[發明專利]優特鋼模鑄保護澆鑄裝置及工藝

有效

• 申請號: 200910272244.4
• 申請日: 2009-09-26
• 公開（公告）號: CN102029385A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 潘明旭;周立新;蘇春陽;肖愛平;王品;陳繼紅
• 申請（專利權）人: 大冶特殊鋼股份有限公司
• 主分類號: B22D41/58
• 分類號: B22D41/58;B22D1/00
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 瞿暉

(一)技術領域：本發明涉及優特鋼模鑄保護澆鑄裝置及工藝。

(二)現有技術：鋼鐵熔化精煉完后，鋼水的純凈度和氣體含量很低，但在澆鑄成型過程中，高溫液態鋼水從精煉鋼包下水口出來到澆口的鋼水鑄流與空氣接觸，空氣中的氧氣含量占21％，氮氣含量占78％，水份和其他占1％，部分氧與鋼水中Fe，Al，Si，Ca，Mn等元素發生氧化反應，形成相應的氧化物，產生大量的煙氣，并有部分氧化物進入鋼中；部分氮氣也會溶解于高溫鋼水中；水在高溫條件下分解成氫和氧溶解于高溫鋼水中。

溶解在鋼中的氧，隨溫度降低溶解度降低，在凝固結晶過程中，氧與鋼中Al，Si，Ca，Mn等元素形成氧化物，這是鋼中非金屬夾雜的主要來源。氮在鋼中形成非常彌散的氮化鋁夾雜和較粗大的氮化鈦及碳氮化鈦。氫在鋼液溫度降低到結晶溫度時，溶解度急劇降低，析出的氫在固態下擴散并聚集到非金屬夾雜物等缺陷形成的孔洞、空隙處，當聚集的氫原子結合成氫分子后產生極大的壓力，一旦超過鋼的強度極限，將會產生內裂，形成白點。

鋼中氧化物夾雜屬脆性物質，當鋼在外加變形力(軋制，鍛造，沖壓變形)的情況下，在非金屬夾雜物處容易產生應力集中，從而產生裂紋；鋼在壓力加工過程中或零件熱處理加熱時，由于金屬(基體)和夾雜物的熱膨脹系數不同，在兩者界面處產生鑲嵌應力，形成初始裂紋疲勞源，夾雜物的增加將增大產生裂紋源的可能性。因此鋼鐵冶金生產過程中，常常采取全程鋼液保護澆鑄的措施來處理。

傳統的模鑄澆鑄一般不保護，即使有保護裝置，僅是一個簡單的殼罩，此方法雖簡單，但存在以下不足：

1、鑄流不保護將使大包下水口到澆口之間200-300mm距離處產生鋼液二次氧化，增加了鋼中氣體和夾雜物含量。

2、鑄流不用保護氣罩時，由于鋼液流速很大，將使罩內產生負壓，還增大了吸氣量，加速了鋼液的氧化。

3、鑄流不保護澆鑄時產生的氧化物煙氣很多，并且產生的鋼液飛濺，易燙傷人，工人勞動環境較差。

4、鑄流不用保護氣罩時，由于增加了鋼液的氧化，將產生更多的氧化物煙氣，工人勞動環境更差。

(三)發明內容：本發明的目的就是提供一種優特鋼模鑄保護澆鑄裝置，同時還提供使用這種裝置的工藝。

本發明的優特鋼模鑄保護澆鑄裝置，包括一圓柱形罩體，罩體頂部設有與鋼包出水口大小吻合的進口，其特征在于：在罩體內設有氬氣分配通道，通道內裝有進氣管；通道上開有若干氣體逸出孔；在罩體下沿包裹有耐火材料。

所述的氬氣分配通道為一設置在罩體上部的環形通道。

所述耐火材料為陶瓷纖維磚。

所述的優特鋼模鑄保護澆鑄的工藝，包括下述步驟：

(1)將鋼水包吊至鑄臺，裝上鋼水包滑動機構液壓油缸；

(2)在保護澆鑄圓柱形罩體上部與鋼包出水口接觸處涂一圈耐火泥，在鋼包出水口下方安裝好圓柱形罩體，接好氬氣氣管和取氣管，并試通氬氣氣，顯示正常后，開動天車，移動鋼水包水口到澆鑄缽正上方；

(3)調整，使鋼水包水口與澆鑄缽對中，打開氬氣氣閥，調整氬氣氣壓在9kgf；

(4)開始澆鑄，通過開動鋼水包滑動機構液壓油缸調整三滑板的開口度使鋼流大小至合適水平，指揮天車緩慢小幅下降鋼包，使罩體下沿陶瓷纖維磚與澆鑄缽周圍纖維毯接觸，實現鋼流全保護澆鑄；

(5)在鋼流全保護澆鑄條件下，鋼水根據連通器的原理通過中注管到達鑄錠模內，并冷卻成型；

(6)開澆后5分鐘，通過取氣管對保護罩內的氣體取樣分析，要求罩內氧氣分壓小于1％；

(7)對成型后的鋼進行取樣分析，要求鋼中的氣體含量和夾雜物含量為氧含量在5ppm以下，氫含量在1ppm以下，氮含量在45ppm以下，B細類夾雜物為1.0級。

本發明與現有技術相比，具有以下特點：

1、由于鋼液溫度都在1450℃以上，采用不耐高溫的金屬作罩體，將易變形，不能多次重復使用，為防止裝置的高溫長時間變形，選擇鋼質材料制成罩體；不易變形，使用壽命長；

2、考慮到保護罩下緣與澆口之間的密封效果，采用保溫不透氣的陶瓷纖維磚軟耐火材料，對鑄流進行密封保護，既可以避免使澆口缽缽口壓破或傾翻，造成鋼水溢出損失，又可避免保護裝置與缽口不在一個平面上，導致密封不好，達不到鑄流保護效果的情況出現。

3、采用氣體壓力表控制閥門，氬氣進入保護罩后通過分配通道在鑄流周圍分布均勻，且使罩內產生微正壓，有利于防止外部氧氣的進入；

4、澆鑄時，引進三滑板機構，可有效調節鋼流對中；使操作更方便；