通過加快底部、側壁冷卻獲得低偏析大型鋼錠的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術是一種通過加快底部、側壁冷卻獲得低偏析大型鋼錠的裝置，涉及各種級別大型鋼錠的制造過程，適用于碳鋼和合金鋼錠各種成分的偏析控制，可以用于真空澆注和非真空澆注鋼錠的鑄造過程，控制宏觀偏析和減輕微觀偏析。本實用新型專利技術的鋼錠模設置于底盤上，在鋼錠模側壁中下部和底盤中布置通氣管道。本實用新型專利技術設計了大型鋼錠底盤和錠模側壁通壓縮空氣的冷卻系統，大大提高了大型鋼錠的冷卻速度，有效地抑制了大型鋼錠的各種偏析，解決目前大型鋼錠偏析嚴重，生產效率低下的問題；根據大型鋼錠噸位，確定不同的大型鋼錠底盤、側壁通氣的時間及流量，保證大型鋼錠偏析得到抑制的同時，不產生其它鑄造缺陷。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術是一種通過加快底部、側壁冷卻獲得低偏析大型鋼錠的裝置，涉 及各種級別大型鋼錠的制造過程，適用于碳鋼和合金鋼錠各種成分的偏析控制， 可以用于真空澆注和非真空澆注鋼錠的鑄造過程，控制宏觀偏析和減輕微觀偏析。
技術介紹
近年來隨著電力、冶金、石化、航天、造船等工業設備繼續向整體化和大型化方向發展，對大鍛件的需求量越來越大，因itkx寸大型鋼錠的等級要求也越來越 高。大型鋼錠的凝固過程非常漫長，從幾十小時到上百小時不等，溶質再分配充 分，使鋼錠不同區域化學成分不均勻，形成宏觀偏析和微觀偏析。成分偏析嚴重 影響鋼錠質量，甚至導致鋼錠報廢。鋼錠偏析問題已經成為影響大型鍛件質量的 關鍵。大型鋼錠的偏析問題倍受科研工作者和企業界關注。雖然在偏析形成機理方 面取得一定的進展，但是在偏析控制措施方面進展緩慢，幾乎沒有一項有效的措 施可以來抑制宏觀偏析。重型企業曾經采用多包合澆的方法，來抑制偏析，但由 于鋼水在錠模中迅速混合，抑制偏析的效果非常有限。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種通過加快底部、側壁冷卻獲得低偏析大型鋼錠的裝置，解決目前大型鋼錠偏析嚴重，生產效率低下的問題；根據大型鋼錠噸 位，確定不同的大型鋼錠底盤、側壁通氣的時間及流量，保證大型鋼錠偏析得到 抑制的同時，不產生其它缺陷。 本技術的技術方案是一種通過加快底部、側壁冷卻獲得低偏析大型鋼錠的裝置，鋼錠模設置于底 盤上，在鋼錠模頂幢中下部和底盤中布置通氣管道。所述的通過加快底部、側壁冷卻獲得低偏析大型鋼錠的裝置，鋼錠模頂部設 置保溫冒口，保溫冒口外側設置保溫絕熱板，保溫絕熱板外側設置冒口套。所述的通過加快底部、側壁冷卻獲得低偏析大型鋼錠的裝置，保溫冒口頂部 放有發熱劑和保溫覆蓋劑。采用本技術獲得低偏析大型鋼錠的制造方法，包括如下步驟1) 鋼錠模材料為灰口鑄鐵；2) 冒口采用保溫冒口，冒口錐度為8 16%;3) 鋼錠的高徑比(鋼錠高度與平均直徑的比值)為1:1 3:1;4) 鋼錠材質為碳鋼或合金鋼；5) 在鋼錠模中下部及鋼錠模底盤中預鑄通氣管道；6) 鋼錠澆注結束后底盤即可開始通壓縮空氣，1 6小時后鋼錠模側壁方可通壓縮空氣。本技術所用材料的化學成分中，按重量百分比計，C:0.01 0.75%， S 、 P:《0.030%。本技術冒口采用保溫冒口，冒口錐度為8 16%，保溫冒口上小下大，材料為優質耐火桐料高鋁磚、剛玉、莫來石、鎂磚、鋁鎂制品或硅酸鋁保溫材料等，耐火材料外面有一層石棉保溫板。本技術適用于所有高徑比的鋼錠，而在大型鋼錠上使用能取得明顯的效益，其高徑比一般為1:1 3:1。本技術采用冒口加發熱齊訴口保溫覆蓋劑；鋼錠模預熱溫度為50 200°C。 本技術在鋼錠模側壁中下部和底盤中布置管道，管道直徑依據鋼働屯位來確定，內徑范圍30 200mm。本技術在鋼錠底部凝固層厚度達到150mm以上厚度時，側壁開始通壓縮空氣。本技術中，壓縮空氣開始時通氣量要小，而后逐漸加大流量，壓縮空氣 的流量在3 10kg/s范圍內變化，壓縮空氣的壓力為5 8個大氣壓。 本技術中，大型鋼錠是指100 600噸的鋼錠。 本技術中，計算機模擬使用的軟件為ProCast。本技術具有如下有益效果1.本技術工藝設計合理，通過改變大型鋼錠外部換熱條件，采用了在大 型鋼錠底盤和側壁通壓縮空氣的方法，大大提高了大型鋼錠的冷卻速度，能夠顯 著縮短鋼錠的凝固時間，縮短脫模時間，提高鋼錠的生產效率，從而提高大型鑄鍛件的產量。2. 本技術設計合理的通氣系統，壓縮空氣可m鋼,誠盤，鋼錠模側壁 進行冷卻，系統簡單，安全性高，可操作性強，企業容易實現。3. 采用本技術，鋼錠的凝固時間大為縮短，對大型鋼錠的各種宏觀偏析，尤其魏嚴重影響鋼錠質量的"A"型偏析有明顯的抑制作用。4. 本技術適用于各種材質的大型鋼錠的制造。利用本技術生產的大 型鋼錠具有偏析低、組織激密、成本低、周期短的特點，很容易得到廣大研究機 構和工廠認可， 一旦,泛采用，可大幅度提高大型鋼錠生產效率，提高鋼錠質 量，帶來幾十到幾百個億的效益。5. 本技術3Iil^關鍵工藝參數的設計，保證了在提高大型鋼錠生產率， 抑制鋼錠偏析的同時沒有其它鑄造缺陷產生。附圖說明圖l大型鋼錠模裝配示意圖；圖中l鋼,定豐莫；2鋼牽定；3^^溫冒口； 4^^溫纟色熱板；5冒口套；6發熱齊U; 7 {^溫覆蓋劑；8底盤；9通氣管道。具條駄式本技術一種艦加鵬部、側壁7糊獲得低偏析大型鋼錠的體如下 1、本實用新M^用高品質保溫冒口使鋼錠頂部鋼水保持高溫，有利于保辦岡錠頂§ ^，使冒口金屬艦鋼錠本體進行補縮，避免縮孔疏松產生，保溫冒口高度由計算機模擬軟件計算后得到。圖1為大型鋼錠模裝配示意圖，組件包括鋼錠模l、鋼錠2、保溫冒口3、保 溫絕熱板4、冒口套5、發熱劑6、保溫a^劑7、底盤8、通氣管道9等，鋼錠 模1設置于底盤8上，鋼錠模1頂部設置保溫冒口 3，保溫冒口 3外側設置保溫 絕熱板4，保溫絕熱板4外側設置冒口套5，鋼錠模l內的空腔形成鋼錠2，保溫 冒口 3頂部放有發熱劑6、保溫覆蓋劑7，在鋼錠模1偵幢中下部和底盤8中布置 通氣管道9，通氣管道9的管道直徑依據鋼錠噸位來確定，內徑范圍30 200mm。3、 大型鋼錠由于凝固時間長，鋼錠底部在凝固層厚度達到一定厚度后，熱阻 在鋼錠已凝固的部位，如果側壁通氣加強冷卻時間過早，可能會導致鋼錠側壁冷 卻過快，增加鋼錠中心疏松產生的趨勢。4、 本技術是從大型鋼錠宏觀偏析產生的機理出發，基于鋼錠的凝固時間和凝固〗i^^對宏觀偏析的產生有著重要的影響，ffl31加強大型鋼錠與外部環境的 換熱剝牛，縮短大型鋼錠的凝固時間，強化凝固jl,，從而達到抑制大型鋼錠偏 析的目的。以下結合附圖及實施例詳述本技術。實施例1如圖1所示，鋼錠模材料為灰口織HT150,鋼錠模預掛鵬為100°C,冒 口采用保溫冒口，冒口錐度為15.6%，鋼錠高徑比為1:1;澆注金屬液重量130噸， 澆注時間25min，真空澆注，澆注溫度為1580°C，本技術所采用的鋼種是 H13，按重量百分比計，其化學成分C: 0.32 0.45°/。， Si: 0.80 1.20%， Mn: 0.20 0.50% ， Cr: 4.75 5.50%, Mo: 1.10 1.75%， V: 0.80 1.20 %, S ,P: <0.030%， Fe余 量。澆注完畢后，于冒口上方填充發熱劑和保溫覆蓋劑；鋼錠澆注結束后底盤即 可開始通壓縮空氣，2 3小時后，鋼錠模側壁方可開始通壓縮空氣。本實施例中，壓縮空氣開始日寸通氣量要小，而后逐漸加大流量，壓縮空氣的 流量在3 8kg/s范圍內變化，壓縮空氣的壓力為6個大氣壓。采用如下工藝(l)采用頂注式澆注，澆注之前抽真空，減少二次氧化。(2) 同時使用保溫冒口和發熱齊吸保溫覆蓋劑，盡量 >鋼錠縮孔、疏松，陷。(3) 鋼錠澆注結束后底盤即可開始通壓縮空氣，2 3小時后，鋼錠模側壁方可開始通 壓縮空氣。鋼錠凝固時間由原來的34小時^1>到30小時，生產率提高了12%。但;W 過模擬可以看出，底盤與鋼錠模側壁通氣后，顯著本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通過加快底部、側壁冷卻獲得低偏析大型鋼錠的裝置，其特征在于：鋼錠模（１）設置于底盤（８）上，在鋼錠模（１）側壁中下部和底盤（８）中布置通氣管道（９）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：桑寶光，李殿中，夏立軍，康秀紅，陳露貴，傅排先，李依依，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：實用新型
國別省市：89[中國|沈陽]