[发明专利]一种中高碳高强度钢均质化铸坯的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域。尤其涉及一种中高碳高强度钢均质化铸坯的生产方法。

背景技术

结晶器和锭模是铸造中非常关键的“心脏”部件，钢水在结晶器和锭模内的凝固过程对铸坯表面质量和内部质量都有着决定性的影响。连铸坯和初轧坯的轴向/中心偏析对成品钢的质量有显著影响。优质钢材不断增长的需求使得技术人员面临如何降低连铸坯和初轧坯的轴向/中心偏析、生产出符合高要求高品质连铸钢坯和初轧坯的难题。连铸钢坯是在高达十几米的高度扩展液相条件下形成，该条件会严重影响结构和化学非均匀性的发展。压缩比<3～4的厚板若存在轴向不均匀性，会对质量指数产生主导性影响：首先降低了轧制品Z方向的机械性能，在某些情况下导致轴向裂纹和超声波缺陷的形成；对于耐蚀钢来说，除了必需的机械性能，HIC检测指数对金属制品的使用性能亦具有支配性影响。氢致裂纹主要是由化学元素轴向偏析导致，氢致裂纹抗力是根据表征氢致裂纹的指数—裂纹的长度率(CLR)、宽度率(CTR)和敏感率(CSR)进行评定的。裂纹的长度率(CLR)、宽度率(CTR)和敏感率(CSR)遵循以下关系：偏析的程度越低，抗氢致开裂的水平就越高；连铸钢坯轴向和中心偏析以及内部裂纹的发展主要由连铸钢坯的宏观组织结构确定的，特别是由树枝状结晶区域的发展程度及其弥散度来确定的。

确保形成具有改进性能的弥散晶状结构钢的重要条件是降低铸造过程中钢水的过热度，过热度是熔体温度和液相线温度之差。不存在熔体过热时，发展成不同方向的树枝状晶体，并形成球状晶体区。在随后将铸件毛坯加工成成品的过程中，已形成的弥散性的浇铸结构在很大程度上保留了下来。

相对于传统模铸工艺，连铸工艺是一项重大的技术进步，但与生俱来的产品缺陷如等轴晶率低、中心偏析、中心疏松和中心裂纹等制约连铸产品的质量。如“一种板坯连铸轻压下位置的控制方法”(CN200510028601.4)和“水平连铸电磁搅拌技术”(CN200510032537.7)虽采用优化配水、轻压下和电磁搅拌等技术可以部分改善铸坯质量，但这些措施投资大，对于炼钢和连铸的稳定运行要求高、控制模型复杂和影响因素多。同时由于上述两种技术受钢种化学成分及其质量百分数(wt％)和工艺参数(钢水温度、拉速、冷却水和连铸机状态等)的影响大，故对于铸坯组织的均匀性难于控制。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、成本低廉和操作方便的中高碳高强度钢均质化铸坯的生产方法；用该方法生产的中高碳高强度钢均质化铸坯的宏观组织结构能得到明显改善，能显著弱化或消除化学元素的轴向/中心偏析和内部裂纹，能提高轧制钢板的塑韧性，能提高工程结构用钢和耐蚀钢的HIC检测合格率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：向连铸结晶器或锭模内的中高碳高强度钢水中喂入复合填料包芯线，复合填料包芯线的喂入量为所述中高碳高强度钢水的0.3～1.2wt％。

喂入复合填料包芯线的喂带机的振动频率为50～35000Hz；喂入复合填料包芯线的速度V_band

V_band＝A×V_casting×(T_tundish–T_liqudus)/T_liqudus                (1)

式(1)中：A为过热度调节系数，A为3～30；

V_casting为连铸机或者模铸的浇铸速度，m/min；

T_tundish为中间包温度，℃；

T_liqudus为所浇铸钢种的液相线温度，℃；

(T_tundish–T_liqudus)为过热度，℃。

所述复合填料包芯线为钝化的铁砂和高熔点碳氮化物的混合物，其中，碳氮化物为复合填料包芯线的1～10wt％；高熔点碳氮化物为由Zr和Nb中的一种或两种元素形成的碳氮化物。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明采用自耗宏观冷源的铸造技术，解决了降低熔体过热的问题，相应地得到均匀的宏观组织结构，即通过只降低钢坯连铸机结晶器或者锭模内液态钢水过热度的方式，得到等轴的致密结晶结构，显著改善了铸坯宏观和微观组织结构。