本发明属于钢铁冶金，具体涉及一种基于预置形核的连铸坯内部质量控制方法。
背景技术：
1、连铸是连接炼钢和轧钢的中间环节，也是钢铁制造流程的中心环节，连铸坯质量直接决定着钢铁产品生产效率与质量。连铸过程实际上是钢水形核、凝固的过程，当钢水在结晶器经液相过冷至实际液相线温度后，经孕育期在液相内部开始出现小原子团进而形成晶胚，当晶胚达到某一临界尺寸后，成为稳定存在并自发长大的晶核，称之为形核，稳定、快速的形核过程是决定连铸产品质量的关键因素。
2、钢液凝固过程中的晶核方式有两种：均质形核和异质形核。均质形核的主要影响因素为液态钢液温度、热流密度、浇注速度等，其特点是在液相中各个区域内出现新相晶核的几率是近似相同的，是一个依靠液态金属的能量变化，由晶胚直接形核的过程。若依附于液态金属中某些已存在的质点而形成晶核的方式叫做异质形核。实际连铸过程钢液的结晶大都是属于异质形核，异质形核比均质形核容易，并且在过冷度不大的情况下就可形核。cn111451462a公开了利用浸入式水口喷吹镁粉细化连铸坯凝固组织的方法，在钢水浇铸过程中，将镁粉喷吹入凝固前的钢水中，高效率低成本地获得纳米级第二相粒子，细化连铸坯的凝固组织，实现钢材性能的提升，相较而言镁粉粒度较大，价格较高，降低成本有限。cn1380427a公开了一种炼钢用铁粉包芯线，该铁粉包芯线由外皮和线芯组成，外皮为软钢带，线芯为铁粉，铁粉紧密地填充在外皮内，将本铁粉包芯线加入到连铸钢水后，这些细小铁粉作为钢水结晶形核的粒子迅速形成大量的等轴晶，细化了晶粒，减少了连铸坯尤其是小方坯、大方坯的中心偏析、中心疏松和缩孔等内部缺陷，但该工艺加入的铁粉不能有效分散，细化晶粒程度有限，且铁粉含铁量只有95％，回带入大量的有害元素会造成钢液的污染，严重影响钢种质量。
3、钢液凝固中的形核是连铸过程中非常重要的过程，合理选择形核剂，设置形核过程的参数，能够保证连铸坯的质量，避免出现一系列质量问题，提高生产效率。
技术实现思路
1、基于上述技术背景，本发明提供了一种基于预置形核的连铸坯内部质量控制方法，利用吹氩塞棒向中间包钢液内均匀稳定的喷吹微小高纯铁粉，形成细小弥散的形核核心，实现凝固过程中的预置形核，进而加快铸坯芯部的凝固速度，使铸坯的凝固均衡，以达到控制连铸过程晶粒生长状态并提高铸坯内部质量的目的，避免凝固过程产生疏松、缩孔和偏析等内部缺陷问题。
2、为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
3、一种基于预置形核的连铸坯内部质量控制方法，在钢水浇铸过程中，预热氩气通过吹氩塞棒喷吹铁含量≥99％的高纯铁粉，铁粉随氩气喷出后与钢流混合通过浸入式水口进入结晶器，形成细小弥散的形核核心，完成连铸坯凝固组织的细化。
4、上述技术方案包括如下步骤：
5、(1)预热氩气：将高纯铁粉加入喷粉系统内，预热喷吹用氩气；
6、(2)塞棒吹氩：在连铸过程钢包开浇前打开氩气开关，进行塞棒吹氩，但不喷吹铁粉；
7、(3)喷吹铁粉：当钢液中间包开浇时，打开喷粉系统开始喷吹铁粉，铁粉随氩气从塞棒棒头喷出后与钢流混合通过浸入式水口进入结晶器，并均匀溶解于钢水中；
8、(4)连铸坯凝固组织的细化：持续喷吹铁粉，在结晶器内生成大量弥散分布的细小铁粉形成形核核心，完成连铸坯凝固组织的细化；
9、(5)结束喷粉：在浇铸结束前关闭喷粉载气，结束喷吹铁粉。
10、进一步的，步骤(1)所述高纯铁粉粒度≥400目。
11、进一步的，步骤(1)所述氩气的预热温度为200-300℃。
12、进一步的，步骤(2)所述塞棒为单孔式吹氩塞棒，塞棒上用于喷粉的孔径为0.1-5.0mm，氩气流量为0.2-0.5m3/h。
13、进一步的，步骤(3)所述中间包温度为1520-1550℃，铁粉喷粉量为0.01-0.1kg/t钢。
14、进一步的，步骤(3)所述喷粉系统采用浓相气力输送方式，固气比范围为30～60。
15、本发明的工作原理：本发明中氩气预热及喷粉系统为现有设备，塞棒为现有备件，在连铸工艺中的主要作用是控制钢水的流动状态和注入速度，是连铸过程中控制浇钢的重要设备。高纯铁粉喷吹工艺示意图及吹氩塞棒结构图见图1、图2。浇铸过程中利用预热氩气采用浓相气力输送的方法通过吹氩塞棒内腔将高纯铁粉喷吹至塞棒与中间包上水口的空间内，铁粉与碗口部位向下流动的钢水混合，并随钢流通过浸入式水口进入结晶器内，均匀溶解于钢水中，部分进入钢水中形成凝固形核核心，部分熔化可以降低结晶器内钢液的过热度，促进晶粒的形核，抑制晶粒的长大，进而优化连铸坯的凝固组织。
16、有益效果：
17、(1)本发明通过喷吹高纯铁粉作为预置形核剂显著降低了铸坯的中心偏析，获得的q460c铸坯中心偏析为c类1级，无中心疏松及中间裂纹，q345b铸坯中心偏析为c类0.5级，无中心疏松，提高了铸坯的内部致密性和钢材的力学性能，获得的钢材均匀致密，疏松、偏析控制良好。
18、(2)相比于第二相粒子，本发明所选用铁粉的铁含量≥99％，不带入其它杂质，能有效减少钢液污染；高纯铁粉粒度≥400目，细小铁粉在结晶器内大量弥散分布，能快速形成形核核心，且铁粉价格低廉，降低成本。
19、(3)喷吹的部分高纯铁粉熔化可以降低结晶器内钢液的过热度，加快凝固速度，粒子的利用率高，细化晶粒的效果更好，可以显著改善连铸坯质量。
20、(4)喷吹系统的结构简单，喷吹量和喷吹速度方便调整，设备维护便捷，运行成本低廉。
1.一种基于预置形核的连铸坯内部质量控制方法，其特征是，在钢水浇铸过程中，预热氩气通过吹氩塞棒喷吹铁含量≥99％的高纯铁粉，铁粉随氩气喷出后与钢流混合通过浸入式水口进入结晶器，形成细小弥散的形核核心，完成连铸坯凝固组织的细化。
2.根据权利要求1所述的连铸坯内部质量控制方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的连铸坯内部质量控制方法，其特征是，步骤(1)所述高纯铁粉铁粒度≥400目。
4.根据权利要求2所述的连铸坯内部质量控制方法，其特征是，步骤(1)所述氩气的预热温度为200-300℃。
5.根据权利要求2所述的连铸坯内部质量控制方法，其特征是，步骤(2)所述塞棒为单孔式吹氩塞棒，塞棒上用于喷粉的孔径为0.1-5.0mm，氩气流量为0.2-0.5m3/h。
6.根据权利要求2所述的连铸坯内部质量控制方法，其特征是，步骤(3)所述中间包的温度为1520-1550℃，铁粉喷粉量为0.01-0.1kg/t钢。
7.根据权利要求2所述的连铸坯内部质量控制方法，其特征是，步骤(3)所述喷粉系统采用浓相气力输送方式，固气比范围为30～60。
