技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于改善鑄坯熱送裂紋的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種采用低壓脈沖電流改善低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鑄坯熱送裂紋的方法，通過施加一低壓脈沖電流改善低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鑄坯微觀組織和高溫力學(xué)性能，本發(fā)明尤其適用于易產(chǎn)生鑄坯熱送（紅送）裂紋的鋼種。

背景技術(shù)

二十世紀(jì)的兩次石油危機對世界鋼鐵這一能耗大戶產(chǎn)生了巨大的沖擊，為了節(jié)約能源、金屬和資金，工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼開發(fā)了各種節(jié)能技術(shù)，帶來了很多生產(chǎn)工藝的變革。其中連鑄坯熱送熱裝工藝不僅可以大幅度降低能耗，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，而且能減少廠房占地面積，這一技術(shù)在節(jié)約投資、降低生產(chǎn)成本等方面都顯示出了巨大的優(yōu)越性。所謂連鑄坯熱送熱裝工藝是指將連鑄切割后的鑄坯立即通過鐵路、保溫車或輥道等方式運送至加熱爐（或緩沖裝置，如：板坯庫、保溫坑），以較高溫度裝入加熱爐的操作。

近年來，隨著我國由鋼鐵大國向鋼鐵強國的轉(zhuǎn)變，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工藝不斷改進，生產(chǎn)成本不斷降低，但先進工藝在應(yīng)用中同樣存在問題。在采用熱送熱裝工藝的過程中就不斷出現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量問題，這些問題主要集中于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鑄坯的熱送裂紋上，而采用成本較高的原冷裝工藝并未出現(xiàn)此類質(zhì)量問題。很多冶金學(xué)者（高新軍，王三忠，王洪順，板坯的熱脆性與淬火處理，連鑄，2005(6):25-29；張樹堂，連鑄坯熱送熱裝系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，連鑄，1999.(1):12-16；）對熱送裂紋的形成機理進行了研究，研究表明：低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鑄坯中氮化鋁[AlN]的析出是熱送熱裝工藝中熱送裂紋問題產(chǎn)生的根源，在多數(shù)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼中都有氮化鋁存在；鑄坯在經(jīng)歷從奧氏體到奧氏體+鐵素體的相變過程中，氮化鋁在奧氏體晶界析出，如果此時將板坯裝人加熱爐加熱，即使板坯又經(jīng)過另一相變（由奧氏體+鐵素體變?yōu)閵W氏體），但析出物仍然在奧氏體晶界上，析出物成為降低晶粒間結(jié)合力的薄弱點，晶粒的可遷移性減弱，導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)中晶粒邊界強度降低。在軋制過程中板坯表面在晶界處撕裂，產(chǎn)生表面裂紋。

目前，鋼鐵廠對于實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鑄坯熱送裂紋，采用的解決方法主要有加入合金法、鋼水成分控制法、高溫鑄坯熱裝法、鑄坯冷裝法、鑄坯在線淬火法。但是這些方法也都有一定的局限性：①加入合金法，此法會增加生產(chǎn)成本，若鋼種對成分要求嚴(yán)格就無法使用；②鋼水成分控制法，此法實際生產(chǎn)中控制難度較大，若鋼種對成分要求嚴(yán)格亦無法使用；③高溫鑄坯熱裝法，目前此法實際生產(chǎn)中難以實現(xiàn)；④鑄坯冷裝法，此法易于操作，目前最為常用，但降低了生產(chǎn)效率，且鑄坯冷卻后還要再升溫，熱量白白損耗，生產(chǎn)成本相對較高；⑤在線鑄坯淬火法，此法在不影響生產(chǎn)的情況下對鑄坯表面進行降溫，效果較好，但實際操作起來難度較大，目前只有國外幾個鋼鐵廠在應(yīng)用，且因為要對鑄坯表面降溫，鑄坯熱量尚存在一定損耗。

近年來，國內(nèi)外的一些學(xué)者嘗試在脈沖電流作用下改善固相金屬材料的組織，并取得了一些成果。Conrad.H發(fā)現(xiàn)（Conrad,?H.?Effects?of?electric?current?on?solid?state?phase?transformations?in?metals.?Materials?Science?&?Engineering?A?[Structural?Materials:?Properties,?Microstructure?and?Processing],?2000）脈沖電流對固態(tài)金屬中的析出相的析出行為具有顯著影響，主要的影響因素為材料類型、電流密度、電流頻率。王建軍等（王建軍，周俐，李強等.?脈沖電流對鋼凝固組織的影響.?鋼鐵研究學(xué)報,2007,19?(5):49-53）研究發(fā)現(xiàn)脈沖電流處理能夠提高等軸晶形核率，細(xì)化晶粒，對改善連鑄坯凝固組織具有顯著效果。

此外，中國專利號ZL200810151116.X，授權(quán)公告日為2010年10月27日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種采用高壓電脈沖改善碳鋼凝固組織的方法，該申請案的方法是在連續(xù)鑄鋼的中間包和連續(xù)鑄鋼的結(jié)晶器中或者在模鑄的鑄型中，對碳鋼凝固過程或凝固前施加一選定的高壓電脈沖，所述高壓脈沖的參數(shù)為：脈沖電壓1000V~3900V，脈沖頻率0.50Hz~1.50Hz，脈沖電容100μF~500μF。該方法尤其適應(yīng)于改善凝固組織中晶粒粗大，樹枝晶發(fā)達(dá)，易產(chǎn)生成分偏析的鋼種，以增加金屬凝固的形核率，減少樹枝晶，增加等軸晶，減少凝固組織的內(nèi)裂紋、縮孔和疏松，改善成份偏析。上述方法是采用脈沖電流改善凝固組織，其所稱的凝固組織指：鋼水在凝固過程中形成的樹枝晶、等軸晶、疏松和偏析等宏觀組織形貌，在低倍（<10倍）狀態(tài)下通過酸蝕即可觀察到。且該申請案中采用的脈沖電壓為1000V~3900V的高壓電脈沖，電力消耗較大。