[发明专利]一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法

说明书

本发明提供了一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法，涉及超级奥氏体不锈钢连铸生产技术领域。本发明以含硼、镁和稀土元素的合金粉末作为中间层，将两层超级奥氏体不锈钢薄带作为外层，制备得到含硼、镁和稀土的不锈钢钢带；连铸过程向结晶器喂入一根或两根所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带；采用设置有喂带区的浇铸水口，将所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的端头插入喂带区，开启振动装置使钢带产生非正弦振动，将钢带喂入钢液。本发明提供的方法能够有效提高铸坯纯净度、细化凝固组织并提高等轴晶比例，减轻中心元素偏析与析出，提升铸坯高温热塑性和抗高温氧化性能。

技术领域

本发明涉及超级奥氏体不锈钢连铸生产技术领域，具体涉及一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法。

背景技术

超级奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性能和良好的综合力学性能，被广泛应用于石油化工、节能环保、海水淡化等诸多领域。然而，超级奥氏体不锈钢是不锈钢中制备技术要求最高、制造难度最大的一类品种，在制备过程中存在诸多瓶颈问题。在冶炼过程中，如若氧、硫含量控制不当会产生MnS等塑性夹杂和Al₂O₃等脆性夹杂，严重恶化热加工性能、耐腐蚀性能和力学性能。在连铸凝固过程，高达6～8％的Mo，使铸坯中心Mo元素偏析与析出十分严重，恶化了铸坯的热加工性能。为了消除元素偏析与析出，需要在热加工前进行长时间(12～24h)高温(1250～1280℃)均质化处理，在均质化过程，晶粒极易快速长大，恶化热加工性能。同时，高温处理还会加剧铸坯灾难性氧化，显著降低成材率。在热加工过程，钢中超过50％的合金含量，使得固溶强化作用显著增强，变形抗力增大。同时，σ相等硬脆相析出敏感性显著增强。因此，在晶粒长大、变形抗力增大和大量析出的共同影响下，超级奥氏体不锈钢的热塑性很差、热加工区间很窄，轧制过程极易中心开裂和边裂。因此，实现高纯净度冶炼、减轻元素偏析与析出、细化凝固组织、提高热塑性和抗高温氧化性能是成功制备高质量超级奥氏体不锈钢的关键。

结晶器喂钢带技术是显著提升铸坯凝固质量的有效途径之一，借助插入钢带熔化吸热，快速降低钢液过热度和温度场梯度，同时通过钢带振动扰动钢液，破碎枝晶组织，增加晶粒生长的形核质点，提高等轴晶率，加速均匀温度和成分，降低中心元素偏析与析出。

硼易偏聚于晶界，抑制S、P等杂质元素和析出相在晶界偏聚，从而起到了净化与强化晶界作用；同时，硼的偏聚作用可细化晶粒，促进热变形过程中动态再结晶发生，改善高温热塑性，拓宽热加工窗口。在含Mo不锈钢中会析出富Cr和Mo的含硼相，显著影响析出相的形貌、尺寸及分布。因此，在高合金耐蚀不锈钢和镍基合金中，主要利用硼的特殊偏聚行为，改善其热加工性能。

镁与O、S具有很强的亲和力，可以生成低密度的细小夹杂物，易上浮排除，起到净化钢液的作用。镁也可将团簇状Al₂O₃夹杂物变性为细小弥散的MgO-Al₂O₃，起到钉扎作用，细化凝固组织；同时，镁元素易偏聚于晶界，抑制S、P等元素在晶界偏聚，从而净化与强化晶界。

稀土具有净化钢液、变性夹杂物、细化凝固组织、减轻偏析、强化晶界的作用。稀土与钢液中O、S等元素反应形成高熔点稀土化合物上浮排除，从而实现净化钢液和变性夹杂物的作用。高熔点稀土化合物，在钢液凝固前沿析出作为非均质形核核心，可细化凝固组织和减轻偏析；同时，稀土元素易偏聚于晶界降低界面能，抑制S、P及低熔点杂夹在晶界的偏析，起到净化与强化晶界、细化晶粒的作用；此外，稀土还具有一定的微合金化作用，可显著提高钢的强韧性、抗高温氧化性能和耐磨性，改善热加工性能和耐蚀性等。