專利名稱：控制連鑄坯表層凝固組織的二次冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連鑄坯表面冷卻方法，特別是有效控制連鑄板坯表面凝固組織的 二次冷卻方法。有效的控制鑄坯表層凝固組織和析出物位置、分布狀態(tài)，改善了鋼的高溫塑 性，有助于消除鑄坯裂紋缺陷。
背景技術(shù)：
連鑄坯的表面裂紋一直是冶金界的重點和難點，以角橫裂紋和表面橫裂紋為例， 多年來學者進行了大量卓有成效的研究工作但均未能徹底解決。鑄坯橫裂紋產(chǎn)生的機理 基本得到共識在連鑄的應變速率下，鋼在凝固過程中存在二個低塑性區(qū)間，與表面裂紋密 切相關(guān)的是低溫塑性區(qū)900-700°C，因為鑄坯在低溫塑性區(qū)內(nèi)進行彎曲-矯直致使鑄坯開 裂。鋼在此溫度范圍內(nèi)顯現(xiàn)低塑性的根源有兩方面，一方面是由于該溫度處于奧氏體的低 溫側(cè)，大量的析出物在奧氏體晶間析出使鋼晶界脆化。另一方面，先共析鐵素體薄膜強度很 低，僅有基體強度月1/4，應力容易集中導致開裂。目前解決鑄坯表面橫裂紋最為普遍的方式是減弱或者加強鑄坯二冷水量，是鑄坯 表面溫度避開鋼的第三低塑性溫度區(qū)，實際應用效果很有限，因為鑄坯角部為二維傳熱，冷 卻較快，不可避開的進入低塑性區(qū)，不能完全解決裂紋問題。并且，現(xiàn)在大多數(shù)連鑄機的所 設(shè)置鑄坯的二冷冷卻速度基本在0. 5-2. 5°C /S之間，鑄坯表層組織大體類似，常溫下組織 為鐵素體+珠光體，晶粒尺寸為100 500um。通過控制析出物和凝固組織來提高鋼的高溫 塑性的研究極少，日本住友金屬kato博士曾經(jīng)在試驗和實驗小鑄機上研究過相關(guān)機理，但 是具體的工藝參數(shù)、控制方法以及工業(yè)生產(chǎn)的效果均無報道。針對控制鑄坯表面裂紋的相關(guān)專利極少，如“專利號200710048925. 3”的專利介紹了關(guān)于控制含釩高氮鑄坯表面裂紋缺陷的 方式，他是通過調(diào)整結(jié)晶器振動參數(shù)、提高拉速、減弱二次冷卻的方式來控制板坯角橫裂紋 缺陷?！皩＠?200520113359. 6”的專利介紹了通過改造結(jié)晶器水槽位置和距來減輕鑄
坯表面縱裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種有效的控制鑄坯表層組織的二冷冷卻方法，使鑄坯表層 組織晶粒細小，析出物大多包裹在晶粒內(nèi)部，改善鋼的高溫延塑性。本發(fā)明可以應用在國內(nèi)絕大多數(shù)直弧型連鑄機上，過程控制參數(shù)具有通用性和普 遍適用性。本發(fā)明涉及一種有效的控制鑄坯表層組織的二冷冷卻方法，連鑄板坯出結(jié)晶器 后，在鑄機垂直段以3 10°C /S冷速冷卻，冷卻時間為50 160S，在此時間對應的冷卻區(qū) 段內(nèi)二冷水量增大為原來水量的2 5倍，即寬面水量為260 600L/min，窄面水量為50 125L/min。以上在鑄機垂直段的強冷方式結(jié)束后在之后的冷卻區(qū)段采用0. 55 0. 8L/kg比水量的二冷冷卻方式。本發(fā)明通過上述連鑄二冷方式的設(shè)置，鑄坯表層組織致密、晶粒尺寸為10 lOOum，晶界析出物較少且均勻，高溫下原奧氏體晶界不明顯，通過對鋼的高溫塑性測試發(fā) 生鋼的塑性明顯改善。塑性的改善使鑄坯能夠抵抗連鑄過程的彎曲-矯直應變，降低裂紋 敏感性，有助于避免鑄坯裂紋。
具體實施例方式實例1 國內(nèi)某廠在澆注220mm規(guī)格厚板坯的時候，鑄坯內(nèi)弧東西側(cè)邊部出現(xiàn)橫裂紋，采 用本發(fā)明重新制定二冷冷卻方式。鋼種為Q345R，斷面尺寸為1800mmX 220mm，結(jié)晶器浸入水口插入深度為150mm、水 口角度為15°C，拉速為1.02m/min。二冷設(shè)置為鑄坯出結(jié)晶器后，在鑄機垂直段采用強冷 方式，寬面水量增加2. 2倍，水量為280L/min，窄面水量增加2. 3倍，水量為78L/min，冷卻 速度為5. 50C /S，運行時間為60S。隨后采用0. 65L/kg比水量量水表澆注。對下線鑄坯進行檢驗，鑄坯表面組織致密，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷。實例2:國內(nèi)某廠在澆注220mm規(guī)格厚板坯的時候，鑄坯內(nèi)弧寬度方向1/4位置出現(xiàn)橫裂 紋，采用本發(fā)明重新制定二冷冷卻方式。鋼種為Q345-Z25，斷面尺寸為2000mmX250mm，結(jié)晶器浸入水口插入深度為 155mm、水口角度為15°C，拉速為1. Om/min。二冷設(shè)置為鑄坯出結(jié)晶器后，在鑄機垂直段采 用強冷方式，寬面水量增加3倍，水量為381L/min，窄面水量增加2. 6倍，水量為88L/min， 冷卻速度為6. 70C /S，運行時間為60S。隨后采用0. 6L/kg比水量水表澆注。對下線鑄坯進行檢驗，鑄坯表面組織致密，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷。實例3:國內(nèi)某廠在澆注250mm規(guī)格厚板坯的時候，鑄坯內(nèi)弧寬度方向距離邊部300 500mm位置出現(xiàn)橫裂紋，采用本發(fā)明重新制定二冷冷卻方式。鋼種為SS400，斷面尺寸為1800mmX 220mm，結(jié)晶器浸入水口插入深度為155mm、水 口角度為15°C，拉速為1.05m/min。二冷設(shè)置為鑄坯出結(jié)晶器后，在鑄機垂直段采用強冷 方式，寬面水量增加3. 3倍，水量為419L/min，窄面水量增加2. 9倍，水量為98L/min，冷卻 速度為8. 30C /S，運行時間為60S。隨后采用0. 56L/kg比水量水表澆注。對下線鑄坯進行檢驗，鑄坯表面組織致密，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷。
權(quán)利要求
控制連鑄坯表層凝固組織的二次冷卻方法，其特征在于連鑄坯出結(jié)晶器后，在鑄機垂直段以3～10℃/S冷速冷卻，冷卻時間為50～160秒，在此時間對應的冷卻區(qū)段內(nèi)二冷水量增大為寬面水量為260～600L/min，窄面水量為50～125L/min，鑄坯在鑄機垂直段的強冷方式結(jié)束后在后面的冷卻區(qū)段采用0.55～0.8L/kg比水量的二冷冷卻方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有效控制連鑄板坯表面凝固組織的二次冷卻方法。連鑄坯出結(jié)晶器后，在鑄機垂直段以3～10℃/s冷速冷卻，冷卻時間為50～160s，在此時間對應的冷卻區(qū)段內(nèi)二冷水量增大為原來水量的2～5倍，即寬面水量為260～600L/min，窄面水量為50～125L/min。在鑄機垂直段的強冷方式結(jié)束后在之后的冷卻區(qū)段采用0.55～0.8L/kg比水量的二冷冷卻方式。實踐證明，該二冷模式下澆注的鑄坯表層組織致密、晶粒尺寸為10～100um，晶界析出物較少且均勻，高溫下原奧氏體晶界不明顯，通過對鋼的高溫塑性測試發(fā)生鋼的塑性明顯改善，有助于消除鑄坯裂紋缺陷。
文檔編號B22D11/22GK101912953SQ20101025998
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者關(guān)春陽, 劉洋, 危耀環(huán), 呂延春, 姜中行, 朱志遠, 李戰(zhàn)軍, 李景光, 楊國偉, 王文軍, 王海寶, 王玉龍 申請人:首鋼總公司