[發(fā)明專利]微缺陷高利用率優(yōu)質(zhì)模鑄鋼錠的制備方法和模具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210524102.4
• 申請(qǐng)日: 2012-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103008577A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宏偉;傅排先;欒義坤;康秀紅;夏立軍;李殿中;李依依
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): B22D7/06
• 分類號(hào): B22D7/06;B22D7/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種微缺陷高利用率優(yōu)質(zhì)模鑄鋼錠的制備方法，其特征在于：對(duì)于模鑄鋼錠采用上小下大模具設(shè)計(jì)，采用振動(dòng)裝置進(jìn)行微區(qū)觸發(fā)形核細(xì)化晶粒，采用等離子埋弧加熱對(duì)冒口進(jìn)行加熱，采用高溫脫模工藝，采用保溫材料對(duì)脫模后鋼錠進(jìn)行保溫，降低鋼錠中心的熱應(yīng)力，采用鋼錠徑向補(bǔ)縮機(jī)制消除鋼錠內(nèi)部的縮孔疏松缺陷；其中，

（1）鋼錠設(shè)計(jì)

鋼錠錠身和冒口模具均采用上小下大的錐形結(jié)構(gòu)，鋼錠的高徑比為1.5-5；

（2）微區(qū)觸發(fā)形核技術(shù)

在鋼錠澆注后，在鋼錠的頂部，使用振動(dòng)裝置進(jìn)行微區(qū)觸發(fā)形核操作，利用耐火材料對(duì)金屬液進(jìn)行振蕩，增加金屬液的形核密度；

（3）等離子埋弧加熱技術(shù)

在實(shí)施振動(dòng)微區(qū)觸發(fā)形核操作之后，采用等離子埋弧加熱技術(shù)，對(duì)鋼錠金屬液進(jìn)行加熱，增強(qiáng)鋼錠冒口保溫能力，有利于提高金屬液的凝固補(bǔ)縮，減少鋼錠的冒口尺寸，提高利用率；

（4）鋼錠高溫脫模保溫及徑向補(bǔ)縮技術(shù)

鋼錠高溫脫模，采用保溫材料對(duì)脫模后鋼錠進(jìn)行保溫，降低鋼錠中心的熱應(yīng)力；利用鋼錠凝固過(guò)程中高溫殼層收縮，減輕或消除中心縮孔疏松；脫模需要凝固殼厚度為60-150mm，鋼錠殼溫為900-1200℃；在后續(xù)凝固過(guò)程中保溫，提高殼層收縮能力。

2.按照權(quán)利要求1所述的微缺陷高利用率優(yōu)質(zhì)模鑄鋼錠的制備方法，其特征在于：所述步驟1）中，冒口采用分體掛保溫板方法，其保溫板內(nèi)側(cè)與錠身處鋼錠外表面相齊，保溫板的厚度為30-80mm，高度為300-600mm，保溫板根據(jù)冒口尺寸進(jìn)行無(wú)縫隙一體化設(shè)計(jì)，在保溫板外側(cè)還存在一層保溫板支承物，保證高溫脫模后，粉化后的保溫板不脫落；鋼錠倒錐度在2%-5%之間，冒口的錐度為1-9%，實(shí)現(xiàn)鋼錠與冒口無(wú)過(guò)渡的一體化設(shè)計(jì)，提高冒口的利用率。

3.按照權(quán)利要求2所述的微缺陷高利用率優(yōu)質(zhì)模鑄鋼錠的制備方法，其特征在于：鋼錠粉刷耐1600℃以上高溫的鋼錠模涂料，厚度為0.3-0.5mm。

4.按照權(quán)利要求1所述的微缺陷高利用率優(yōu)質(zhì)模鑄鋼錠的制備方法，其特征在于：所述步驟2）中，振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率為2-60Hz，振幅為5-100mm；振蕩裝置連接耐火材料，耐火材料采用高鋁耐火磚，其耐火度在1600℃以上，耐火材料在使用前需烘烤到600℃以上；振蕩過(guò)程中，金屬液面進(jìn)行氬氣保護(hù)，防止金屬液氧化；振動(dòng)裝置放入位置位于冒口直徑或邊長(zhǎng)的1/3-1/2處；與振蕩裝置連接的耐火材料浸入金屬液中，在振蕩過(guò)程中，耐火材料在金屬液中的深度為2-100mm，浸入金屬液中耐火材料的尺寸占整個(gè)耐火材料的1/2-1/10；振動(dòng)時(shí)間為，5-15噸鋼錠振動(dòng)時(shí)間為10-15min，15-30噸鋼錠振動(dòng)時(shí)間為15-20min，30-80噸振動(dòng)時(shí)間為20-35min。

5.按照權(quán)利要求1所述的微缺陷高利用率優(yōu)質(zhì)模鑄鋼錠的制備方法，其特征在于：所述步驟3）中，采用等離子埋弧加熱槍，對(duì)鋼錠頂部進(jìn)行加熱；先進(jìn)行等離子埋弧加熱槍起弧，預(yù)熱，在鋼錠澆注完成后立即加熱；氬氣通入量為10～15L/min，壓力為0.1～0.25MPa；起弧時(shí)，電壓為50～120V，穩(wěn)定工作時(shí)，電壓為30～100V；等離子埋弧加熱槍浸入到渣中，對(duì)金屬液進(jìn)行加熱，浸入深度10～100mm；利用氬氣壓力平衡等離子埋弧加熱槍內(nèi)外液面高度，當(dāng)插入深度相同時(shí)，氬氣壓力高時(shí)，內(nèi)外液面高度差大，氬氣壓力低時(shí)，內(nèi)外液面高度差小；保持足夠大的氬氣壓力，使內(nèi)部液面上升高度不超過(guò)40mm；加熱溫度控制在材料液相線以上30～100℃，加熱時(shí)間10～30min，等離子埋弧加熱槍為一個(gè)或兩個(gè)以上同時(shí)加熱。

6.按照權(quán)利要求5所述的微缺陷高利用率優(yōu)質(zhì)模鑄鋼錠的制備方法，其特征在于：采用兩個(gè)等離子埋弧加熱槍加熱時(shí)，等離子埋弧加熱槍對(duì)稱擺放，分別擺在冒口的半徑1/2位置上；采用三個(gè)等離子埋弧加熱槍加熱時(shí)，等離子埋弧加熱槍按等邊三角形擺放，同樣放在冒口半徑1/2位置上；對(duì)于冒口直徑大于1000mm的鋼錠采用兩個(gè)以上等離子埋弧加熱槍加熱，等離子埋弧加熱槍同樣放在冒口半徑1/2位置上；操作上，采用同時(shí)通氬氣，同時(shí)起弧，同時(shí)浸入金屬液的方式進(jìn)行。