一种降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，在连铸机开浇后，连铸铸坯通过电磁感应线圈，使得在连铸铸坯固液界面附近形成感应脉冲磁场，产生脉冲磁致振荡；在所述的连铸机的末端电磁搅拌机构。采用上述技术方案，将脉冲磁致振荡技术引用到钢坯连铸机生产工艺，控制和降低碳元素的偏析；具有方坯圆坯共用的特性，打破在线压下工艺方案不能适用于圆坯弊端；该工艺方法在现有工艺条件的基础上，通过调整连铸机基础工艺参数，控制钢坯碳偏析，效果稳定、可靠；本发明专利技术为本领域钢坯连铸机高效化地生产高品质40Cr钢提供了新的思路。高效化地生产高品质40Cr钢提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】
一种降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法


[0001]本专利技术属于中碳钢连铸工艺质量控制的
更具体地，本专利技术涉及一种降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法。

技术介绍

[0002]中碳钢作为曲轴制造用钢，在发动机中承受冲击载荷、传递动力的任务，其服役条件非常恶劣，工作中承受周期性的载荷，并在压力作用下以很大的相对速度与轴承发生滑动摩擦，产生较高的温度和磨损。因此制造该类零件的材料要具有较高的强度、塑性和韧性等综合力学性能，而其中的力学性能均匀性与材料的成分偏析程度有直接关系。
[0003]碳是钢液中的主要溶质元素，在凝固过程中随着凝固进行，碳元素会沿着固、液界面往中心推移，最终凝固时形成碳偏析，对成品质量影响较大，所以，碳元素的偏析情况是评判连铸坯质量的重要指标之一。
[0004]经专利检索及市场调研，针对该问题现有技术一般采用两种方式：
[0005]第一种方式：为调整连铸机工艺参数(含电磁搅拌参数)来控制碳偏析(如专利文献 CN202110240112.4)，其工艺核心在于通过合理匹配连铸机工艺参数，控制铸坯凝固过程中柱状晶生产条件及在末端电磁搅拌处铸坯固相率能满足电磁搅拌要求。其工艺的缺点是：
[0006]1、工艺窗口较窄，碳偏析控制稳定性效果较差；
[0007]2、由于各冶金企业工装设备不同，工艺参数推广性、重复性较差。
[0008]第二种方式：为借助连铸机本体外设备来控制碳偏析，如在线压下设备(如专利文献 CN106735026B)。其工艺的核心在于在扇形段处设定实施大压下量的压下辊，达到将应变量传递到铸坯心部的效果，弥合铸坯中心缩孔，降低铸坯中心碳偏析。其工艺的缺点是：压下工艺运用在连铸圆坯上，无法避免圆坯椭圆度增加的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供一种降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，其目的是降低大断面钢坯中碳钢碳偏析极差。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0011]本专利技术降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，在连铸机开浇后，连铸铸坯通过电磁感应线圈，使得在连铸铸坯固液界面附近形成感应脉冲磁场，产生脉冲磁致振荡；在所述的连铸机的末端电磁搅拌机构。
[0012]所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法应用于中碳40Cr钢。
[0013]所述的碳偏析极差是链铸铸坯横截面上取点分析碳含量最高值与最低值之间差值。
[0014]对所述的连铸铸坯进行碳偏析极差分析采取的取样方式是：在连铸铸坯横截面上任意两条垂直的直径方向上，每间隔10mm取点；取点深度不低于5mm；单点取样重量不低于3
克；取样钻头为5mm；取样完毕，送CS分析仪进行化验分析碳元素含量。
[0015]所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法的步骤是：
[0016]步骤一、中碳40Cr钢的转炉吹炼及精炼炉造渣脱氧工艺按常规优特钢执行；在单炉次连铸工艺操作前，按以下要求进行：
[0017]1、确保钢包内钢液元素成分均匀；
[0018]2、确保钢包内钢液温度满足20℃
‑
50℃，以免连铸机发生生产事故，损坏感应线圈；
[0019]步骤二、中碳40Cr钢的连铸浇铸工艺按常规的优特钢执行；在连铸机开浇后，待连铸铸坯通过感应线圈和末端电磁搅拌时，相继开启感应线圈和末端电磁搅拌。
[0020]步骤三、工艺参数调整后，取铸坯试样进行分析，铸坯试样长度不低于300mm。
[0021]所述的连铸机的技术参数及工艺方式分别包括：
[0022]基本弧形半径为14m；
[0023]二冷区总长度为5.85m；
[0024]连铸机流数为6；
[0025]生产断面的直径为Φ300mm；
[0026]结晶器电磁搅拌形式为外置式；
[0027]冷却形式：足辊段为纯水冷却、其它段为气
‑
水冷却；
[0028]矫直形式为连续矫直。
[0029]所述的连铸机采用的连铸工艺参数为：
[0030]拉速为0.75m/min；
[0031]过热度25℃
‑
35℃；
[0032]二冷比水量为0.25L/kg；
[0033]结晶器水量为120m3/h；
[0034]末端电磁搅拌参数为400A，8Hz；
[0035]脉冲磁致振荡电压为0
‑
300V。
[0036]本专利技术采用上述技术方案，将脉冲磁致振荡技术引用到钢坯连铸机生产工艺，控制和降低碳元素的偏析；具有方坯圆坯共用的特性，打破在线压下工艺方案不能适用于圆坯弊端；该工艺方法在现有工艺条件的基础上，通过调整连铸机基础工艺参数，控制钢坯碳偏析，效果稳定、可靠；本专利技术为本领域钢坯连铸机高效化地生产高品质40Cr钢提供了新的思路。
附图说明
[0037]附图所示内容简要说明如下：
[0038]图1为本专利技术实施例一：在不同脉冲磁致振荡电压下平均碳偏析极差柱状图(％)；
[0039]图2为本专利技术实施例二：在不同脉冲磁致振荡电压下平均碳偏析极差柱状图(％)；
[0040]图3为不同工艺条件下铸坯平均碳偏析极差柱状图(％)
[0041]图4为碳硫分析取样示意图；
[0042]图5为脉冲磁致振荡技术作用原理示意图；
[0043]图6为图5中A区域在脉冲磁场导致过冷，促进形核的状态图；
[0044]图7为图5中A区域晶核在电磁力和重力作用下脱落、下沉的状态图；
[0045]图8为图5中A区域晶核长大、漂移及增殖，形成“结晶雨”的状态图；
[0046]图9为本专利技术的脉冲磁致振荡技术所需装备布置图。
具体实施方式
[0047]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0048]本专利技术为降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法。其中的术语和定义为：
[0049]1、中碳钢定义：
[0050]参照GB/T3077
‑
2015、GB/T699
‑
2015所规定，一般是指碳含量区间为0.2％
‑
0.6％的碳素钢或合金结构钢；本专利技术以40Cr钢为例进行分析；
[0051]2、碳偏析极差：
[0052]碳偏析极差是连铸铸坯横截面上取点分析碳含量最高值与最低值之间差值。
[0053]3、脉冲磁致振荡：
[0054]脉冲电流通过感应线圈在铸坯固液界面附近形成感应脉冲磁场，从而形成一种电磁力，此电磁力称为脉冲磁致振荡；
[0055]4、碳偏析极差制样及分析方法：
[0056]如图4所示，对所述的连铸铸坯进行碳偏析极差分析采取的取样方式是：在连铸铸坯横截面上任意两条垂直的直径方向上，每间隔10mm取点；取点深度不低于5mm；单点取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，其特征在于：在连铸机开浇后，连铸铸坯通过电磁感应线圈，使得在连铸铸坯固液界面附近形成感应脉冲磁场，产生脉冲磁致振荡；在所述的连铸机的末端电磁搅拌机构。2.按照权利要求1所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，其特征在于：所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法应用于中碳40Cr钢。3.按照权利要求1所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，其特征在于：所述的碳偏析极差是链铸铸坯横截面上取点分析碳含量最高值与最低值之间差值。4.按照权利要求2或3所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，其特征在于：对所述的连铸铸坯进行碳偏析极差分析采取的取样方式是：在连铸铸坯横截面上任意两条垂直的直径方向上，每间隔10mm取点；取点深度不低于5mm；单点取样重量不低于3克；取样钻头为5mm。5.按照权利要求4所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，其特征在于：取样完毕，送CS分析仪进行化验分析碳元素含量。6.按照权利要求1所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法，其特征在于：所述的降低中碳钢钢坯碳偏析极差的方法的步骤是：步骤一、中碳40Cr钢的转炉吹炼及精炼炉造渣脱氧工艺按常规优特钢执行；在单炉次连铸工艺操作前，按以下要求进行：(1)、确保钢包内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东兴，黄雁，邓其根，刘志勇，左小坦，赵文渊，杨伟勇，
申请(专利权)人：芜湖新兴铸管有限责任公司，
类型：发明
国别省市：