[发明专利]一种确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法

说明书

本发明公开了一种确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，包括：S10：测定高钛钢浇铸温度范围和高钛钢在结晶器内的表面冷却速率；S20：将高钛钢浇铸温度范围内的最小值、拉坯速度、热流密度代入预设的铸坯模型中获得坯壳厚度和高钛钢在结晶器内的表面平均冷却速率；S30：比较步骤S10中获得的表面冷却速率和步骤S20中获得的表面平均冷却速率；S40：若步骤S10中获得的表面冷却速率小于步骤S20中获得的表面平均冷却速率，则比较步骤S20获得的坯壳厚度与预设坯壳厚度；S50：若步骤S20获得的坯壳厚度大于预设坯壳厚度，则提取步骤S20获得的坯壳厚度对应的热流密度；通过步骤S50确定的热流密度计算结晶器冷却液通量。本发明的方法优化了高钛钢的结晶器冷却制度的设计。

技术领域

本发明属于高钛钢连铸技术领域，尤其涉及一种确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法。

背景技术

钢铁材料是目前应用最为普遍的材料之一，在重要装备的制造中起着不可替代的作用。钢铁材料的磨损对生活和生产产生着巨大的影响。尤其是在矿山工业中，由于矿山工业的工作环境恶劣，矿山机械在工作过程中经常发生巨大磨损，这将极大限度的减少机械装备的使用寿命，不仅增加工业生产成本，造成了不必要的生产损失，同时增加了设备维护时间，降低了生产效率。

高钛钢是制作耐磨设备的重要原材料，在钢中加入Ti元素可有效细化晶粒，并起到析出强化的作用。当Ti含量大≥0.2％时，基体中析出大量微米级与纳米级钛化物，可显著提升钢材的耐磨性能，减少基体中的磨损量，大幅度提高钢的强度和服役性能。

连铸工艺与传统的模铸相比有着巨大的优势，凭借其流程简单、生产效率高、金属收得率高、环境友好等特点，已经在冶金界得到广泛认可。但是在高钛钢的连铸过程中，随着钢种中钛含量的增加，使结晶器冷却制度的制定成为困难。如果浇铸温度不合适，极易在液相中富集而析出大尺寸的液析TiN，其尺寸甚至可达到数十微米。这些大尺寸的液析TiN易在水口处聚集，进一步造成水口堵塞，不但威胁到浇铸过程的顺利进行，还严重限制了钢产品性能的提升，浪费了合金元素、影响了合金元素的合金化效果。此外，在高钛钢冷却凝固过程中，还易析出大尺寸TiC(长轴大于15微米)，这些大尺寸TiC析出物容易聚集在晶界位置，大大破坏了高钛钢性能，增加了连铸过程中的裂纹风险性。

随着高钛钢越来越受到关注，对其钛化物的析出研究工作也不断进展。对高钛钢钛化物的应变诱导析出过程进程分析，指出Ti在600～1000℃温度范围内有着明显的应变诱导析出过程，且温度越低析出相尺寸越小。在高冷却速度下，在边缘区域析出的TiN夹杂物尺寸明显小于中心区域的夹杂物尺寸的结论。但是，现有技术均未涉及高钛钢在凝固过程中液析钛化物大小、数量与过热度、冷却速度的关系，也均未涉及高Ti钢在连铸结晶器中Ti化物析出规律。

现有技术中存在一种有效改善高钛钢浇铸水口堵塞的浇铸方法。在该方法中，提出通过加强中间包的保护机制、采用低拉速、高过热度浇铸、二冷区强冷制度、并施加凝固末端动态轻压下的方法，实现高钛钢的连铸，并有效避免水口堵塞的问题。但该方案没有具体考虑钛化物析出与浇铸温度、冷却速度的关系，只指出了通过提高过热度、增强热流密度以降低漏钢风险性，没有冷却制度的制定、校核、优化机制，也忽略了有结晶器冷却制度的计算，无法制定准确的结晶器冷却制度。

经现场实践经验发现，在高钛钢连铸过程中经常出现大尺寸液析TiN堵水口、大尺寸TiC析出物危害高钛钢性能的问题。经研究发现，在高钛钢连铸过程中需要选择合适的高过热度、高冷却速率浇铸以提高钛元素的固溶度，以减少高温钛化物的析出。但时在提高高钛钢浇铸过热度的同时，也大大增加了漏钢的风险，高钛钢的结晶器冷却制度的设计成为难题。

而高钛钢的结晶器冷却制度多又需要结晶器冷却液通量作为衡量标准。

因此，对于上述现有技术的缺陷，仍然需要高钛钢连铸结晶器冷却制度的设计方法以及确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法。