一种原位异相形核抑制高硅或高铝钢连铸坯柱状晶生长的方法与流程

本发明属于钢铁冶金，特别涉及一种原位异相形核抑制高硅或高铝钢连铸坯柱状晶生长的方法。

背景技术：

1、随着市场对产品性能要求日益严苛，钢材产品种类更加丰富，高性能电工钢和轻质钢产量逐步提高，但是在冶炼高硅或高铝钢种(硅含量大于1.5wt％，铝含量大于1.5wt％)时，由于铸坯在凝固过程中不发生相变或者发生相变过程单一，导致铸坯凝固过程柱状晶发达甚至出现穿晶。连铸坯内部质量是影响后工序生产控制以及钢材产品质量的关键环节，为应对柱状晶发达导致穿晶等问题，传统工艺主要采用电磁搅拌方法，利用电磁力将柱状晶破碎，重新结晶，但是电磁搅拌由于控制区域以及控制时间有限，且设备成本和维护成本较高，难以实现对柱状晶生长的充分抑制，故亟需一种经济且高效的抑制连铸坯柱状晶生长的方法。

技术实现思路

1、本发明旨在解决高硅或高铝钢种连铸过程中柱状晶粗大，从而严重影响后工序控制以及产品质量等问题，提供一种原位异相形核抑制高硅或高铝钢连铸坯柱状晶生长的方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供了一种原位异相形核抑制高硅或高铝钢连铸坯柱状晶生长的方法，所述方法包括钢水冶炼和连铸工艺流程，在钢水冶炼的精炼阶段通过向钢水中加入原位异相形核剂实现；所述异相形核剂主要成分为轻稀土铁合金；

4、所述轻稀土铁合金中，轻稀土元素的质量百分含量为15％～55％，余量为铁。

5、优选地，所述轻稀土元素为镧元素和/或铈元素。

6、优选地，所述轻稀土铁合金为块状，物料尺寸与钢包实际容积适配，约为(100～200)×(100～200)×(100～200)mm3。

7、优选地，所述原位异相形核剂可以在lf精炼或rh精炼阶段中加入。

8、优选地，所述原位异相形核剂在加入过程中需避免与钢水表面钢渣接触。

9、优选地，所述原位异相形核剂在加入之前要求钢水全氧含量(t.o)<50ppm、硫含量<30ppm。

10、优选地，所述原位异相形核剂加入量为钢水总量的0.01～0.04wt％。

11、优选地，浇注过程中钢水过热度控制在20～25℃。

12、优选地，连铸二冷水比水量控制在0.5～0.8l/kg；

13、优选地，浇注过程中采用辊式电磁搅拌。

14、优选地，所述高硅或高铝钢中硅含量大于1.5wt％，铝含量大于1.5wt％。

15、本发明所述原位异相形核剂加入到钢水中以后，与钢水中的硫、氧等元素发生反应，原位形成稀土硫氧化物；原位形成的稀土硫氧化物在钢水中成为异相晶核，扩大连铸坯内部等轴晶区，从而抑制钢水在连铸凝固过程中柱状晶连续生长趋势。

16、本发明的有益效果：

17、本发明采用原位异相形核的方法抑制铸坯内部柱状晶生长，扩大铸坯内部等轴晶区域，提高铸坯内部质量。能够有效解决特殊钢种在凝固过程由于没有相变而产生铸坯内部柱状晶粗大以及穿晶等问题。且相比于传统的向钢液中加入异相粒子(氧化物)的方法，能够有效避免因形核剂在钢液中行为不易控制而造成的钢液二次污染，从而产生非必要异相夹杂的问题。

技术特征：

1.一种原位异相形核抑制高硅或高铝钢连铸坯柱状晶生长的方法，其特征在于，包括钢水冶炼和连铸，在钢水冶炼的精炼阶段向钢水中加入原位异相形核剂，所述异相形核剂为轻稀土铁合金；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轻稀土元素为镧元素和/或铈元素。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轻稀土铁合金为块状，尺寸为(100～200)×(100～200)×(100～200)mm3。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原位异相形核剂加入量为钢水总量的0.01～0.04wt％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原位异相形核剂在lf精炼或rh精炼阶段加入。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原位异相形核剂在加入之前要求钢水全氧含量<50ppm、硫含量<30ppm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原位异相形核剂在加入过程中避免与钢水表面钢渣接触。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，浇注过程中钢水过热度控制在20～25℃；连铸二冷水比水量控制在0.5～0.8l/kg；浇注过程中采用辊式电磁搅拌。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高硅或高铝钢中硅含量大于1.5wt％，铝含量大于1.5wt％。

技术总结本发明公开了一种原位异相形核抑制高硅或高铝钢连铸坯柱状晶生长的方法，属于钢铁冶金技术领域。所述方法通过向钢水中加入原位异相形核剂实现；所述异相形核剂为轻稀土铁合金，所述轻稀土铁合金中，轻稀土的质量百分含量为15～55％，余量为铁。所述轻稀土为镧元素和/或铈元素。所述原位异相形核剂加入量为钢水总量的0.01～0.04wt％。本发明采用原位异相形核的方法抑制铸坯内部柱状晶生长，扩大铸坯内部等轴晶区域，提高铸坯内部质量。能够有效解决特殊钢种在凝固过程由于没有相变而产生铸坯内部柱状晶粗大以及穿晶等问题。技术研发人员：苏建铭,孙群,温荣宇,高洪涛,陈宇,金宏斌,曹琳受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13