[发明专利]一种利用铁素体相改善铸坯表面裂纹的方法

说明书

本发明属于连铸技术领域，具体涉及一种利用铁素体相改善铸坯表面裂纹的方法,利用在铸坯表层形成高比例的铁素体组织的方法来减少铸坯表面裂纹。该方法可以控制铸坯表层组织，提高铸坯表层塑性，降低铸坯表面裂纹。该方法在铸机矫直段前采用冷却水控制铸坯表层温度，使该铸坯表面长时间恒定在钢种奥氏体向铁素体转变的相变温度附近，通过长时间温度恒定在铸坯表层形成一层铁素体层，提高铸坯表层组织中铁素体的比例，利用铁素体高塑性改善铸坯表层组织塑性，从而降低铸坯内弧面在矫直区拉应力作用下产生的裂纹。

技术领域

本发明属于连铸技术领域，具体涉及一种利用铁素体相改善铸坯表面裂纹的方法，该方法通过控制铸坯的冷却来提高铸坯表层组织中的铁素体比例，在铸坯表面形成高比例铁素体组织，从而提高铸坯塑性，降低铸坯在矫直区域的裂纹发生。

背景技术

在冶金连铸的生产过程中，铸坯的内部与外部质量是冶金工作者十分关注的问题。铸坯的内部质量主要表现在成分均匀，无疏松、无缩孔、无裂纹等，外部质量则是无夹渣、无裂纹等，这些缺陷都会遗传到后续的轧制产品中，因此希望生产出铸坯内部组织和外部组织有优良的的产品。

铸坯裂纹形成是连铸过程中冶金因素和力学因素综合作用的结果，铸坯是否产生裂纹决定于钢的组织性能、凝固冶金行为、铸机工艺参数和设备运行状态。控制铸坯组织是提高材料综合性能的有效方式之一，连铸过程中通常采用控制钢液的过冷度、电磁搅拌、加铝钛或稀土元素等增加形核剂的方法控制铸坯铸态组织。连铸过程中也可以通过改变冷却速度及铸坯受热历程控制铸坯的表层组织。铸坯在出结晶器时还处于奥氏体单相区，因此结晶器和冷却强度的大小对表层组织的影响很关键。铸坯普遍发生表面裂纹都是在铸机的矫直段，因为在该区域连铸坯受到矫直作用从而在铸坯的上表面产生拉应力，铸坯的低塑性组织在拉应力的作用下产生裂纹，因此在铸机矫直区之前通过控制铸坯在铸机里冷却可以有效地控制铸坯组织，改善铸坯力学性能。

专利CN 110653352 A为了消除铁素体引发的铸坯表面裂纹在矫直段前增加一排小喷射角冷却水喷嘴，提供一个窄区域强冷带来消除表面先共析铁素体来控制铸坯表面裂纹。专利CN107695313 A同样采用快冷淬火的方式消除铸坯表层的铁素体和碳氮化物析出避免脆化提高铸坯塑性的方法来减少铸坯表面裂纹。专利CN 105478704 B建立了了二冷水喷淋架升降装置，可实现二冷水冷却面积的动态控制和水量自动调整，通过该方式避免了二冷水直接喷淋在铸坯角部导致温度过低或温度变化引发的角部裂纹。

从上面的专利分析可以看出，当前的解决铸坯表面裂纹的技术路线主要有两个，一个是采用高温运行的方式，提高铸坯表层温度，避免相变以及在晶界析出铁素体膜和碳氮析出物，该种方式下连铸机设备一直在高温状态下，对设备的精度保证和寿命都会造成很大的影响。另一种方式采用低温路线，避开钢种的第三脆性区，该种方式需要很大的冷却水量，对能源和环境有很大的影响。因此需要从钢种本身角度出发找到一种提高钢种塑性的组织状态。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用铁素体相改善铸坯表面裂纹的方法,利用在铸坯表层形成高比例的铁素体组织的方法来减少铸坯表面裂纹。该方法可以控制铸坯表层组织，提高铸坯表层塑性，降低铸坯表面裂纹。

本发明的技术方案为：

一种利用铁素体相改善铸坯表面裂纹的方法，在冶金连铸的生产中，通过控制铸坯表层温度，让该温度长时间保持在奥氏体向铁素体转变温度，得到高比例的铁素体相，使铸坯表层的铁素体相比例在铸机矫直点之前需达到35％以上。

根据本发明所述一种利用铁素体相改善铸坯表面裂纹的方法，在铸机弧形段区域对铸坯表层温度进行控制，根据钢种的连续冷却特性CCT曲线得到获得钢种铁素体相的冷却速度为3～0.05℃/S。

进一步优选，根据钢种的连续冷却特性CCT曲线得到获得钢种铁素体相的冷却速度为3～0.1℃/S。

进一步，所述铸坯表层在奥氏体向铁素体转变温度范围为900℃～600℃，保持时间为0.44～35min。