[发明专利]包晶体钢连铸法

说明书

本发明涉及一种包晶体钢连铸法，特别涉及应用于连铸具有高的机械和技术特性的特种钢薄板的生产领域。

包晶体钢指含碳量在0.10％至0.15％的钢，偶尔也指含碳量在0.09％-0.16％的钢。

薄板指厚度小于90毫米到95毫米，宽度在800毫米与2500-3000毫米之间的钢板。

包晶体钢，即含碳量在0.1％至0.15％(即使含碳量范围有时扩大到0.09％到0.16％)的低碳钢具有若干由其成分造成的冶金特性，从而若想获得良好的质量，铸造过程就得极为精细。

这类钢所遇到的典型缺陷是存在着表面不平和凹痕，这种缺陷在包晶体钢的含碳量为0.1％到0.13％时特别严重。

这种缺陷主要是由在冷却阶段、特别是温度在图1所示铁碳图中1493℃到T′时所发生的同素异形转化而引起的。

1493℃是包晶温度，在此温度下，组分B的液体(其含碳量为0.51％)以及组分H(其含碳量为0.10％)的固态δ相开始成核并生成组分J(含碳量为0.15％)的γ相。

此种转化在恒温下继续到液相完全消失并完全固化，最后为δ和γ两相。

随着在低于1493℃温度下不断冷却，δ相不断转化成γ相，直到在温度T’时只有γ相存在。

图1示出铁碳图的左上角，从中可看出上述固化法。

因此，在1493℃到T’的温度范围中，δ相转变为γ相经受了从体心立方晶格(CCC)到面心立方晶格(CFC)的晶格变化。

这种晶格变化引起一个与其余固溶体(γ相)的热收缩不同的更为严重的热收缩。

这种收缩差异导致极易发生不匀表面不平和凹陷。

包晶体钢在一定程度上还容易发生裂缝。

包晶体钢的这一特点发生在含碳量接近此类钢的上限、甚至超过此上限之时，因此此特点并不只限于包晶体钢。

这种易于产生裂缝性是下述冶金结果造成的，这些钢极易形成凹痕，因此第一次固化的结构中极易产生很大尺寸的奥氏体颗粒，从而降低高热状态下的延展性。

迄今为止所有这些冶金特性的问题阻碍了包晶体钢的连铸，并迫使生产者避开这些包晶体钢的典型范围(0.1％至0.15％)并且通过修正其它组分诸如锰硅等的含量百分比来获得相似的机械特性。

在1994年出版的行业杂志“国际钢铁”中第55页上的“盖氏钢(Gallatin Steels)采取薄板路线”的文章中清楚地阐明“迄今为止还未有人能对包晶体钢进行连铸”以及第57页示出的表格也清晰地

表明尚无此类钢存在。

在1993年9月北京举行的学术会议上提交了题目为“近-净-形-铸”的报道并发表在会议文件的第391页上。

该报道的内容其后经“国际钢铁”杂志的上述文章中得到证实。

这表明本专业技术人员长期以来一直在寻找一种适于连铸包晶体钢(最好以薄板形式)的方法，但是一直未取得成功。

本发明方法的目的在于减小包晶钢发生疵点、表面凹凸不平、且极易发生裂缝和凹痕的特点，这些缺陷使包晶钢无法以满意的质量获得大规模的使用，从而获得特别可用于包晶体钢的铸造方法，并设计和测试了若干能防止包晶体钢铸造时碰到的缺陷和问题的技术和冶金性能的方案，在这方面申请人已经取得测试并完成了此发明。

本发明的目的通过以下技术方案达到一种连铸生产薄包晶体钢板的方法，其特征在于：通过一个铸模对包晶钢进行连铸，所述铸模至少在其第一段的锥度为0.02/米至0.06/米，铸模的振动频率在300次/分至500次/分，而上下行程在±2.5毫米和±4毫米之间，总行程则在5毫米至8毫米，并且限制初次和二次冷却。

本发明提供的包晶体钢连铸的方法，可消除表面不平，凹陷以及疵点夹杂物的状态，并且也可减小其容易开裂性，所有的这些缺陷是包晶钢铸造时碰到的典型特征。

下面结合附图对本发明进行详细叙述，其中，

图1为铁-碳相变图；

图2为喷嘴流量分布曲线比较图；

图3为本发明中使用的一种结晶器；

图4a，4b，4c为不同铸模锥度示意图。

第一个冶金性质的方案与包晶钢的化学组成有关。

根据本发明，限止铝(Al)和氮(N)的夹杂物以防止氮化铝(AlN)沉淀在边缘处，因为氮化铝使包晶体钢极易发生裂缝。

例如，氮的含量保持在80ppm之下。

添加钛(Ti)证明对稳定氮有用，但这些添加剂必须保持在小剂量，也就是保持在必要的最小剂量，以便不产生增大最终张应力而减小其延展性的不利效果。