[发明专利]金属线材水平连铸方法

说明书

本发明属于金属连续铸造技术领域。主要适用于生产直径为3～15mm的难于变形的高合金线材。

一些高合金由于强度、硬度高，室温及高温塑性差，变形困难，采用通常的锻、轧工艺成形，则成材率很低，成本高。为此，一些技术先进的国家，先后开发了线材水平连铸技术，生产难变形的高合金线材产品。

金属线材水平连铸技术属于八十年代发展起来的高新技术，主要通过水平连铸方法生产高合金线材。其具体的工艺过程为：钢液或母合金放入中间包中，中间包包底开水口与结晶器相连接，结晶器水平放置，钢液经结晶器凝固后由拉坯装置进行拉坯，拉坯参数由计算机控制，铸出的线材经精整、剪切后可直接使用（《Stahlu    Eisen》106（1986），Nr.1，P5～12;《Ironmaking    and    steelmaking》1991，Vol.18，No2）

上述方法存在如下缺点：

<1>铸丝出口温度高，造成表面氧化，影响铸丝质量，特别是表面质量。

<2>结晶器冷却效果差，铸丝凝固壳较薄，在拉坯过程中容易断丝，影响生产效率。

<3>结晶器内壁锥度大，容易让空气进入，造成凝固壳表面氧化。

由于上述原因，致使所生产的铸丝（线材）表面质量差，生产效率低。

本发明的目的在于提供一种新的高合金线材水平连铸方法，利用该方法不仅可直接成形难变形的高合金线材，而且线材表面不氧化，表面光亮，可直接应用或进行冷拔等二次加工。

根据上述目的，本发明所采用的主要技术措施包括：①严格控制连铸前的钢液温度，避免钢液过热，影响凝固壳的形成和线坯芯部热量返回表面而造成表面缺陷和氧化;②结晶器采用后端进水方式，避免形成气膜，增强冷却效果;一般水平连铸采用前端进水方式，由于结晶器温度高，易产生气膜，影响冷却效果;③减小结晶器内壁锥度，避免空气进入而造成凝固壳表面氧化;④控制合适的拉坯速度，保证钢液在结晶器内凝固后，表面温度不超过通常高合金的氧化温度，因拉坯速度过快，出结晶器的铸丝表面温度则高，造成表面氧化;⑤拉坯系统采用直流力矩机组能有效地控制拉坯过程加速度。

本发明高合金线材水平连铸方法所采用的工艺装备示意图如附图1所示。

附图1中，1为中间包，2为结晶器，3为导向辊，4为控制系统，5为拉坯机，6为辊道，7为剪切机，8为精整系统。

冶炼炉熔炼钢水→中间包（调整温度）→结晶器凝固→拉坯机拉坯-精整。

具体的工艺过程及参数如下：

由冶炼炉熔炼的钢水或母合金进入带中频感应加热装置的中间包，通过感应加热装置，调整中间包内的钢液温度和进行保温，保证钢水温度稳定;钢液温度以控制在高于熔点50～150℃为宜;中间包通过包底水口与结晶器相连接，钢水通过水口进入结晶器。为防止钢水氧化，中间包置于密封室内，并采用惰性气体保护。

结晶器内壁锥度为1/1000，结晶器水平放置，其冷却系统采用后端进水冷却方式，防止形成气膜，增强冷却效果，以便合理控制结晶器的冷却强度，增加钢水过热度，保证铸丝表面质量。通过水冷系统的冷却，进入结晶器的钢液逐渐被凝固，形成铸丝。

已凝固的铸丝由拉坯机按照附图2所示的拉-推-停的工艺曲线进行拉坯，拉坯速度控制在2～6米/分为宜，拉坯频率为150～200次/分，使钢液在结晶器内凝固后的表面温度不超过500℃，即不超过一般高合金的氧化温度，保证铸丝表面不氧化。

拉坯系统由直流力矩马达、脉冲调宽电源和计算机控制系统三大部分组成，整个拉坯系统以推、拉、停的方式完成拉坯。拉坯系统的工作过程是：由计算机发出拖坯动作的模拟信号，模拟信号经D/A转换成电脉冲信号，脉宽电源按电脉冲信号向力矩电机输出电信号，力矩马达按电信号动作并完成拉坯。

拉出的线材，经辊道，进入剪切机，按所需的长度规格，切割成段，随后进入精整机进行精整，成材。

与现有技术相比，本发明的主要优点是铸丝表面质量好，表面光亮，无划伤刻痕等，同时，由于铸丝冷却强度大，提高了铸丝的精度，减小了椭圆度，增加了铸丝的致密性。

附图说明

附图1为本发明高合金线材水平连铸方法的工艺装备流程示意图。

附图2为本发明高合金线材水平连铸拉坯曲线图。

附图2中，横座标为时间t，纵座标为拉坯速度n，9为正拉速度，10为正拉时间，11为反推速度，12为反推时间，13为停顿时间。

实施例