[发明专利]一种结晶器喂不锈钢包芯线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不锈钢包芯线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为内芯，在外部包裹超级奥氏体不锈钢外皮，制备得到椭圆形截面的包芯线，通过限定包芯线尺寸、喂入根数、喂入比和喂入速度，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不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法。

背景技术

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。

结晶器喂线工艺是显著提升铸坯凝固质量的有效途径之一，借助插入大量包芯线熔化吸热，可以快速降低钢液过热度和温度场梯度。如果对包芯线施加振动，会扰动钢液，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。然而，传统喂线工艺主要用于添加脱氧剂和微合金元素，喂入量严重受限，吸收钢液过热的作用十分有限。截面为圆形的包芯线比表面积较小，包芯线熔化速度缓慢，也严重限制了包芯线的喂入量；并且，圆形截面的包芯线易受钢液冲击而发生偏移，造成铸坯结构不对称，喂线效果并不理想。因此，急需开发出稳定、高效的超级奥氏体不锈钢结晶器喂线技术，突破该类钢冶炼、凝固和热加工过程中的瓶颈问题，以制备出高质量的超级奥氏体不锈钢产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法，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。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种结晶器喂不锈钢包芯线提升铸坯凝固质量的方法，包括以下步骤：

(1)制备含硼、镁和稀土元素的合金粉末；按质量百分比计，所述合金粉末的化学成分为：B4.0～9.5％，Mg7.0～20.5％，稀土元素33.5～72.5％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；

(2)以所述合金粉末作为内芯，在外部包裹超级奥氏体不锈钢外皮，制备得到横截面为椭圆形的包芯线；

(3)确定包芯线使用参数；所述包芯线的喂入数量为两根或四根；

所述包芯线的喂入比R＝K₁ΔT％，其中，钢液过热度ΔT＝15～46℃；当所述包芯线的喂入数量为两根时，K₁为0.015～0.018；当所述包芯线的喂入数量为四根时，K₁为0.017～0.024；