[发明专利]一种抑制大型钢锭偏析的方法

说明书

技术领域

本发明是一种抑制大型钢锭偏析的方法，涉及600t以下所有级别金属模大型钢锭的铸造过程，应用于真空和非真空条件下碳钢和合金钢锭的铸造过程，对各种黑色合金材料钢锭的各种成分偏析均有抑制作用。

背景技术

近年来随着我国电力工业，核工业和石油化学工业的迅猛发展，对大型铸锻件的需求量越来越大，同时也对大型铸锻件的品质要求越来越高。大型钢锭是大型铸锻件的先期产品，其质量对提高大型铸锻件质量尤为重要。大型钢锭的凝固过程非常漫长，根据钢锭吨位不同，几十小时到上百小时不等，溶质再分配充分，致使碳、磷等低熔点、低密度元素在凝固前沿富集，加上其它物理过程，如热溶质对流等的影响，使钢锭不同区域化学成分不均匀，造成宏观偏析和微观偏析。工厂用于真空浇注大型钢锭的地坑及真空室资源有限，其生产率低下问题日益凸显。加快钢锭冷却，抑制钢锭偏析，是提高生产效率，改善钢锭质量的唯一途径。

大型钢锭的偏析问题倍受科研工作者和企业界关注。虽然在偏析形成机理方面取得一定的进展，如偏析类型、偏析位置的确定等，但是在偏析控制措施方面进展缓慢，几乎没有一项有效的措施可以来抑制宏观偏析。几十年来在大型钢锭的生产中，工厂采取让其自然冷却的方法，只在锭身完全凝固而冒口未完全凝固时采用先去掉保温冒口的方法来提高生产率，这种方法，只能提前几个小时，与大型钢锭凝固时间几十甚至上百小时相比效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制大型钢锭偏析的方法，解决工厂目前大型钢锭偏析、生产效率低下的问题。

本发明的技术方案是：

本发明开发了一种抑制大型钢锭偏析的方法，包括如下步骤：

1)钢锭模材料为灰口铸铁；

2)冒口采用保温冒口，冒口锥度为8～16％；

3)钢锭的高径比(钢锭高度与平均直径的比值)为1∶1～2∶1；

4)钢锭材质为碳钢或合金钢；

5)在钢锭模底盘中预铸通气管道，在锭模底部四周安放透气砖；

6)钢锭浇注结束后1～8小时开始通压缩空气，锭身完全凝固时停止通气。

本发明所用材料的化学成分中，按重量百分比计，C：0.01～0.75％，P≤0.02％，S≤0.02％。

本发明冒口采用保温冒口，冒口锥度为8～16％，保温冒口上小下大，材料为优质耐火材料：高铝砖、刚玉、莫来石、镁砖、铝镁制品或硅酸铝保温材料等，耐火材料外面有一层石棉保温板。

本发明适用于所有高径比的钢锭，而在大型钢锭上使用能取得明显的效益，其高径比一般为1∶1～2∶1。

本发明采用冒口加发热剂和保温覆盖剂；钢锭模预热温度为50～200℃。

本发明在底盘中布置管道，管道直径依据钢锭吨位不同来确定，内径范围30～200mm，在钢锭模底部周边均匀分布透气砖，使钢液浇注时不能渗透，而在钢锭侧壁凝固层达到150～250mm，气隙达到5～30mm宽度时开始通压缩空气，以加快钢锭冷却。

本发明根据钢锭凝固层厚度及钢锭与钢锭模之间气隙变化情况等确定开始通气的时间、气体的流量以及通气停止的时间，在气隙达到5～30mm宽，同时凝固层厚度达到150mm以上时开始通压缩空气，以防钢锭凝固速度太快而产生较大的应力导致钢锭产生裂纹甚至断裂。

本发明中，压缩空气开始时通气量要小，而后逐渐加大流量，压缩空气的流量在3～10kg/s范围内变化，压缩空气的压力为5～10个大气压。

本发明中，大型钢锭是指100～600吨的钢锭。

本发明中，计算机模拟使用的软件为ProCast。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明工艺设计合理，通过改变大型钢锭外部换热条件，采用了在大型钢锭侧壁通压缩空气的方法，大大提高了大型钢锭的冷却速度，能够显著缩短钢锭的凝固时间，缩短脱模时间，提高钢锭的生产效率，从而提高大型铸锻件的产量。

2.本发明设计合理的通气系统，压缩空气可通过钢锭模侧壁进行冷却，系统简单，安全性高，可操作性强，企业容易实现。

3.采用本发明，钢锭的凝固时间大为缩短，对大型钢锭各种类型的宏观偏析有明显的抑制作用，尤其是对严重影响后续锻件质量的“A”型偏析有较好的抑制作用。

4.本发明适用于各种材质的大型钢锭的制造。利用本发明生产大型钢锭具有低偏析、组织致密、低成本、周期短的特点，很容易得到广大研究机构和工厂认可，一旦被广泛采用，则可大大加快大型钢锭生产效率，提高钢锭质量，那将有几十到几百个亿的效益。

附图说明

图1大型钢锭模装配示意图，图中：