[发明专利]感应炉钢液覆盖吹氩保护浇注工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造领域，具体涉及一种感应炉钢液覆盖吹氩保护浇注工艺及装置。

背景技术

感应炉是铸造和冶金领域常用的熔化和冶炼装备，主要包括感应器、炉膛、炉盖、出炉倾倒液压系统、水冷电缆或铜排、感应电源、冷却水系统。炉膛位于感应器中，炉盖放置在炉膛上口，感应电源通过铜排或水冷电缆与感应器接通，冷却水与感应电源、感应器、水冷电缆或铜排接通。在熔化和冶炼钢铁时，首先开动冷却水系统，向感应电源、水冷电缆或铜排、感应器强制通水冷却，然后再开动感应电源，并向感应器送电；当炉膛中存在固态钢铁炉料时，感应器中的交变电流会在炉料中产生感应电动势，感应电动势再转化为涡电流，从而加热和熔化固态钢铁炉料，进而调整钢液或铁液的温度和化学成分；当钢液或铁液的温度和化学成分满足要求时，就可以移走炉盖，将炉膛中的钢液或铁液倾入浇包，或者将炉膛中的钢液或铁液直接浇入铸型，如熔模精密铸造模壳等。为了保证不将炉膛中的渣料浇入铸型，感应炉在将炉膛中的钢液或铁液浇入铸型时，必须将炉膛顶部的液态或固态渣料全部扒除干净。但是，这样的浇注操作又会带来新的二次氧化，即在浇注过程中的钢液或铁液的氧化，增加了铸件中的非金属夹杂物，恶化了铸件的性能，尤其对于易二次氧化的不锈钢、耐热钢、耐热合金铸件更是如此。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种可明显减少感应炉钢液和铁液浇注过程中的二次氧化，显著提高铸件的洁净度和内在质量的感应炉钢液覆盖吹氩保护浇注工艺及装置。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

一种感应炉钢液覆盖吹氩保护浇注工艺，其改进之处在于：具有如下工艺步骤： 

    a.感应炉加热产生钢液；

b.对所述钢液完成脱氧处理，并扒除全部脱氧熔渣；

c.往所述钢液表面撒入0.5~10kg的渣料，完全覆盖住所述钢液表面；

d.经过1~3分钟的静置，与所述钢液接触的下层渣料处于半熔融状态，同时不与所述钢液接触的上层渣料发生烧结，渣料在所述钢液表面形成厚度为2~30mm的渣料硬壳，完全覆盖所述钢液表面；

e.将所述钢液表面的所述渣料硬壳凿开或捅开比吹氩不锈钢管外径大的孔，将所述吹氩不锈钢管出口从该孔中穿过所述渣料硬壳伸入所述钢液表面与所述渣料硬壳之间的缝隙之中；

f.将氩气通过所述吹氩不锈钢管不断吹入所述钢液表面与所述渣料硬壳之间的缝隙之中，维持缝隙中的气压为正气压；

g.在感应炉出钢槽附近的所述渣料硬壳边缘处凿开或捅开出钢孔；

h.将感应炉倾斜开始浇注，浇注时，所述钢液从所述渣料硬壳边缘处的出钢孔流向出钢槽；继续通过所述吹氩不锈钢管向所述钢液表面与所述渣料硬壳之间的缝隙之中吹入氩气，维持缝隙中的气压为正气压，直至所述钢液浇注结束；

j.浇注完毕后，关闭氩气瓶，撤除所述吹氩不锈钢管，扒除所述渣料硬壳，开始下一炉钢液的熔化和冶炼。

上述工艺中，所述渣料硬壳的组成（质量百分比）为：SiO₂ 60%~75%，Al₂O₃ 20%~30%，MgO 2%~5%，CaO 1%~4%，ZrO 0.5%~1%，C<0.001%，FeO<0.002%。

上述工艺中，钢液浇注过程中，所述钢液表面与渣料硬壳之间缝隙中的氩气气压为0.001~0.01MPa、流量为2~200升/分钟。

上述工艺中，所述感应炉的容量为10~1000kg。

上述工艺中，所述感应炉钢液覆盖吹氩保护浇注的时间为1~120分钟。

一种实施上述工艺的装置，设置在感应炉上部，所述感应炉包括炉体支架、感应器、炉膛、出钢槽，炉膛内有钢液；其改进之处在于：所述钢液上方设有覆盖钢液上表面并与覆盖钢液上表面有一定间隙的渣料硬壳；在感应炉出钢槽附近的渣料硬壳边缘处设有出钢孔；所述实施感应炉钢液覆盖吹氩保护浇注工艺的装置包括吹氩不锈钢管、固定螺栓、氩气软管、气体流量计、气体压力表、氩气瓶，所述吹氩不锈钢管、氩气软管、气体流量计、气体调压表、氩气瓶依次连通；所述吹氩不锈钢管通过固定螺栓固定连接在炉体支架外侧的上部；所述渣料硬壳上设有比吹氩不锈钢管外径略大的孔，所述吹氩不锈钢管的出口伸入该孔中穿过渣料硬壳伸入钢液表面与渣料硬壳之间的缝隙之中。

上述装置中，吹氩不锈钢管的出口伸入渣料硬壳下表面约10mm处。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：