[发明专利]一种降低热送铸坯表面裂纹生成率的快冷装置

说明书

本发明公开了一种降低热送铸坯表面裂纹生成率的快冷装置，所述快冷装置包括一轮快冷装置，所述快冷装置还包括二轮快冷装置和除蒸气盖；所述二轮快冷装置包括运输辊道，在运输辊道上方设置若干排的上冷却喷嘴组，在运输辊道下方设置若干排的下冷却喷嘴组，在运输辊道的入口和出口分别设置高温计；所述运输辊道的每两个运输辊之间均匀布置2‑3排的上冷却喷嘴组和下冷却喷嘴组；所述除蒸气盖通过蒸气通道与蒸气收集装置连通；除蒸气盖覆盖在二轮快冷装置上。该快冷装置可以用来细化铸坯表面的晶粒尺寸，经过两轮快冷后，铸坯表面的平均晶粒尺寸能达到25um以下。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，本发明涉及一种降低热送铸坯表面裂纹生成率的快冷装置。

背景技术

铸坯热送技术是将连铸生产的热铸坯快速送到轧钢区域进行轧制的一项技术，能利用红热铸坯的显热，节约能耗。但是由于热铸坯被送至轧钢区域时的表面温度约600～750℃，该温度铸坯中的奥氏体组织向铁素体+珠光体组织的转变还不完全，还留存一部分奥氏体组织，铸坯在加热炉内被再次加热时，该部分奥氏体组织逐渐吞并周围的铁素体晶粒，形成粗大的奥氏体晶粒，并且在奥氏体组织吞并铁素体晶粒的末期，奥氏体晶粒间的铁素体呈膜状分布，由于铁素体比奥氏体的塑性差，因此在内应力的作用下膜状的铁素体位置处易出现应力裂纹，且由于Nb、V、Ti等微合金元素的碳氮化物在铁素体中的溶解度积比在奥氏体中的溶解度积小，Nb、V、Ti等微合金元素的碳氮化物会在膜状铁素体中偏聚析出，进一步降低了膜状铁素体的塑性。

为了解决热送铸坯生产出的轧材易出现表面裂纹的问题，科研工作者做了大量工作。

中国专利申请201110165783.5公开了一种实现高强度低合金钢连铸坯直接热送的方法，通过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，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，连铸坯经快速冷却后再经过5min以上的回温时间即可将坯料热送入加热炉，避免了轧后裂纹缺陷的形成。但由于开始快速冷却时铸坯表面温度处于Ar1～Ar3范围内，在该温度下铸坯表面的组织为铁素体+奥氏体体，在快冷前铸坯的部分组织已经发生了铁素体转变，此时生成的铁素体晶粒尺寸较大，会降低铸坯表面的塑性，且对铸坯进行快冷前的冷速较慢，给了微合金元素扩散的时间，导致微合金化元素生成的碳氮化物会在粗大的铁素体晶粒中偏聚，也会降低铸坯表面的塑性。

中国专利申请CN 105642853B公布了一种连铸坯冷却处理方法，其包括步骤一、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。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。中国专利申请CN 102059331A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。但以上两个专利技术由于铸坯表面组织只经历了一次组织转变，晶粒细化程度不足以抑制具有高裂纹敏感性的热送铸坯表面裂纹的生成。