[发明专利]一种通过原位观察来制定高碳钢连铸冷却参数的实验方法

说明书

一种通过原位观察来制定高碳钢连铸冷却参数的实验方法，将高碳钢样品加工成直径为4～7mm，高度为4～6mm的圆柱试样，试样打磨与抛光后放入高温共聚焦激光显微镜加热腔的氧化铝坩埚内，腔内抽真空后通入纯氩气、氮气或氦气；以120～240℃/min将试样升温至800℃，然后再按5～50℃/min升至1390～1450℃最高温度，保温1.5～10min，完成后，将试样以30～300℃/min冷却至1000℃，该过程中采用原位观察显微镜对试样进行观察，最后将试样缓冷至室温后从高温共聚焦激光显微镜的加热腔内取出，放入常温金相显微镜下观察其凝固组织，即，对不同冷却速率下的试样进行原位观察。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金的连铸控制领域，尤其涉及一种通过原位观察来制定高碳钢连铸冷却制度的方法。

背景技术

目前，在各家钢铁冶金生产企业在生产各类钢铁产品过程中广泛使用了连铸技术，连铸即为连续铸钢的简称，与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。

而连铸实质上就是钢水在特定条件下的凝固过程，其热量传递贯穿于连铸过程的始终。其中，结晶器是整个连铸系统中最关键的部件，被认为是连铸机的心脏。结晶器内流动的钢水通过坯壳、渣膜、气隙把热量传递给结晶器，热量再由冷却水对流换热带走，以使结晶器的铜壁保持适当的温度，防止铜再结晶使其硬度和强度降低从而导致结晶器变形。

从热量传递的角度讲，如果传热速率过快且不均匀，则过大的热应力可能引起铸坯裂纹。而现有技术下的连铸结晶器冷却速率大都基于半经验公式或数值模拟估算，缺乏一套完善的实验研究方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种通过原位观察来制定高碳钢连铸冷却参数的实验方法，与现有技术相比，本发明实现了对连铸冷却速率采用原位观察实验进行设定，为连铸冷却速率及铸坯质量保证提供技术信息。

本发明的一种通过原位观察来制定高碳钢连铸冷却参数的实验方法，其具体步骤如下所述：

1.一种通过原位观察来制定高碳钢连铸冷却参数的实验方法，包括待测的高碳钢样品，其具体步骤如下所述：

1)将待测的高碳钢样品采用线切割加工成圆柱试样，该试样直径为4～7mm，高度为4～6mm；

2)将试样经过砂纸打磨与抛光后，放入高温共聚焦激光显微镜的加热腔的氧化铝坩埚内，腔内抽真空后通入纯氩气、氮气或氦气，保护试样不被氧化。

上述步骤为制备高温共聚焦激光显微镜观察试样的常规方法，该方法可已在保护气氛下加热实验，确保试样内的活泼元素不被进一步氧化或吸氮。

3)以120～240℃/min的升温速率将试样升温至800℃，然后再按5～50℃/min的升温速率升至最高温度，该最高温度范围1390～1450℃，在最高温度下保温1.5～10min，用于模拟钢水在中间包停留时间；

4)步骤3)完成后，将试样以30～300℃/min的降温速率冷却至1000℃，模拟不同的连铸结晶器冷却速率；

5)上述步骤3)和4)中采用原位观察显微镜对试样进行观察，观察等轴晶和柱状晶的生长，显微镜的放大倍数为100倍至500倍；

上述步骤5)是为了便于高温条件下观察等轴晶和柱状晶的生长，显微镜的放大倍数低于100倍，则难以观察到等轴晶，如果显微镜的放大倍数大于500倍，则观察视场太小，很难观察到完整的柱状晶。

6)将试样缓冷至室温；

上述步骤3)、4)、6)的解释说明如下：