一种利用脉冲电流抑制铸坯夹杂物偏析的方法

摘要

本发明提出一种利用脉冲电流抑制铸坯夹杂物偏析的方法，涉及炼钢连铸生产技术领域。具体地讲，在连铸结晶器后两两相对的夹辊间施加频率为1Hz～105Hz、电流密度为1.0A·m‑2～105A·m‑2的脉冲电流，从而提高凝固过程中硫、碳等易偏析元素形成细小硫化物和碳化物的形核率和形核速度，抑制铸坯偏析。本发明具有处理费用低、操作简单方便和抑制铸坯偏析效果明显等优点。

权利要求

1.一种利用脉冲电流抑制铸坯夹杂物偏析的方法，其特征在于，所述方法包括：在连铸机上位于结晶器后两两相对且相互绝缘的各对夹辊之间施加脉冲电流，其中：脉冲电流的施加位置：从结晶器出来后的铸坯沿线；

脉冲电流施加方式：连铸机上位于结晶器后两两相对且相互绝缘的2-50对夹辊，包括动态压下用设备上彼此相对且相互绝缘的夹辊；

脉冲电流波形：包括方波和锯齿波；

脉冲电流方式：包括正负脉冲、正负间隔脉冲、正负比例脉冲、正脉冲或负脉冲；

-2 -2

脉冲电流密度：1A·m ～105A·m ，各对夹辊间的电流密度是相同的，或者存在差异；

脉冲频率：1～105Hz；

处理时间：为铸坯的整个凝固过程，或者分段施加脉冲电流处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在动态轻压下用设备上相对的夹辊间施加-2 -2正负脉冲电流，脉冲频率为100Hz～104Hz，脉冲电流密度为1.0A·m ～104A·m 。

说明书

一种利用脉冲电流抑制铸坯夹杂物偏析的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及炼钢连铸生产技术领域。更具体地讲，涉及一种利用脉冲电流抑制铸坯夹杂物偏析的方法。

背景技术

[0002] 由于碳、硫等元素在钢的固/液两相中溶解度的差异显著，钢液凝固过程中极易发生偏析，严重影响着钢的力学性能、疲劳性能和抗腐蚀性能，是导致我国部分高等级钢材仍需进口的原因之一。因此，消除或降低凝固过程中有害元素偏析的危害一直是冶金工作者关注的重要研究课题，是提高钢材产品质量、推动我国钢铁行业升级的重要方向之一。

[0003] 迄今，研究者们研究和开发了众多降低凝固过程中元素偏析危害的方法，其中效果比较明显的是电磁搅拌技术与20世纪70年代发展起来的轻压下技术，目前上述两项技术逐渐成为提高连铸坯质量的重要手段。研究者们通过实验室数值模拟与现场工业试验相结合的方式，发现合适的电磁搅拌和轻压下技术能够强化凝固过程中固/液界面的流动和传热，降低在铸坯中心偏析形成硫化物大夹杂的危害。然而，电磁搅拌引起的强制对流将不可避免的产生较大范围内的溶质成分波动，反而可能加剧铸坯中硫化物的偏析。

[0004] Ozbayrakta等人发现低过热度浇注能够提高夹杂物的形核率，改善偏析现象。随后的研究表明低过热度浇注能够促进硫化物在固/液两相区形核析出及扩大等轴晶区，从而明显减轻铸坯的偏析和内部缺陷。但是，该技术导致钢液流动性降低，夹杂物不易上浮去除，易形成大颗粒夹杂从而降低铸坯质量。

[0005] 因此，试图找到一种更加有效降低凝固过程中铸坯偏析的方法。

发明内容

[0006] 本发明提出在铸坯的凝固过程中施加脉冲电流的方式以减小铸坯偏析的方法，通过在连铸机上位于结晶器后两两相对应各个成对且相互绝缘的夹辊之间施加脉冲电流，提高凝固过程中硫、碳等易偏析元素形成细小硫化物和碳化物的形核率和形核速度，达到夹杂物的微细化和分布的均匀化，以此防止铸坯偏析的目的，因此本发明属于一种成本低、操作简便的抑制铸坯偏析的方法。

[0007] 本发明包括的方法包括在连铸机上位于结晶器后两两相对且相互绝缘的各对夹辊之间施加脉冲电流，其中：

[0008] (A)脉冲电流的施加位置：从结晶器出来后的铸坯沿线；

[0009] (B)脉冲电流施加方式：连铸机上位于结晶器后两两相对应且相互绝缘的2-50对夹辊，包括动态压下用设备上彼此相对且相互绝缘的夹辊；

[0010] (C)脉冲电流波形：包括方波和锯齿波；

[0011] (D)脉冲电流方式：包括正负脉冲，正负间隔脉冲，正负比例脉冲，正脉冲或者负脉冲；

[0012] (E)脉冲电流密度：1A·m-2～105A·m-2，不同夹辊对间的电流密度可以相同，也可以存在差异，并且可以根据铸坯动态确定；

[0013] (F)脉冲频率：1-105Hz，根据钢种和连铸参数确定；

[0014] (G)处理时间：可以为铸坯的整个凝固过程，也可以分段施加脉冲电流处理，根据钢种和连铸参数确定。

[0015] 如在动态轻压下用设备上相对的夹辊间施加正负脉冲电流，其脉冲频率为100Hz～104Hz、脉冲电流密度为1.0A·m-2～104A·m-2。

[0016] 本发明的效果如下：

[0017] (1)操作简单方便：本发明适于各种方坯和板坯连铸，不需要改变或者仅稍微改变现有连铸方式，只是在同一对且相互绝缘夹辊中的一侧夹辊同脉冲电流发生器的正极相连接，另一侧夹辊同脉冲电流发生器的负极相连接，同一对夹辊中间夹持着自结晶器出来的连铸坯，通入脉冲电流进行处理，因此过程简单、方便并且容易实现。

[0018] (2)处理费用低：仅需要在现有的铸坯的凝固过程中施加脉冲电流，因此仅需耗费较少的电费即可满足处理要求，相对其它方法耗电低，相关的其它费用也非常有限，因此在提高铸坯质量的同时，增加的成本相对很低。

[0019] (3)抑制偏析效果优异：经实际应用，采用本方法对厚度不同的铸坯进行处理，几乎都能达到优异的抑制偏析效果，特别是硫化物和碳化物夹杂，均得到了较好的细化，且分布均匀，显著提高了连铸坯的内部质量。

附图说明

[0020] 图1为脉冲电流处理铸坯方法示意图。

[0021] 图2为脉冲电流处理过的铸坯凝固试样的微观组织观测图。

具体实施方式

[0022] 实施例1

[0023] 在将现有连铸机的动态轻压下夹辊间进行相互绝缘处理后，在动态轻压下装置的相对的夹辊施加脉冲电流处理。处理过程中按照钢厂原有的操作方式进行连铸操作，脉冲电流处理的参数为：第一对夹辊的电流密度为1.0A·m-2，第二对夹辊的电流密度为10A·m-2，第三对至最后十对夹辊间的电流密度为100A·m-2，脉冲波形为方波，脉冲方式为正负脉冲，脉冲频率为100Hz，铸坯的拉坯速度为1600mm·min-1，铸坯宽度为1600mm。通过分析，采用脉冲电流处理的铸坯无偏析，极大地提高了铸坯的质量。

[0024] 利用金相显微镜、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射电子显微镜(TEM)对经过脉冲电流处理过的铸坯凝固试样进行观测，其观测结果如图2所示。在图2中，白色圆环内为夹杂物，从图2中可以看出夹杂物细小且弥散分布。进一步能谱分析表明这些夹杂物主要为硫化物夹杂。对整个铸坯进行分析后表明，利用脉冲电流处理完全消除了铸坯的偏析。

[0025] 如图2所示，利用透射电子显微镜(TEM)分析表明在金属基体中形成了大量纳米级的硫化物夹杂，因此，脉冲电流能够有效促进凝固过程中硫化物等夹杂物的形核从而极大地降低偏析。