專利名稱：采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法
技術領域：
本發明屬于改善鑄坯邊部裂紋的技術領域，更具體地說，涉及一種采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，通過施加一低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯高溫力學性能，本發明尤其適用于易產生鑄坯邊部裂紋的含硼鋼種。
背景技術：
隨著我國由鋼鐵大國到鋼鐵強國的轉變，微合金化處理鋼的品種、產量不斷增加，在工程、機械和汽車行業中得到廣泛應用。微合金化元素包括鈦、硼、鈮、釩和稀土元素等，這些元素少量地加入鋼中，可起到提高鋼的強度、韌性、耐腐蝕性等作用，使鋼材得到某些特殊的性能，顯著提高鋼材的使用性能和性價比。相對鈮、釩、鈦和稀土元素，硼微合金鋼研究較少，在生產中出現的問題被研究人員關注的也較少，但由于含硼鋼具有良好的性能，因此加強對含硼鋼的研究具有重要的現實意義。 含硼鋼是以錳、硼為基礎的一種低合金結構鋼，鋼中加入微量硼能顯著提高淬透性，節約大量貴重元素，并獲得良好的機械性能。但在生產含硼鋼過程中往往會遇到鑄坯邊部裂紋的問題。研究表明(王朝陽，祭程，朱苗勇等，含硼鋼板坯邊角裂紋的成因與控制，鋼鐵，2012. 47 (5) : 35-38;趙素，張立，徐國棟等，微合金鋼連鑄坯角橫裂的研究進展，世界鋼鐵，2011 (I) :42-47):鋼中的B (硼)、N (氮)含量較高時，B和N容易結合生成BN，并在晶界沉淀。含B鋼的BN晶界析出物很細小，連續釘扎在奧氏體和基體變形處，降低了晶界的流動性，使再結晶溫度提高。這種沉淀在奧氏體晶界上顆粒間空隙十分細小的BN，有效地鎖住晶界，阻礙原生奧氏體晶界滑動引起晶粒間斷裂，從而降低鋼的熱塑性。同時含硼鋼晶粒粗大，硼易在晶間偏聚，在硼鋼的奧氏體晶界上易出現硼相，鋼中硼含量越高，這種硼相就越多。目前，鋼鐵廠對于實際生產過程中產生的含硼鋼鑄坯邊部裂紋，采用的解決方法主要為鋼水成分控制法和鑄坯熱行法。鋼水成分控制法在實際生產中控制難度較大，若鋼種對成分要求嚴格則無法使用。鑄坯熱行法在實際生產中應用較多，但實際實施難度較大，且對原有工藝要進行改良，因生產中鑄坯溫度偏高，對設備的壽命有一定的影響。所以尚無較好的解決含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法。近年來，國內外的一些學者嘗試在脈沖電流作用下改善固相金屬材料的組織，并取得了一些成果。Conrad. H 發現(Conrad, H. Effects of electric current onsolid state phase transformations in metals. Materials Science & EngineeringA (Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing), 2000)脈沖電流對固態金屬中的析出相的析出行為具有顯著影響，主要的影響因素為材料類型、電流密度、電流頻率。Yang Liu 認為(Yang Liuj Lei Wang, Yuchen Wang, et al. Effectsof Electropulsing Treatment on the Precipitation Behaviour of Grain BoundaryCarbides in GH3044 Alloy. Materials Science Forum, Switzerland: Trans TechPublications Ltd, 2010)脈沖電流對GH3044合金中碳化物析出是有影響的，脈沖處理改變了碳化物析出的熱力學和動力學條件，選擇合適的脈沖參數，有利于碳化物的析出，表現為開始析出溫度降低，析出相的總量增加。王建軍等(王建軍，周俐，李強等.脈沖電流對鋼凝固組織的影響.鋼鐵研究學報，2007，19 (5) :49-53)研究發現脈沖電流處理能夠提高等軸晶形核率，細化晶粒，對改善連鑄坯凝固組織具有顯著效果。此外，中國專利號ZL200810151116.X，授權公告日為2010年10月27日，發明創造名稱為一種采用高壓電脈沖改善碳鋼凝固組織的方法，該申請案的方法是在連續鑄鋼的中間包和連續鑄鋼的結晶器中或者在模鑄的鑄型中，對碳鋼凝固過程或凝固前施加一選定的高壓電脈沖，所述高壓脈沖的參數為脈沖電壓1000疒3900V，脈沖頻率O. 50Hz I. 50Hz，脈沖電容100 μ F飛00 μ F。該方法尤其適應于改善凝固組織中晶粒粗大，樹枝晶發達，易產生成分偏析的鋼種，以增加金屬凝固的形核率，減少樹枝晶，增加等軸晶，減少凝固組織的內裂紋、縮孔和疏松，改善成份偏析。上述方法是采用脈沖電流改善凝固組織，其所稱的凝固組織指鋼水在凝固過程中形成的樹枝晶、等軸晶、疏松和偏析等宏觀組織形貌，在低倍(〈10倍)狀態下通過酸蝕即可觀察到。且該申請案中采用的脈沖電壓為1000疒3900V的高壓電脈沖，電力消耗較大。
但至今，尚未有研究者將脈沖電流處理應用于改善冶金過程含硼鋼鑄坯的邊部裂紋。需要注意的是，本發明中所稱的微觀組織指鋼水凝固之后隨溫度變化的固相微觀組織，即在顯微鏡下當放大倍數50倍以上時觀察到的碳在α — Fe或Y — Fe中形成的固溶體，通常稱為鐵素體(α )、奧氏體(Υ )。特別指出的是鑄坯的微觀組織與鑄坯的凝固組織是完全不同的兩個概念。此外，現有技術中含硼鋼鑄坯邊部裂紋急需解決，以提高含硼鋼鑄坯質量。

發明內容
發明要解決的技術問題
本發明的目的在于克服現有技術中的含硼鋼在鑄坯邊部出現裂紋的不足，提供一種采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，本發明通過提高含硼鋼鑄坯的高溫力學性能，減少鑄坯缺陷。技術方案
為達到上述目的，本發明提供的技術方案為
本發明的一種采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，是當含硼鋼鑄坯在進入矯直區前，對上述的含硼鋼鑄坯施加一脈沖電流，所述的脈沖電流參數為脈沖電壓3 25V，脈沖電流130 200Α，脈沖頻率10 35 Hz。更進一步地，對所述的含硼鋼鑄坯施加脈沖電流時，含硼鋼鑄坯的溫度為770 1100。。。更進一步地，所述的含硼鋼為O. 003%彡ω [B]彡O. 02%, ω [C]〈O. 25%的低碳鋼或
O.25%彡ω [C]彡O. 60%的中碳鋼。采用本發明的方法對含硼鋼鑄坯施加低壓脈沖電流后，鑄坯中具體的相變過程推測如下對鑄坯進行脈沖電流處理后，促進鑄坯中析出相BN在奧氏體內和奧氏體晶界的形核和析出，改變BN集中在奧氏體晶界形核和析出的特點，當鑄坯溫度降至奧氏體/鐵素體相變點以下，鑄坯內的微觀組織開始奧氏體一鐵素體相變，之前析出的BN能夠在奧氏體晶粒內向鐵素體的形核提供大量的形核質點，使得鐵素體能夠在奧氏體晶粒內形核析出，改變鐵素體僅在奧氏體晶界形核析出的特點。通過這種方法可以提高含硼鋼鑄坯的高溫力學性能，減少鑄坯的邊部裂紋。有益效果
采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果
(1)本發明通過在含硼鋼鑄坯進入矯直區前，對鑄坯施加一脈沖電流，提高了鑄坯的力學性能，鑄坯邊部裂紋減少85%以上，有效減少了鑄坯缺陷；
(2)本發明在實施脈沖電流處理的位置合理，不影響正常的生產，且不需要改變現有生產工藝，不需要添加合金元素，對鑄坯及設備無污染，是一項環保安全的減少鑄坯缺陷的新技術； (3)本發明用于改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的脈沖電壓為3 25V的低壓脈沖，脈沖電壓小于36V,安全可靠,且用電量小；
(4)本發明的方法中，當含硼鋼鑄坯的溫度為1100 770°C時施加脈沖電流，最為合適，鑄坯邊部裂紋的去除效果最好；
(5)本發明改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，設備簡單，投資少，且工藝簡單，操作方便。


圖I是實施例I中未經過脈沖電流處理的含硼鋼鑄坯邊部裂紋圖片；
圖2是實施例I中采用本發明的脈沖電流處理的含硼鋼鑄坯邊部圖片。
具體實施例方式為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。以下是發明人給出的實施例，需要說明的是，本發明不限于這些實施例，本發明的方法適用鋼種所述的含硼鋼為O. 003%彡ω [B]彡O. 02%, ω [C]〈O. 25%的低碳鋼或O. 25%彡ω [C]彡O. 60%的中碳鋼。使用本發明的方法以提高鑄坯高溫力學性能，從而減少鑄坯邊部裂紋。本發明的關鍵技術要點在于脈沖電流處理的位置以及脈沖電流的參數設計。實施例I
本實施例的材料為45Β鋼(其主要化學成分為0. 45%C、0. 285%Si、0. 87%Mn、0. 008%P、
0.007%S、0. 002%B)，鑄坯斷面為 210mmX 1800mm,澆注溫度為 1530°C，拉速為 I. 05m/min。脈沖電流裝置安裝在鑄機東側，從鑄坯矯直前，沿拉坯方向安裝了五處，對鑄坯邊部進行脈沖電流處理，在鑄坯寬面方向延伸160mm，窄面方向延伸110mm。本實施例中的脈沖電壓25V，脈沖電流130A，脈沖頻率35Hz。脈沖電流開始處理時，實測鑄坯邊部溫度1050°C，結束處理時鑄坯角部溫度775°C。鑄坯切割后，將鑄坯東側邊部(有脈沖電流處理)和西側邊部(無脈沖電流處理)切割、酸洗并進行對比。由圖I和圖2可以清楚的看出東側邊部的裂紋相對西側減少94%，脈沖電流處理有效減少了鑄坯邊部裂紋，提高了鑄坯質量。實施例2
本實施例的基本處理方法同實施例1，不同之處在于本實施例中的脈沖電壓為3V，脈沖電流200A，脈沖頻率10Hz，處理的效果基本同實施例I，對改善鑄坯邊部裂紋具有顯著效果O實施例3
本實施例的基本處理方法同實施例I，不同之處在于本實施例中的材料為28CrMo45VB 鋼(其主要化學成分為:0. 29%C、0. 205%Si、0. 53%Mn、0. 008%P、0. 006%S、
0.003%B)，鑄坯斷面為260_X340mm，澆注溫度1542°C，拉速為0. 90m/min，脈沖電壓為10V，脈沖電流150A，脈沖頻率18Hz，處理的效果基本同實施例1，對改善鑄坯邊部裂紋具有
顯著效果。本發明的一種采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，通過施加低壓脈沖電流，提高鑄坯高溫力學性能，從而有效減少了鑄坯的邊部裂紋，且本發明的方法不影 響正常的生產，且不需要改變現有生產工藝，不需要添加合金元素，對鑄坯及設備無污染，對人員無危害，是一項環保安全的減少鑄坯缺陷的新技術。以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的技術方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，其特征在于當含硼鋼鑄坯在進入矯直區前，對上述的含硼鋼鑄坯施加一脈沖電流，所述的脈沖電流參數為脈沖電壓3 25V，脈沖電流130 200A，脈沖頻率10 35 Hz0
2.根據權利要求I所述的采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，其特征在于對所述的含硼鋼鑄坯施加脈沖電流時，含硼鋼鑄坯的溫度為770 1100°C。
3.根據權利要求I或2所述的采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，其特征在于所述的含硼鋼為O. 003%彡ω [B]彡O. 02%，ω [C]〈O. 25%的低碳鋼或.O.25%彡ω [C]彡O. 60%的中碳鋼。
全文摘要
本發明公開了一種采用低壓脈沖電流改善含硼鋼鑄坯邊部裂紋的方法，屬于改善鑄坯邊部裂紋的技術領域。本發明是當含硼鋼鑄坯在進入矯直區前，對上述的含硼鋼鑄坯施加一脈沖電流，所述的脈沖電流參數為脈沖電壓3～25V，脈沖電流130～200A，脈沖頻率10～35Hz；所述的含硼鋼為0.003%≤ω[B]≤0.02%，ω[C]<0.25%的低碳鋼或0.25%≤ω[C]≤0.60%的中碳鋼。本發明通過施加低壓脈沖電流，提高了鑄坯高溫力學性能，減少了鑄坯的邊部裂紋，且本發明的方法不影響正常的生產，且不需要改變現有生產工藝，不需要添加合金元素，對鑄坯及設備無污染，對人員無危害，是一項環保安全的減少鑄坯缺陷的新技術。
文檔編號C21D10/00GK102828016SQ20121035179
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者朱正海 申請人:安徽工業大學