[發(fā)明專利]一種優(yōu)質(zhì)大型鋼錠的生產(chǎn)方法及其裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310299119.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103406503A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 臧喜民;姜周華;宋華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D7/00
• 分類號(hào): B22D7/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及在鋼錠模內(nèi)采用雙極串聯(lián)對(duì)渣池加熱的特種金屬澆鑄方法及其裝置，特別是一種優(yōu)質(zhì)大型鋼錠的生產(chǎn)方法及其裝置。

背景技術(shù)

隨著重型、大型裝備向高參數(shù)、大容量發(fā)展，鍛件的尺寸、噸位要求越來(lái)越大，質(zhì)量和性能要求越來(lái)越高。采用普通鑄造方式生產(chǎn)大型鋼錠不但成材率低，而且容易出現(xiàn)中心疏松、成分偏析、性能均勻性差等質(zhì)量問(wèn)題，鍛件報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)非常大。因此開(kāi)發(fā)一種新的大鋼錠生產(chǎn)技術(shù)，即能保持較好的內(nèi)部質(zhì)量又能使生產(chǎn)成本降低，十分必要。

查閱公開(kāi)的專利文獻(xiàn)，查到三篇與本發(fā)明相關(guān)的文獻(xiàn)，具體內(nèi)容如下：

1.公開(kāi)(公告)號(hào)：CN102773424A，公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)鋼錠順序凝固的水、風(fēng)冷鋼錠模及其應(yīng)用。提供的鋼錠模的斷面呈矩形或圓形或多邊形，從下至上設(shè)有獨(dú)立的通水和通風(fēng)的冷卻槽，每層冷卻槽在鋼錠模背部設(shè)置隔板，隔板兩側(cè)分別固定外套管，連接各自的水、風(fēng)管路換向閥。采用強(qiáng)制冷卻工藝可以將鋼錠的結(jié)晶速度加快，縮短凝固時(shí)間，進(jìn)而改善大型鋼錠偏析程度，同時(shí)通過(guò)控制鋼錠冷卻強(qiáng)度由上至下逐漸增強(qiáng)，冷卻時(shí)間由上至下逐漸增長(zhǎng)，保證鋼錠由下至上順次凝固，進(jìn)而可以有效減輕鋼錠疏松、提高致密度。

2.公開(kāi)(公告)號(hào)：CN102166632A，公開(kāi)了一種大型鋼錠的澆注方法，鋼錠模上設(shè)置冒口，冒口外部安裝加熱烘烤裝置，鋼錠澆注的具體步驟為五步。

3.公開(kāi)(公告)號(hào)：CN201168769，公開(kāi)了一種定向凝固水冷鋼錠模，它包括鋼錠模本體，鋼錠模本體內(nèi)設(shè)有纏繞布置的一層以上冷卻水管，在鋼錠模本體的外側(cè)設(shè)有冷卻水管進(jìn)水口和冷卻水管出水口。其優(yōu)點(diǎn)與使用功效如下：1.提高鋼錠模的利用率，節(jié)約鋼鐵能源；2.加快鋼錠冷卻速度，使鋼錠冷卻周期縮短，提高了生產(chǎn)效率；3.本定向凝固水冷鋼錠模與定向凝固水冷錠盤(pán)配合使用，使鋼錠結(jié)晶過(guò)程中，晶粒垂直于鋼錠模內(nèi)壁及水冷錠盤(pán)方向呈柱狀晶生長(zhǎng)，基本消除了大鋼錠的二次縮孔和V形偏析，從而得到組織結(jié)構(gòu)致密而均勻的鋼錠。

上述公開(kāi)內(nèi)容中有兩個(gè)共同點(diǎn)：1）采用水冷或風(fēng)冷加強(qiáng)對(duì)鋼錠模的冷卻，即達(dá)到鋼錠快速凝固解決成分偏析的問(wèn)題；2）在鋼錠冒口處采用加熱或發(fā)熱裝置，延長(zhǎng)上部鋼水凝固時(shí)間，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮的目的。但是仍存在以下問(wèn)題：1）即使在鋼錠模外部增加了冷卻，但由于鋼錠凝固后將會(huì)收縮產(chǎn)生很多的間隙，一般鋼水凝固收縮率在3%左右，即鋼錠厚度在1000mm時(shí)，單邊將會(huì)產(chǎn)生15mm的收縮間隙，由于空氣的熱阻非常大，導(dǎo)熱效果很差，所以鋼錠模外部增強(qiáng)冷卻實(shí)質(zhì)起到的作用很小，鋼錠心部仍將產(chǎn)生成分偏析缺陷。2）當(dāng)鋼錠模內(nèi)充滿鋼水后，即使在鋼錠冒口處加有發(fā)熱保溫層或發(fā)熱裝置，但由于鋼錠高度一般都大于2m，當(dāng)鋼水深度大于800mm以上時(shí)，即使上方的鋼水沒(méi)有凝固，在鋼錠中間部位由于溫降過(guò)大會(huì)形成支晶“搭橋”，不能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)縮填充的目的，那么鋼錠中支晶“搭橋”部位及以下部位的鋼錠心部將會(huì)出現(xiàn)疏松缺陷。

目前采用電渣重熔方法生產(chǎn)大噸位鋼錠是成功的，在中國(guó)舞陽(yáng)鋼廠采用雙極串聯(lián)方法生產(chǎn)50t（1000×2000×3500mm）板坯鋼錠，鋼錠內(nèi)部組織致密、成分均勻。電渣重熔技術(shù)的特點(diǎn)是由于金屬熔池上方自始至終都有一個(gè)較厚的高溫渣池，為鋼錠的順序凝固提供了有利條件，金屬熔池深度一般不超過(guò)500mm，熔池體積非常小，所以鋼錠內(nèi)部組織致密、成分均勻。但電渣重熔技術(shù)生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高。如生產(chǎn)120t鋼錠大約需要200小時(shí)，噸鋼電耗需要1500kwh/t，電耗和人工及設(shè)備成本需要增加約2000元/噸鋼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種優(yōu)質(zhì)大型鋼錠的生產(chǎn)方法及其裝置，采用雙極串聯(lián)加熱熔渣、分批間歇式地澆鑄大型鋼錠，大幅度提高生產(chǎn)效率。

本發(fā)明提供的一種生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大型鋼錠的方法包括以下步驟：

a.開(kāi)啟鋼錠模上口的氬氣保護(hù)裝置，將5～50t精煉后的鋼水注入到鋼錠模內(nèi)；

b.從鋼錠模上口向鋼水上面加入100～400mm厚度的熔渣，熔渣的密度為鋼水密度的1/4～1/3，熔渣浮于鋼水上面；

c.閉合電源開(kāi)關(guān)，將兩根加熱電極同時(shí)下降，使兩根加熱電極接觸到熔渣，通過(guò)熔渣的電流為5～30kA，利用渣阻熱將熔渣加熱到1500～1800℃；

d.高溫熔渣為鋼水提供了熱源，使得鋼水自下而上順序凝固，同時(shí)對(duì)鋼水進(jìn)行二次精煉，去除鋼水中大顆粒夾雜物。當(dāng)鋼水凝固30～150min后，移開(kāi)加熱電極，再次向鋼錠模內(nèi)注入5～50t鋼水；

e.重復(fù)步驟c和d，2～10次，得到優(yōu)質(zhì)的大型鋼錠；