【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于连铸，具体涉及一种大断面连铸坯均质化控制方法。
技术介绍
1、在铸锭与连铸坯冷却凝固时，在内部的液相区与糊状区内会发生液相的流动与固相的移动，这会促使在铸锭与连铸坯的内部形成宏观偏析，由于材料尺寸及冷却方式的不同，宏观偏析的分布类型也存在差异。
2、大断面连铸坯，由于其断面尺寸较大、碳含量较高、固液两相区较宽等因素，造成其完全凝固所用时间较长，且在凝固过程中易出现中心偏析、缩松缩孔等内部缺陷，严重的内部缺陷会大大影响铸坯的产品质量，因此限制了高品质特殊钢质量的进一步提升。宏观偏析易导致铸坯在后续的热处理过程中内部组织发生不均匀转变，在下一步工序中，易产生脆性裂纹，使之成为废品。高品质特殊钢对宏观偏析有着严格的要求，故在连铸坯生产的源头工序，对宏观偏析进行严格的控制是非常重要的。
3、由于连铸坯的冷却工艺与模铸存在较大的差异，导致连铸坯内部宏观偏析的表现形式也不相同。在连铸坯中最具代表性的偏析类型是中心偏析，中心偏析是钢液在凝固时，由于存在选分结晶而造成溶质元素在固液相中重新进行分配，在铸坯的横截面与纵截面上c、s、p等溶质元素呈非均匀分布的状态，在中心部位的溶质元素的含量远超过其他部位，同时也经常会产生疏松与缩孔缺陷。中心偏析在连铸坯的纵剖面上沿着拉速的方向通常以v型偏析、u型偏析、点线状偏析的形式呈现。产生轻微的中心偏析现象是很正常的，但随着偏析的加重，对钢材的质量也会产生较大的不利影响。
4、成分均匀性是影响齿轮淬透性带宽及离散度的重要因素，进而影响产品加工和啮合精度。结晶器
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种大断面连铸坯均质化控制方法，本专利技术采用浸入式水口电磁搅拌、结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌三段式电磁搅拌工艺，搭配合理的拉速和连铸冷却工艺，有效保证了大断面铸坯横截面上组织和成分的均匀性，进而实现成品零部件性能的稳定一致性。
2、本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种大断面连铸坯均质化控制方法，包括以下步骤：
3、s1、浸入式长水口为直筒型水口，在中间包和结晶器之间设置浸入式长水口电磁搅拌器；
4、采用浸入式长水口电磁搅拌、结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌三段式电磁搅拌工艺，其中浸入式长水口电磁搅拌方向与结晶器电磁搅拌方向相反；浸入式长水口电磁搅拌方向与结晶器电磁搅拌方向相反，是为了用浸入式长水口电磁搅拌抵消结晶器电磁搅拌带来的钢水旋转；单纯的长水口电磁搅拌或结晶器电磁搅拌，会造成铸坯凝固前沿成分过冷，进而形成铸坯皮下负偏析，同时还会造成钢水偏流，造成铸坯成分不均匀；由于浸入式长水口为直筒型水口，没有搅拌的话，钢水的冲击深度会增加，不利于钢水在铸坯长度方向上成分、温度的均匀控制，同时结晶器内钢水温度容易分布不均匀，造成结晶器内钢水液面上保护渣融化不均匀，不利于铸坯表面质量的控制；
5、根据钢水的成分设定电磁搅拌参数，浸入式长水口电磁搅拌电流设定为450-550a，频率为40-60hz；
6、根据钢水在凝固过程中的流动性来确定结晶器和末端电磁搅拌的电流，结晶器电搅频率为1-3hz，末端电磁搅拌频率为5-8hz；电磁搅拌，就是使用电磁力搅拌钢水，使钢水转动，电流越大，搅拌力越强，频率越小穿透越深，根据钢水流动性的不同，达到同样的搅拌效果，需要的电磁力不一样，即需要的电流不一样，不同断面直径的铸坯需要的频率也不一样；
7、结晶器部位，坯壳厚度较小，电磁力不需要穿透很厚的坯壳，用较小的频率就可以实现较好的搅拌效果；末端电磁搅拌位置，铸坯大部分都已经凝固，仅剩下芯部的液芯没有凝固，电磁力需要穿透较厚的坯壳，需要使用较大的电磁搅拌频率；
8、s2、中间包钢水过热度控制在10-30℃范围内；钢水过热度＜10℃，存在较大的冻眼风险，过热度＞30℃，属于高过热度控制，对钢水的凝固不利；
9、s3、采用二级模型控制，选择合理的冷却参数和拉速，将铸坯的凝固末端位置控制在末端电磁搅拌后500-800mm位置，保证铸坯在通过凝固末端电磁搅拌时，液芯直径≥150mm；
10、s4、二冷段采用气雾冷却，弱冷配水，气雾冷却、弱冷配水能够使铸坯冷却更加均匀，避免局部冷却过量，导致铸坯应力集中、组织不均匀。
11、本专利技术采用三段式电磁搅拌工艺，通过使用浸入式长水口电磁搅拌，钢水通过浸入式长水口后，以旋转方式进入结晶器，提高了结晶器内部钢水在横截面上的温度均匀性，并减轻了钢水对下部铸坯深处的冲击，减少了钢水的反卷，减轻了连铸过程中的卷渣倾向；另外，结晶器电搅方向与浸入式长水口电搅方向相反，改变了钢水的流向，进一步均匀了钢水的成分和温度，同时有利于打碎枝晶，增加铸坯内部的形核质点。
12、同时本专利技术采用二级模型预测铸坯凝固末端位置，优化铸坯的冷却参数和拉速，将铸坯的凝固末端位置控制在末端电磁搅拌后500-800mm位置，保证铸坯在通过凝固末端电磁搅拌时，液芯直径≥150mm，使末端电磁搅拌发挥最大作用，有利于均匀铸坯的心部位置的成分、温度，有效的改善铸坯的中心偏析，缩孔等缺陷。此处将电磁搅拌安装在凝固末端前500-800mm位置，保证了一定的液芯直径，从而保证了搅拌效果；在凝固末端位置处，钢水开始完全凝固，需要非常大的搅拌力才能够搅动液芯，往往很难实现。其目的都是为了均匀凝固末端位置钢水的成分和温度，从而改善偏析。
13、本专利技术的技术方案还有：步骤s1中，结晶器和末端电磁搅拌的电流具体方案为：
14、
15、
16、
17、上述电流单位均为a，此处采用c、mn、cr、mo、ni这五个元素限定电流是因为这5个元素对钢水的流动性有较大影响，这些元素会不同程度的降低钢水液相线温度，进而提高钢水流动性，经长期的生产经验积累，得出了上述的经验公式。但上述公式仅适用于中、低合金钢种；对于高合金钢种，大量合金会形成碳化物，降低钢水流动性，造成上述公式无法适用；同时应该指出的是电磁搅拌参数还和连铸机密切相关。
18、本专利技术的技术方案还有：步骤s3中，拉速控制的具体方案为：
19、断面铸坯的拉速控制在0.38-0.48m/min；断面铸坯的拉速控制在0.20-0.28m/min；断面铸坯的拉速控制在0.17-0.21m/min。拉速和连铸机设计、钢种特性等有关系，此处针对特定连铸机固定拉速控制。
20、本专利技术的技术方案还有：步骤s4中，弱冷配水具体方案为：
21、低碳钢比水量控制在0.15-0.25l/kg；中碳钢比水量控制在0.08-0.18l/kg；高碳钢比水量控制在0.05-0.1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于：步骤S1中，结晶器和末端电磁搅拌的电流具体方案为：
3.根据权利要求1所述的大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于：步骤S3中，拉速控制的具体方案为：
4.根据权利要求1所述的大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于：步骤S4中，弱冷配水具体方案为：
5.根据权利要求1所述的大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于：步骤S1中，浸入式长水口电磁搅拌器安装在浸入式长水口外壁上。
6.根据权利要求1所述的大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于：采用所述控制方法制得的铸坯横截面碳极差：低碳钢≤0.02％，中碳钢≤0.05％，高碳钢≤0.07％。
【技术特征摘要】
1.一种大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于：步骤s1中，结晶器和末端电磁搅拌的电流具体方案为：
3.根据权利要求1所述的大断面连铸坯均质化控制方法，其特征在于：步骤s3中，拉速控制的具体方案为：
4.根据权利要求1所述的大断面连铸坯均质化控制方...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘兵，赵冠夫，戈文英，刘辉，孟庆杰，刘鹏，梁娜，任琪，马传庆，王升，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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