專利名稱：一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法，屬于冶金材料領域。
背景技術：
鑄坯的鑄態組織是評價鑄坯內部質量的主要指標，因為鑄坯內部質量的好壞很大程度上取決于鑄坯的鑄態組織，均勻而致密的等軸晶是鑄坯最為理想的組織。金屬的凝固過程是決定其后續產品質量的關鍵環節，但該過程是一個十分復雜的過程，既有宏觀現象， 又有微觀過程，因此實現對凝固過程的控制是人們長期追求的目標。連鑄法生產圓坯主要是用于生產不同口徑無縫鋼管。因此圓坯要有良好的中心致密度和低倍結構，如圓坯中心有疏松、裂紋，會在管壁內表面留下裂紋痕跡；疏松區密度與表面處密度有差別，穿管時會產生內裂折疊廢品。當前連鑄圓坯主要通過提高冷卻速率、低溫澆注等方法獲得細晶組織， 但這些方法均有一定的局限性。因此，發明一種簡單、有效、成本低，并且易于在工業生產中實現的鋼鐵連鑄圓坯晶粒細化技術非常重要。
發明內容
從以上技術背景出發，本發明的任務是，以經濟的優越方式提供一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法。為實現上述目的，本發明是通過如下措施來實現澆注時在水口附近向圓坯結晶器中喂入冷鋼，加入的冷鋼材料成分與澆注鋼液相同，冷鋼橫截面的形狀為圓形，橫截面積為圓坯橫截面積的0. 6-2. 5%，冷鋼加入速度等于圓坯拉速，溫度為室溫，并保證喂入冷鋼的未凝固前沿位于圓坯中心位置；在圓坯結晶器外套有外置式電磁攪拌器。電磁攪拌器采用旋轉磁場，電磁攪拌頻率為l-8Hz，電磁攪拌電流為 50-550A。本發明細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒制備方法的依據及相關限定范圍的理由如下凝固時低的熱梯度有利于等軸晶的形成，可以細化晶粒。因此，采用澆注時在結晶器中喂入冷鋼。冷鋼熔化時吸收熱量，在結晶器內中形成低的溫度梯度，降低了結晶器內鋼液的過熱度，改善鋼液結晶過程，以達到細晶的目的。本發明快速降低結晶器內中心過熱度，促使結晶過程在圓坯斷面快速均勻進行，這可以有效的消除中心偏析。為防止由于冷鋼的加入而產生成分不均的現象，要求冷鋼成分與澆注鋼液相同。 連鑄圓坯凝固時，具有定向凝固的特征，為使加入的冷鋼對其凝固方式不產生影響，要求冷鋼的形狀也同樣為圓形，并要保證未凝固前沿位于圓坯的中心位置，以避免成分不均現象的發生。冷鋼加入過多，將使其熔融時間增加，流場強度減弱，圓坯液相穴變短較多，有可能使圓坯彎曲度增大；如果冷鋼加入過少，將使圓坯液相穴變長較多，有可能在圓坯表面產生平面段等缺陷，影響圓坯質量。因此，冷鋼橫截面積為圓坯橫截面積的0. 6-2. 5%比較合適。 為防止生產時液相穴長度發生變化，影響圓坯質量，要求喂冷鋼速度為恒速，且等于圓坯拉速。本發明采用套圓坯結晶器電磁攪拌器，可以在結晶器內產生較大流場，以快速均勻溫度場，因此冷鋼采用室溫喂入即可，不會有生產事故的發生。電磁攪拌器采用旋轉磁場，電磁力呈周向分布，電磁力在圓坯邊緣最大，向中心不斷衰減。隨著頻率的增大，電磁力先增大后減小，當頻率達到某一極限值時，電磁力最大。 這是因為頻率較低時，圓坯內感應電流較小，不利于鋼液內部電磁力的提高；當頻率大于該極限值時，由于結晶器銅板具有良好的導電性，磁場在穿透銅板時磁耗較大，這樣最終進入鋼液內部的磁感應強度變小，從而導致電磁力降低。因此電磁攪拌頻率選擇在I-SHz較合適。電磁攪拌電流在50-550A時的電磁力所形成的流場，滿足均勻材料成分及溫度場的需求，且電磁力隨電流的增大而增大。本發明的優點是簡單易行，生產效率高、成本低，晶粒細化效果好，節能環保，經濟效益好，適合于大規模生產。
圖1是本發明的連鑄圓坯喂冷鋼示意圖。圖中1、水口，2、冷鋼，3、圓坯結晶器，4、電磁攪拌器，5、圓坯。
具體實施例方式采用該制備方法細化lCr5Mo鋼Φ210πιπι圓坯。加入的冷鋼材料為lCr5Mo鋼絲， 各實例條件如表1所示。表中橫截面積為喂入冷鋼的橫截面積與圓坯橫截面積的百分比。表1各實例條件
權利要求
1.一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法，其特征是澆注時在水口附近向圓坯結晶器中喂入冷鋼，加入的冷鋼材料成分與澆注鋼液相同，冷鋼橫截面的形狀為圓形，橫截面積為圓坯橫截面積的0. 6-2. 5%，冷鋼加入速度等于圓坯拉速，溫度為室溫，并保證喂入冷鋼的未凝固前沿位于圓坯中心位置；在圓坯結晶器外套有外置式電磁攪拌器。
2.根據權利要求1所述的細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法，其特征是電磁攪拌器采用旋轉磁場，電磁攪拌頻率為l-8Hz，電磁攪拌電流為50-550A。
全文摘要
本發明涉及一種細化鋼鐵連鑄圓坯晶粒的制備方法，其特征是澆注時在水口附近向圓坯結晶器中喂入冷鋼，加入的冷鋼材料成分與澆注鋼液相同，冷鋼橫截面的形狀為圓形，橫截面積為圓坯橫截面積的0.6-2.5％，冷鋼加入速度等于圓坯拉速，溫度為室溫，并保證喂入冷鋼的未凝固前沿位于圓坯中心位置；在圓坯結晶器外套有外置式電磁攪拌器。其優點是簡單易行，生產效率高、成本低，晶粒細化效果好，節能環保，經濟效益好，適合于大規模生產。
文檔編號B22D11/115GK102430729SQ201110381618
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者喬愛云, 何建中, 王金龍, 石曉霞, 董珍, 郭智韜, 馬愛清 申請人:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司