【dc53】國內(nèi)外高級鋼連鑄技術(shù)進展與趨勢

　　國內(nèi)外高級鋼連鑄技術(shù)進展與趨勢

　　鋼包中的鋼水注入中間包后，通過塞棒或滑板機構(gòu)從水口流入結(jié)晶器。中間包內(nèi)的鋼水溫度控制對作業(yè)穩(wěn)定性、提高成坯率和鑄坯質(zhì)量具有很大作用。為此，開發(fā)出等離子加熱和感應(yīng)加熱的中間包鋼水溫度控制方法。此外還有結(jié)合雙槍等離子加熱法，對中間包堰的形狀進行優(yōu)化設(shè)計。雙槍等離子加熱不需要浸入式電極，可適應(yīng)高生產(chǎn)效率的要求。

　　一、去除夾雜物提高潔凈度

　　中間包鋼水氧化污染的主要原因是鋼水的空氣氧化。其他原因還有，鋼包鋼渣的流入、鋼水與中間包耐火材料內(nèi)襯發(fā)生反應(yīng)等。為減少中間包鋼水的氧化污染，推進了與鋼水不發(fā)生反應(yīng)的中間包保護渣和吸收氧化鋁保護渣的使用，并采取Ar氣保護以及使用鋼包浸入式長水口穩(wěn)定鋼水和中間包大型化等措施。

　　為實現(xiàn)節(jié)能、降低耐火材料消耗并提高鋼水潔凈度，實施了中間包熱循環(huán)使用操作法。在澆注結(jié)束后將中間包立起，把包內(nèi)的熔渣和殘鐵全部倒掉，然后不用預(yù)熱繼續(xù)使用(圖1)。有報告報導(dǎo)采用該方法中間包連續(xù)澆注560爐鋼水。在用燃氣對中間包進行加熱時，為防止罐內(nèi)殘鐵氧化，采用了H2和N2混合氣體的還原性氣體加熱方法。

　　中間包的結(jié)構(gòu)設(shè)計取得了很大進步，利用熱流體計算和水模型解析，對中間包形狀、擋墻數(shù)量、位置進行了優(yōu)化設(shè)計，提高了去除夾雜物的能力。此外，還開發(fā)出對鋼包流入中間包的鋼水實施電磁攪拌，利用電磁力使夾雜物聚集上浮排除從而降低夾雜物含量的方法。高碳軸承鋼等潔凈度要求高的鋼種，經(jīng)LF-RH冶煉、用帶有Ar氣保護和電磁攪拌的中間包進行澆注，防止二次氧化，使鋼的總氧量小于5ppm，并可批量生產(chǎn)。LF爐冶煉的高Al含量TRIP鋼，采用帶有Ar氣保護和電磁攪拌的中間包，可使總氧量保持在5ppm的水平下進行澆注。此外，中間包鋼水夾雜物含量直接測定技術(shù)也有了提高。

　　二、結(jié)晶器技術(shù)進步

　　1.結(jié)晶器浸入式水口夾雜物堵塞防止技術(shù)

　　鋼水中的氧化鋁夾雜物附著在結(jié)晶器浸入式水口，使水口堵塞。堵塞的夾雜物脫落和鋼水偏流引起結(jié)晶器保護渣卷入鋼水，形成鋼的缺陷或造成連鑄中斷，因此防止夾雜物附著在中間包和結(jié)晶器水口的接縫、水口滑板、水口端頭等部位是結(jié)晶器操作中的重要問題。鋼水流在水口內(nèi)以1m/s的速度流入結(jié)晶器，鋼水流與大氣接觸會發(fā)生二次氧化，向水口內(nèi)吹A(chǔ)r可防止二次氧化。降低夾雜物含量的方法有LF-RH脫氣精煉提高鋼的潔凈度，和向鋼水中喂Ca線對氧化鋁夾雜物進行變性處理等。實際上，在煉鋼階段已經(jīng)是高潔凈度的鋼水，在多爐次連澆中，水口也常常發(fā)生逐漸堵塞的情況。

　　在適宜的Ca處理條件下，Ca處理對氧化鋁夾雜物變性具有明顯的效果，但Ca的回收率常常發(fā)生波動，不適宜的Ca量反而會促進水口堵塞。而水口熔損對鋼水的污染和鈣鋁酸鹽夾雜物本身有時就會成為鋼中的缺陷。所以Ca處理并不是萬能的方法。因此對結(jié)晶器浸入式水口夾雜物附著機制和對策進行了深入研究，通過對水口/鋼水界面上化學(xué)反應(yīng)的分析和脫落夾雜物在鋼水中運動軌跡的計算，加深了對夾雜物附著機制的認(rèn)識。

　　實際對策有：提高水口滑板滑動部位的氣密性、防止鋼水流動引起負壓和從水口滑板滑動部位吹入混有石墨粉的Ar氣防止鋼水氧化等方法。從與鋼水反應(yīng)和與鋼水的浸潤性方面，對結(jié)晶器浸入式水口的材質(zhì)也進行了多次改進。采用的改進方法有，利用無硅氧化鋁石墨、氧化鎂、白云石、氧化鋯石灰、鈦酸鹽石灰等耐火材料將氧化鋁溶解或吸收，從而防止氧化鋁夾雜物附著的方法。使用硅酸鋁質(zhì)水口，使硅酸鋁質(zhì)耐火材料與鋼水反應(yīng)生成液態(tài)氧化物相，提高鋼水的浸潤性，從而防止夾雜物附著等方法。

　　2.防止漏鋼和鑄坯縱裂的初期凝固均勻化技術(shù)

　　在包晶鋼連鑄時，由于鋼水在凝固后立即進行δ-γ相變，體積收縮。在鑄坯寬度方向上產(chǎn)生很小的不均勻凝固，凝固殼發(fā)生局部變形，形成幾十納米的氣隙，導(dǎo)致散熱緩慢，使鑄坯產(chǎn)生縱向裂紋或發(fā)生漏鋼。增加保護渣渣膜厚度，降低鑄坯冷卻速度，可以減輕上述現(xiàn)象。保護渣低黏度化、降低連鑄速度、減低振動頻率、增大振幅可以增加渣膜厚度，但這會使生產(chǎn)效率下降和增大鑄坯振痕深度，并成為最終產(chǎn)品的缺陷。因此保護渣的設(shè)計方向應(yīng)是，使熔融的渣膜發(fā)揮緩慢冷卻鑄坯的作用，即在玻璃質(zhì)渣膜上生成固相晶體質(zhì)渣膜，降低鑄坯的熱輻射。一般是以生成槍晶石相作為固相晶體質(zhì)渣膜，并對此進行了熱力學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)晶速度的研究。此外，也有以黃長石相做晶體質(zhì)渣膜的設(shè)計。堿度為1.2-1.4時黏度可達5Pa*s的高堿度高黏度的無氟黃長石相，對防止卷渣是有效的，已經(jīng)應(yīng)用在圓鑄坯連鑄中。

　　dc53實用特性：

　　(1)被切削性，被研磨性良好。

　　被切削性，被研磨性皆比SKD11優(yōu)秀，所以加工工具壽命較長，加工工時數(shù)較省。

　　(2)在熱處理上之優(yōu)點

　　淬火硬化能比SKD11高，所以可改善真空熱處理時硬度不足之缺陷。

　　(3)在修補焊接作業(yè)上之優(yōu)點

　　由于預(yù)熱及后熱溫度均比SKD11低，所以修補焊接作業(yè)較簡便。

　　(4)在線切割加工上之優(yōu)點

　　藉高溫回火可減輕殘留應(yīng)力及消除殘留沃斯田鐵，能防止線切割加工產(chǎn)生龜裂、變形之困擾。

　　(5)在表面硬化處理上之優(yōu)點

　　表面硬化處理后表面硬度比SKD11高，因此可提高模具性能。

　　氮化處理：

　　工件經(jīng)氮化處理后表面獲得致密的硬化層組織，使工件的耐磨性與抗蝕性顯著提高。525 ℃氣體氮化處理后表層硬度約 1250HV ， 570 ℃軟氮化處理表層硬度約 950HV 。

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　　提高連鑄速度是提高連鑄生產(chǎn)效率最有效的手段，為此進行了大量的研究開發(fā)工作。在結(jié)晶器方面采取的措施有：采用均勻強冷卻結(jié)晶器薄壁銅板、利用非正弦高頻短沖程振動促進保護渣膜的潤滑作用、使用熔融性均勻流入性良好的結(jié)晶器保護渣、使用多孔浸入式水口控制浸入深度、使用窄面多錐度結(jié)晶器提高鑄坯質(zhì)量、利用結(jié)晶器熱電偶散熱監(jiān)控漏鋼預(yù)報系統(tǒng)防止漏鋼等。在二冷區(qū)采取的措施有：大通量散熱、二冷輥間距不等化、液面高精度控制、電磁制動抑制鋼液流股等。通過這些措施減少了漏鋼和鑄坯的非正常鼓肚。

　　結(jié)晶器保護渣投入在鋼水液面上，被鋼水熔化浮在鋼水表面。其作用是，降低鋼水的熱輻射損失和在結(jié)晶器振動過程中進入凝固殼與結(jié)晶器間隙內(nèi)，通過潤滑作用防止鑄坯與結(jié)晶器發(fā)生熱粘結(jié)。保護渣在鋼水凝固起點彎月面的厚度約為1mm，在彎月面以下形成幾百納米厚的渣膜起絕熱層的作用。