铸坯内部质量的方法

摘要

本发明涉及连铸坯制造领域，具体地说是一种提高厚大断面连铸坯内部质量的方法，可以解决现有技术中厚大断面连铸坯中心缩孔疏松和偏析问题。本发明通过控制钢水纯净度、浇注过热度，协同采用微区振荡和凝固自补缩技术，提高铸坯内部质量。微区振荡技术有效消除铸坯内部偏析缺陷，并可以有效细化凝固组织，减轻缩孔疏松。凝固自补缩技术在后续凝固收缩过程中实现同时凝固和固态金属的塑性移动，达到高温可变形金属径向自补缩的目的，从而消除铸坯内部缩孔，并显著改善直至消除铸坯内部疏松。本发明适用于厚大断面碳钢、合金钢以及有色金属铸坯，尤其适用于300mm以上厚度的连铸板坯、方坯和Φ500mm以上断面连铸圆坯。

主权项

一种提高厚大断面连铸坯内部质量的方法，其特征在于：冶炼过程控制金属液纯净度，浇注过程控制过热度，连铸过程中在中间包和/或结晶器内采用微区振荡装置与技术，二次冷却区采用自补缩技术；所述的控制金属液纯净度，金属液中的残铝量控制在0.018‑0.030 wt %范围内，气体和杂质元素控制目标为：T[O]<15 ppm，[S]<0.010 wt %，[P]<0.012 wt %；对于合金钢，采用感应电炉、电弧炉或转炉设备进行钢水冶炼，冶炼过程中采用Al进行预脱氧，采用真空碳脱氧、Si脱氧或Si‑Ca合金脱氧进行终脱氧，避免采用Al进行终脱氧；所述的浇注过程控制过热度，中间包开始浇注时，金属液过热度为5‑80℃；稳定拉坯过程中，中间包金属液过热度控制在5‑20℃范围内；中间包和/或结晶器内采用微区振荡技术，具体步骤如下：1）中间包和结晶器内同时或单独使用微区振荡装置，耐火材料振荡探头截面积占中间包或结晶器液面面积为20‑40%，探头个数为2‑3个；2）耐火材料探头插入液面以下深度为50‑150mm；3）振荡频率为30‑50HZ，振幅为2‑10mm；4）通过耐火材料的振荡使耐火材料表面形成晶核，晶核大量脱落在连铸铸坯内成为金属液结晶的形核质点，促进形核，提高铸坯芯部凝固速度，缩短金属液的补缩距离，消除内部缩孔，减轻疏松和偏析缺陷，改善凝固组织；所述的二次冷却区采用自补缩技术，具体步骤如下：1）连铸坯出结晶器后进入二次冷却区，降低喷水冷却强度，提高铸坯表面温度；2）控制连铸坯表面冷却条件，使铸坯外表面的温度维持在固相线以下100~400℃之间，连铸坯外表面凝固层处于低变形抗力的塑性变形区；3）在二次冷却区对铸坯进行保温，降低铸坯外表面与外界的换热强度，利用芯部返热使铸坯外表面温度升高，减小铸坯径向温度梯度，使铸坯芯部同时进入糊状区，促进铸坯芯部同时凝固；4）芯部金属液同时凝固时，凝固收缩产生垂直于重力方向的径向拉应力，拉应力作用于外表面高温凝固层，使已凝固金属发生塑性变形，由外表面向铸坯中心发生塑性移动，实现铸坯径向自补缩，消除缩孔，减轻疏松。