[发明专利]一种控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法

说明书

本发明涉及黑色金属以及有色金属连铸坯的制备领域，具体为一种控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法，适用于黑色金属以及有色金属连铸坯的制备。该方法采用熔体纯净化、高过热度、低水口流速、小水口浸入深度、弱结晶器电磁搅拌、取消末端电磁搅拌、高拉速、施加静磁场以及改变扇形段弧度等复合工艺措施，抑制连铸坯中金属熔体的流动，减轻熔体流动对柱状晶的冲刷碎化，并抑制碎化晶核的存活和运动，从而通过有效控制连铸坯中心等轴晶区的比例和分布，改变连铸坯的补缩方式，减轻大尺寸连铸坯凝固过程中所产生的V偏析，从而可以抑制V偏析的形成，改善铸态缺陷。

技术领域

本发明涉及黑色金属以及有色金属连铸坯的制备领域，具体为一种控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法，适用于黑色金属以及有色金属连铸坯的制备。

背景技术

随着我国工业的迅猛发展，对大型坯料的需求量越来越大，同时对大型坯料的品质要求越来越高。传统上，这类坯料一般通过模铸生产，但是随着连铸技术的发展，越来越多的大型坯料通过连铸进行生产。由于大尺寸连铸坯的凝固过程较长，凝固组织复杂，且存在显著的凝固补缩，在大尺寸连铸坯的铸态组织中，通常会产生严重的铸造缺陷。尤其是在大尺寸连铸坯的内部，由于等轴晶在凝固收缩过程中的复杂演化会产生严重的V偏析，表现为中心轴线附近周期性分布的V形偏析带。V偏析不但带来成分和组织的不均匀性，而且会导致疏松，严重恶化连铸坯的力学性能。因此抑制大尺寸连铸坯的V偏析，提高大尺寸连铸坯的质量迫在眉睫。

为了提高大尺寸连铸坯的质量，人们已经开发许多技术。通过降低连铸熔体的过热度和施加电磁搅拌，人们可以提高连铸坯中的等轴晶率，从而改善严重的中心偏析，将中心偏析分散到一个扩大的等轴晶区内。但是随着等轴晶率的提高，大尺寸连铸坯的V偏析却变得更加严重。近年来，我们通过控制金属熔体的纯净度，尤其是钢铁熔体中的氧、硫含量，可以极大程度的抑制中心偏析的产生。在此基础上需要进一步开发抑制V偏析的技术途径。

发明内容

针对现有技术的能力限制，本发明目的在于提供一种控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法，解决大尺寸连铸坯中的V偏析问题，可以抑制V偏析的形成，改善铸态缺陷。

本发明的技术方案是：

一种控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法，包括如下步骤：

1)控制连铸金属熔体的纯净度；

2)抑制金属大尺寸连铸坯中金属熔体的流动，减轻熔体流动对柱状晶的冲刷碎化，抑制碎化晶核的运动；

3)保持连铸坯中心熔体的高过热度，抑制碎化晶核的存活；

4)通过控制连铸坯中心熔体中的晶核数目，调整中心等轴晶区的比例和分布，改变连铸坯中心的补缩方式，减轻V偏析。

所述的控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法，控制连铸金属熔体的纯净度，钢铁熔体的全氧含量低于30ppm，硫含量低于0.01wt％。

所述的控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法，采用水口结构设计、减小水口浸入深度、弱结晶器搅拌、高拉速、施加静磁场、取消末端电磁搅拌等复合工艺措施，抑制连铸坯金属熔体的流动，减轻熔体流动对边部柱状晶的冲刷碎化，并抑制碎化晶核的运动。

所述的控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法，根据连铸坯尺寸及形状，设计水口直径及水口结构，采用大直径水口降低金属熔体进入结晶器的流动速度，水口结构设计以减轻对边部柱状晶的冲刷为准则，对于大直径的连铸圆坯采用单孔向下结构的水口，水口的直径范围为20～150mm。

所述的控制大尺寸连铸坯中V偏析的方法，控制结晶器中水口浸入结晶器液面的深度为80～100mm，降低金属熔体进入结晶器后对边部柱状晶的冲刷；关闭或者减小结晶器电磁搅拌的强度，使搅拌电流为0～100A，关闭连铸坯末端电磁搅拌，抑制连铸坯金属熔体的流动。