[发明专利]一种制备大单重钢锭的钢锭模及浇注方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用水流冷却制备大钢锭的钢锭模及使用这种钢锭模的浇注方法，属于钢锭浇注设备及浇注方法技术领域。

背景技术

钢铁冶金发展至今，连铸大钢坯生产技术已经得到长足进步，但特大特厚钢板或零件仍然只能靠大钢锭锻造或轧制成材生产。钢锭成材相对于连铸坯成材存在先天不足：首先，空冷状态下，钢锭散热较慢，由于钢锭冷却强度低，导致钢锭心部疏松和偏析严重，且内部柱状晶严重，组织粗大；其次，普通钢锭为圆锭或扁锭，圆钢锭生产钢板在整板平面上变形不均，且板形不易控制。扁钢锭在这两方面有所改善，但是头大尾小，轧制过程仍不易控制，增加了轧制时立辊轧制和表面平整的难度，且钢锭在冷却过程中易冷速不均，导致出现表面裂纹；再有，在浇注过程中，钢锭下部最先凝固，因此在钢锭上部中心部位易出现由于补缩不足导致的缩孔缺陷，特别是通水进行冷却时，钢锭坯壳较快形成，更易形成补缩不足。以上缺陷导致钢锭的成材率低，生产工艺流程复杂，高性能大厚度钢板需要二次开坯成材，成材率更低。

国内部分宽厚板厂试图利用水冷的方式生产大规格的钢锭，但应用并不成功，主要是增加水冷强度后钢锭表面开裂严重，废品率太高，导致无法推广应用。现在，大厚度规格钢板的生产仍然受到制约，高性能厚钢板生产只能使用成本更高的电渣重熔的方法生产。因此，如何开发出内部质量良好和形状规整的大钢锭成为钢锭成材的一个重要研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备大单重钢锭的钢锭模及浇注方法，采用这种钢锭模及浇注方法，可以促进钢锭内部组织改善，提高连铸坯的内部质量，改善钢锭的冷却均匀性，降低钢锭心部的补缩不足，增加对钢锭表面的横向约束，降低钢锭表面产生裂纹的几率，最终制备出内部组织良好的方形钢锭。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种制备大单重钢锭的钢锭模，钢锭模由前端面、后端面、底面和两个侧面组成上端开口的长方体钢锭模，钢锭模内腔体的水平截面为矩形，钢锭模的前端面和后端面内有冷却水通水孔，后端面、两侧面后部与底面的后部固定连接，前端面与底面的前部固定连接，前端面和底面前部位于两侧面的前部之间，底面前部的后端两侧与两侧面的下端有转轴相连接，在前端面的外侧连接有液压顶杆，底面有底注孔。

上述制备大单重钢锭的钢锭模，所述钢锭模的前端面和后端面内的冷却水通水孔为水平双通道反向间隔布置，前端面和后端面上相邻的冷却水通水孔内的水流方向相反，冷却水通水孔的两端距离前端面和后端面的边部为50-100mm。

上述制备大单重钢锭的钢锭模，所述前端面和后端面上分别有左入水总通道、右入水总通道和左回水总通道、右回水总通道，左入水总通道、右回水总通道和右入水总通道、左回水总通道分别逐一与前端面和后端面内的冷却水通水孔相连接。

上述制备大单重钢锭的钢锭模，所述钢锭模的两侧面有保温层。

上述制备大单重钢锭的钢锭模，所述前端面围绕转轴向外旋转的角度为0.5°-2°。

上述制备大单重钢锭的钢锭模，所述前端面上有加强肋，两个加强肋沿着前端面的垂直方向平行固定，液压顶杆的前端与加强肋连接。

一种采用上述钢锭模制备高品质和大单重钢锭的的方法，它采用以下步骤进行：

（1）钢锭模准备：将钢锭模的底面放置在浇注平台上，底注孔与浇道相连接，将钢锭模的两侧面通过弹簧紧压装置与前端面压紧，能够实现前端面与后端面的相对转动，钢锭模前端面和后端面衔接部位用可燃物质封闭，防止钢液注入初期沿缝隙渗出，同时在钢锭模内加入保护渣；

（2）浇注准备：浇注前利用液压装置通过液压顶杆和加强肋的作用，将钢锭模前端面围绕转轴向外旋转0.5°-2°的倾角；

（3）冷却准备：浇注前开启冷却水管路，向前端面和后端面的冷却水通水孔内注入冷却水，保证冷却水的水流通道畅通；

（4）钢液浇注：开始浇注时钢锭模上部预留一定量的正开口度，随着浇注进行，坯壳首先形成，且钢锭下部坯壳较厚，待钢水浇注完毕至钢锭下部完全凝固，通过液压顶杆的作用将前端面向钢锭慢速挤压，以降低心部的补缩不足，直到钢锭完全凝固，锭模可动部分基本达到垂直位置，整支钢锭形成完全的方块形。

上述制备大单重钢锭的的方法，钢液浇注开始不能立即强水流冷却，避免钢锭底部过早凝固导致上部断流，冷却水的增加必须随钢液液位高度的上升由下向上逐步加强，当钢锭底部完全凝固后，加强水流量并启用液压压紧，减少补缩不足产生的缩孔。

上述制备大单重钢锭的的方法，冷却水流量和压力可实现连续或分挡调节。