一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法技术

本发明专利技术提供了一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法，涉及超级奥氏体不锈钢连铸生产技术领域。本发明专利技术以含硼、镁和稀土元素的合金粉末作为中间层，将两层超级奥氏体不锈钢薄带作为外层，制备得到含硼、镁和稀土的不锈钢钢带；连铸过程向结晶器喂入一根或两根所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带；采用设置有喂带区的浇铸水口，将所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的端头插入喂带区，开启振动装置使钢带产生非正弦振动，将钢带喂入钢液。本发明专利技术提供的方法能够有效提高铸坯纯净度、细化凝固组织并提高等轴晶比例，减轻中心元素偏析与析出，提升铸坯高温热塑性和抗高温氧化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法
本专利技术涉及超级奥氏体不锈钢连铸生产
，具体涉及一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法。
技术介绍
超级奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性能和良好的综合力学性能，被广泛应用于石油化工、节能环保、海水淡化等诸多领域。然而，超级奥氏体不锈钢是不锈钢中制备技术要求最高、制造难度最大的一类品种，在制备过程中存在诸多瓶颈问题。在冶炼过程中，如若氧、硫含量控制不当会产生MnS等塑性夹杂和Al2O3等脆性夹杂，严重恶化热加工性能、耐腐蚀性能和力学性能。在连铸凝固过程，高达6～8％的Mo，使铸坯中心Mo元素偏析与析出十分严重，恶化了铸坯的热加工性能。为了消除元素偏析与析出，需要在热加工前进行长时间(12～24h)高温(1250～1280℃)均质化处理，在均质化过程，晶粒极易快速长大，恶化热加工性能。同时，高温处理还会加剧铸坯灾难性氧化，显著降低成材率。在热加工过程，钢中超过50％的合金含量，使得固溶强化作用显著增强，变形抗力增大。同时，σ相等硬脆相析出敏感性显著增强。因此，在晶粒长大、变形抗力增大和大量析出的共同影响下，超级奥氏体不锈钢的热塑性很差、热加工区间很窄，轧制过程极易中心开裂和边裂。因此，实现高纯净度冶炼、减轻元素偏析与析出、细化凝固组织、提高热塑性和抗高温氧化性能是成功制备高质量超级奥氏体不锈钢的关键。结晶器喂钢带技术是显著提升铸坯凝固质量的有效途径之一，借助插入钢带熔化吸热，快速降低钢液过热度和温度场梯度，同时通过钢带振动扰动钢液，破碎枝晶组织，增加晶粒生长的形核质点，提高等轴晶率，加速均匀温度和成分，降低中心元素偏析与析出。硼易偏聚于晶界，抑制S、P等杂质元素和析出相在晶界偏聚，从而起到了净化与强化晶界作用；同时，硼的偏聚作用可细化晶粒，促进热变形过程中动态再结晶发生，改善高温热塑性，拓宽热加工窗口。在含Mo不锈钢中会析出富Cr和Mo的含硼相，显著影响析出相的形貌、尺寸及分布。因此，在高合金耐蚀不锈钢和镍基合金中，主要利用硼的特殊偏聚行为，改善其热加工性能。镁与O、S具有很强的亲和力，可以生成低密度的细小夹杂物，易上浮排除，起到净化钢液的作用。镁也可将团簇状Al2O3夹杂物变性为细小弥散的MgO-Al2O3，起到钉扎作用，细化凝固组织；同时，镁元素易偏聚于晶界，抑制S、P等元素在晶界偏聚，从而净化与强化晶界。稀土具有净化钢液、变性夹杂物、细化凝固组织、减轻偏析、强化晶界的作用。稀土与钢液中O、S等元素反应形成高熔点稀土化合物上浮排除，从而实现净化钢液和变性夹杂物的作用。高熔点稀土化合物，在钢液凝固前沿析出作为非均质形核核心，可细化凝固组织和减轻偏析；同时，稀土元素易偏聚于晶界降低界面能，抑制S、P及低熔点杂夹在晶界的偏析，起到净化与强化晶界、细化晶粒的作用；此外，稀土还具有一定的微合金化作用，可显著提高钢的强韧性、抗高温氧化性能和耐磨性，改善热加工性能和耐蚀性等。综上，如果将结晶器喂钢带技术以及硼、镁和稀土处理技术应用到超级奥氏体不锈钢制备过程中，有望实现高纯净度冶炼、减轻元素偏析与析出、细化凝固组织、提高热塑性和抗高温氧化性能。然而，结晶器喂钢带技术起步较晚，目前仅应用于普通低合金钢领域，在超级奥氏体不锈钢中尚无应用，无有效的经验可寻。并且，由于硼、镁和稀土的燃点较低，向钢液中直接加入硼、镁和稀土极易烧损，收得率显著降低。因此，急需开发出稳定、高效的超级奥氏体不锈钢结晶器喂钢带技术以及硼、镁和稀土处理技术，突破该类钢冶炼、凝固和热加工过程中的瓶颈问题，以制备出高质量的超级奥氏体不锈钢产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法，本专利技术提供的方法能够有效提高铸坯纯净度、细化凝固组织并提高等轴晶比例，减轻中心元素偏析与析出，提升铸坯高温热塑性和抗高温氧化性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法，包括以下步骤：(1)制备含硼、镁和稀土元素的合金粉末；按质量百分比计，所述合金粉末的化学成分为：B4.0～9.0％，Mg8.5～20.0％，稀土元素35.0～71.5％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；(2)以所述合金粉末作为中间层，将两层超级奥氏体不锈钢薄带作为外层，制备成三层复合钢带；将所述三层复合钢带依次进行封边、轧制压实和加固，得到含硼、镁和稀土的不锈钢钢带；(3)确定钢带使用参数；所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入数量为一根或两根；当所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入数量为一根时，钢带参数选择原则包括：喂入比R＝K1ΔT％，宽度w为50～80mm，厚度d＝K2ΔT0.245mm，喂入速度v＝K3ΔT0.57m/s，且各参数满足关系：w×d×v×钢带密度＝Q×连铸坯截面积×拉坯速度×R×钢液密度；其中，钢液过热度ΔT＝15～46℃，K1为0.015～0.020，K2为1.50～1.85，K3为0.016～0.022，Q为0.9～1.1；当所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入数量为两根时，钢带参数选择原则包括：喂入比R'＝K1'ΔT'％，宽度w'为40～80mm，厚度d'＝K2'ΔT'0.245mm，喂入速度v'＝K3'ΔT'0.57m/s，且各参数满足关系：2×w'×d'×v'×钢带密度＝Q'×连铸坯截面积×拉坯速度×R'×钢液密度；其中，钢液过热度ΔT'＝15～46℃，K1'为0.018～0.025，K2'为1.50～2.00，K3'为0.012～0.018，Q'为0.9～1.1；(4)浇铸时，采用设置有喂带区的浇铸水口，喂带区内不添加保护渣，喂带区外添加保护渣；喂带时，将所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的端头插入喂带区，开启振动装置使钢带产生非正弦振动，将所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带以初始喂入速度喂入钢液。(5)将所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带喂入钢液后，启动拉矫机，将结晶器内的连铸坯拉出；当所述连铸坯的长度达到4～5m后，将所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入速度调整为正常喂入速度，并保持钢带的非正弦振动。优选地，步骤(1)所述稀土元素包括镧、铈和钇中的一种或几种。优选地，步骤(2)所述超级奥氏体不锈钢薄带的厚度为1.3～2.2mm；所述三层复合钢带的厚度为3.0～5.0mm。优选地，步骤(2)所述封边的方法为：对钢带边缘进行焊接封边处理；所述加固的方法为：采用直缝焊机沿宽面中心线对钢带加固焊接。优选地，步骤(4)所述非正弦振动的振动幅度≤0.7mm，振动频率为70～140Hz。优选地，步骤(4)所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的初始喂入速度为0.002～0.004m/s。优选地，步骤(4)所述设置有喂带区的浇铸水口中喂带区和浇铸水口一体成型，所述喂带区的内部宽度为15～25mm，内部长度为1.2～1.5倍的钢带宽度。优选地，步骤(5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法，包括以下步骤：/n(1)制备含硼、镁和稀土元素的合金粉末；按质量百分比计，所述合金粉末的化学成分为：B 4.0～9.0％，Mg 8.5～20.0％，稀土元素35.0～71.5％，余量为Fe；/n(2)以所述合金粉末作为中间层，将两层超级奥氏体不锈钢薄带作为外层，制备成三层复合钢带；将所述三层复合钢带依次进行封边、轧制压实和加固，得到含硼、镁和稀土的不锈钢钢带；/n(3)确定钢带使用参数；所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入数量为一根或两根；/n当所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入数量为一根时，钢带参数选择原则包括：喂入比R＝K

【技术特征摘要】
1.一种结晶器喂含硼、镁和稀土不锈钢钢带提升铸坯凝固质量的方法，包括以下步骤：
(1)制备含硼、镁和稀土元素的合金粉末；按质量百分比计，所述合金粉末的化学成分为：B4.0～9.0％，Mg8.5～20.0％，稀土元素35.0～71.5％，余量为Fe；
(2)以所述合金粉末作为中间层，将两层超级奥氏体不锈钢薄带作为外层，制备成三层复合钢带；将所述三层复合钢带依次进行封边、轧制压实和加固，得到含硼、镁和稀土的不锈钢钢带；
(3)确定钢带使用参数；所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入数量为一根或两根；
当所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入数量为一根时，钢带参数选择原则包括：喂入比R＝K1ΔT％，宽度w为50～80mm，厚度d＝K2ΔT0.245mm，喂入速度v＝K3ΔT0.57m/s，且各参数满足关系：w×d×v×钢带密度＝Q×连铸坯截面积×拉坯速度×R×钢液密度；其中，钢液过热度ΔT＝15～46℃，K1为0.015～0.020，K2为1.50～1.85，K3为0.016～0.022，Q为0.9～1.1；
当所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的喂入数量为两根时，钢带参数选择原则包括：喂入比R'＝K1'ΔT'％，宽度w'为40～80mm，厚度d'＝K2'ΔT'0.245mm，喂入速度v'＝K3'ΔT'0.57m/s，且各参数满足关系：2×w'×d'×v'×钢带密度＝Q'×连铸坯截面积×拉坯速度×R'×钢液密度；其中，钢液过热度ΔT'＝15～46℃，K1'为0.018～0.025，K2'为1.50～2.00，K3'为0.012～0.018，Q'为0.9～1.1；
(4)浇铸时，采用设置有喂带区的浇铸水口，喂带区内不添加保护渣，喂带区外添加保护渣；喂带时，将所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带的端头插入喂带区，开启振动装置使钢带产生非正弦振动，将所述含硼、镁和稀土的不锈钢钢带以初始喂入速度喂入钢液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李花兵，姜周华，张树才，耿一峰，臧喜民，冯浩，朱红春，
申请(专利权)人：东北大学，辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21