[发明专利]一种连铸坯冷却处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料冷却技术领域，特别涉及一种连铸坯冷却处理方法。

背景技术

表面裂纹问题一直伴随着连铸技术的发展，铸坯表面一旦开裂，情况轻的需要精整，增加工序和成本，严重的则产生废品，造成严重损失。铸坯表面裂纹的形成与连铸过程密切相关，由于铸坯在结晶器中顺序结晶，在拉坯方向和厚度方向会形成温度梯度，表面率先结晶形成坯壳，心部则还处于液态或熔融态，由于凝固作用，金属向中心收缩，导致表面受到向铸坯中心的拉应力。同时，铸坯在凝固过程中发生相变，当钢中C含量位于相图中包晶反应区时，随着凝固进行会发生液相和σ-Fe向γ-Fe转变，因此在凝固中不但铸坯表面和中心由于温度不均匀导致的热应力，还有相变不同步导致的相变应力。并且由于相变不均匀易在表面形成凹陷，成为表面裂纹源。与此同时，钢中的P，S等杂质元素和一些合金元素在凝固中易在晶界偏析，也会产生化合物夹杂，导致晶界对应力变得更为敏感。此外铸坯在铸机中行进，收到输送辊，压下辊等的机械作用力，由于这些力大小和作用方式不同也容易在铸坯表面形成裂纹。

因此，为了避免铸坯裂纹的产生，节约成本，提高成材率，需要从钢中P，S等合金元素的控制出发，严格控制钢液过热度，选择适宜的保护渣，控制结晶器中的液面波动，选择合适的二次冷却工艺参数和拉坯速度等综合着手。同时也需要创新工艺制度和方法在减少热应力，消除偏析以及铸坯表层强化等方面进一步避免表面裂纹的产生。

当前，一些改善铸坯表面质量的工艺方法有莱芜钢铁（CN 1034334638 A）通过合金成分，二次水冷，拉坯矫直等过程共同控制生产的大方坯包晶钢。其通过严格控制钢中C含量与包晶点C含量的差值，减少表面相变时由于相变不均匀而产生的凹陷，避免由此形成裂纹源。首钢集团（CN 102059331 A）采用切割后快速冷却使铸坯表面发生铁素体，珠光体转变，随着相变进行奥氏体晶界迁移C、N化物被保留在铁素体晶内，强化了晶界，随后立刻热装热送，避免轧后裂纹。重庆大学（CN20111016578）就含铝的铝镇静钢热送热装过程中的表面裂纹现象，将连铸坯在连铸辊道上按2-5℃ /s 的速度快速冷却到500℃以下，避开两相区，并且控制冷却速度消除过大的组织应力，同时避免原奥氏体晶界上析出的碳化物和氮化物造成的晶界脆性。

可以看出，目前还缺少能防止铸坯表面开裂的有效的技术方案。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种连铸坯冷却处理方法，防止连铸坯在后续加工过程中出现裂纹。

本发明一种连铸坯冷却处理方法，包括以下步骤：

步骤一、铸坯凝固；铸坯脱离液芯或固液混合态，达到完全凝固；在快速冷却处理前，满足铸坯表面温度900℃以上，铸坯中心温度1100℃以上；

步骤二、快速冷却处理；在铸坯表面形成低温层，铸坯表面温度降至Ar1～（Ar1-300）℃时终止冷却处理，此时铸坯中心温度大于Ar3；

步骤三、返温处理；铸坯表面温度大于或等于Ar1时终止返温处理。

进一步的，步骤二快速冷却处理时铸坯表面的冷却速度为5.5~20℃/s。

进一步的，步骤二快速冷却处理时的冷却强度大于等于1000W/m²℃。

进一步的，步骤二的快速冷却处理过程，在连铸坯矫直后的切割前或切割后进行（分别指图1 中的位置A、B、C）。

进一步的，步骤二、步骤三中的快速冷却处理的终止温度和返温处理的终止温度根据铸坯钢种的具体化学成分确定。

本发明的有益效果为：通过表面快速冷却/返温过程改善铸坯表面组织，增加表面强度和塑性，避免在随后的输送、吊运、堆冷及加热等过程中坯料表面开裂。

附图说明

图1所示为铸坯表面冷却工艺实施示意图。

图中：1-钢水包、2-中间包、3-结晶器、4-搅拌和震动装置、5-二次冷却装置、6-矫直机、7-铸坯、8-切割装置、9-运输辊道。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。