专利名称：一种超大/厚规格铸锭生产方法
技术领域：
本发明涉及一种金属铸锭的生产方法，尤其涉及采用模铸和电渣重熔等方法较难生产的超大或超厚规格铸锭的生产，属于铸造领域。
背景技术：
大规格铸锭的生产一直是铸造领域的难点所在，但市场对于大规格钢材却有着很大的需求，包括大规格的模具钢、锅炉容器用钢及核电用钢等。目前生产大规格电渣锭的铸造方法主要包括模铸、电渣重熔这两种方法。由于冷却条件的限制，模铸在大规格锭型的生产方面有着很大的缺陷，一般当直径或者厚度超过IOOOmm后，模铸锭会出现严重的偏析与中心疏松，导致探伤无法通过或者产品性能达不到要求。而电渣重熔的冷却强度虽然优于模铸，但随着锭型尺寸的增加，电渣锭中心的冷却强度越来越弱，当直径或厚度超过1200mm后，对电渣锭的凝固偏析控制就变得很困难。根据凝固理论，在钢锭的铸造过程中，局部凝 固时间决定了铸锭凝固质量的好坏。局部凝固时间用下式表示tLST = δ TLS/ ε式中，\ST表示局部凝固时间，6^表示钢液的液相线与固相线之间的温度差，ε表示冷却速度。因此，在钢种成分确定的情况下，要想获得具有良好凝固质量的低偏析、低疏松的铸锭，必须具有较快的冷却速度，而随着铸锭的直径超过临界尺寸，传统模铸或者电渣重熔铸锭中心的冷却速度显著下降，无法满足对凝固质量控制的要求。由此冶金工作者想到了通过类似于“组装”的方式，将具有良好凝固质量的小规格铸锭通过某种方式连接，从而“组装”成大规格铸锭。根据专利检索，申请号为200810249817. 7的中国专利文献公开了一种铸锭的生产方法，采用将两块铸坯组合叠加，装入电子束焊机真空室抽真空，采用电子束焊接密封边缝的方法生产特厚钢板。该方法只能生产厚板坯，而不能生产大规格圆锭，而且利用电子枪焊接的方法只能使表面以下较浅的深度得以焊合，而不能使两块板坯真正“组装”成一块板坯。因此，随着锭型尺寸(直径或厚度)的增加，铸造过程中中间部位的冷却强度越来越弱，基于金属凝固过程选分结晶的结果，在大规格铸锭的中心部位会出现严重的偏析与疏松缺陷。在当前的技术条件下，无论是传统的模铸法，还是传统的电渣重熔技术均无法满足超大或超厚规格铸锭对凝固质量的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种超大或超厚规格铸锭的生产方法，它解决了现有方法中所生产铸锭中心缺陷严重的不足。其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。一种超大/厚规格铸锭生产方法，包括以下步骤(I)、备取空心铸锭和实心铸锭，所述空心铸锭为圆柱形或长方体形，所述实心铸锭为圆柱形或长方体形，其中实心铸锭的外形规格适宜安插于空心铸锭的空心腔内；
(2)、对实心铸锭的外表面和空心铸锭的内表面进行表面处理后，以所述空心铸锭为结晶器，以所述实心铸锭为自耗电极，进行电渣重熔。作为本技术方案的进一步改进，安插于所述空心铸锭空心腔内的所述实心铸锭与所述空心腔的填充比为O. 6-0. 92。而保持实心铸锭与空心铸锭内腔壁适当的间距可以避免电渣重熔过程中电弧对产品制备的不利影响。也作为本技术方案的进一步改进，所述空心铸锭和/或所述实心铸锭利用模铸方法制得。其中，所述模铸方法为上注法或底注法。还作为本技术方案的进一步改进，所述表面处理包括表面修磨及表面氧化皮的去除。此外，所述空心铸锭可以具有一个以上所述空心腔，而每一个所述空 心腔分别对应一个用来进行电渣重熔的所述实心铸锭。而通过铸模成多个空腔的空心铸锭的方法可以实现更大规格铸锭的生产。本发明的另一个目的是提供一种更大(厚)规格铸锭生产方法，它通过利用上述电渣重熔制备的较大规格的铸锭作为新的实心铸锭，作为新的自耗电极再次利用电渣重熔的方法以制得更大规格的铸锭。该方法包括以下步骤(I)、备取空心铸锭和实心铸锭，所述空心铸锭为圆柱形或长方体形，所述实心铸锭为圆柱形或长方体形，其中实心铸锭的外形规格适宜安插于空心铸锭的空心腔内；其中，所述实心铸锭由前述的生产方法制备而成；(2)、对实心铸锭的外表面和空心铸锭的内表面进行表面处理后，以所述空心铸锭为结晶器，以所述实心铸锭为自耗电极，进行电渣重熔。本发明基于凝固的基本原理，兼具利用模铸方法的经济型与电渣重熔对中小规格锭型凝固质量控制优良的特点，将大锭形分解成若干小锭型，利用模铸方法生产出空心铸锭和实心铸锭分别作为结晶器和自耗电极，再进行电渣重熔。从而使生产的超大或超厚规格铸锭既具有良好的凝固质量，极大地减轻了大规格铸锭的中心偏析与疏松的不足。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作一详细说明。图I为本发明利用组合法生产大规格铸锭的示意图；图2为实施例I中结合处部位的低倍照片；图3为实施例2中所生产的WSM718R钢的低倍照片；
具体实施例方式为了实现超大规格铸锭生产的低成本与高质量要求，本发明根据金属凝固的基本原理，采用小规格铸锭“组合”成大规格铸锭的方法，保证了钢液的凝固过程自始至终有着较强的冷却速度。本发明首先利用模铸方法，将精炼完的钢液利用上注法或者底注法浇铸成圆形(或长方形)的实心铸锭，以及圆形(或长方形)的空心铸锭，实心锭直径(长度)与空心锭内径(长度)的比值在O. 6-0. 85之间，也就是说进行电渣重熔时的填充比在O. 6-0. 85之间。由于模铸过程实心铸锭的规格较小(直径800mm或厚度500mm以下)，而空心锭受内外部的冷却影响，钢液的冷却速度均较快，在铸锭边部的激冷层形成等轴晶，内部则形成柱状晶，结晶组织致密，凝固质量良好。如图I所示，为本发明整个生产方法，各步骤的作用和成型示意；沿箭头方向图中示意了 A、B、C三个阶段的状态，A阶段为备料阶段，利用模铸方法生产出合适规格的实心与空心铸锭；B阶段则示意了以实心铸锭为自耗电极，以空心铸锭为结晶器，利用电渣重熔法将实心锭与空心锭熔合的状态；C阶段为经切除头尾后生产出凝固质量优良的大规格铸锭的产成品。其中，具体实施方法可参照以下实施例.
实施例I钢种为H13，成分如表I所示。表I
权利要求
1.一种超大/厚规格铸锭生产方法，包括以下步骤 (1)、备取空心铸锭和实心铸锭，所述空心铸锭为圆柱形或长方体形，所述实心铸锭为圆柱形或长方体形，其中实心铸锭的外形规格适宜安插于空心铸锭的空心腔内； (2)、对实心铸锭的外表面和空心铸锭的内表面进行表面处理后，以所述空心铸锭为结晶器，以所述实心铸锭为自耗电极，进行电渣重熔。
2.根据权利要求I所述超大/厚规格铸锭生产方法，其特征在于，安插于所述空心铸锭空心腔内的所述实心铸锭与所述空心腔的填充比为O. 6-0. 92。
3.根据权利要求I所述超大/厚规格铸锭生产方法，其特征在于，所述空心铸锭和/或所述实心铸锭利用模铸方法制得。
4.根据权利要求3所述超大/厚规格铸锭生产方法，其特征在于，所述模铸方法为上注法或底注法。
5.根据权利要求I所述超大/厚规格铸锭生产方法，其特征在于，所述表面处理包括表面修磨及表面氧化皮的去除。
6.根据权利要求I所述超大/厚规格铸锭生产方法，其特征在于，所述空心铸锭具有一个以上所述空心腔，每一个所述空心腔分别对应一个所述实心铸锭。
7.一种超大/厚规格铸锭生产方法，包括以下步骤 (1)、备取空心铸锭和实心铸锭，所述空心铸锭为圆柱形或长方体形，所述实心铸锭为圆柱形或长方体形，其中实心铸锭的外形规格适宜安插于空心铸锭的空心腔内； 其中，所述实心铸锭由权利要求I所述的生产方法制备而成； (2)、对实心铸锭的外表面和空心铸锭的内表面进行表面处理后，以所述空心铸锭为结晶器，以所述实心铸锭为自耗电极，进行电渣重熔。
全文摘要
本发明涉及一种超大/厚规格铸锭生产方法，包括以下步骤(1)、备取空心铸锭和实心铸锭，所述空心铸锭为圆柱形或长方体形，所述实心铸锭为圆柱形或长方体形，其中实心铸锭的外形规格适宜安插于空心铸锭的空心腔内；(2)、对实心铸锭的外表面和空心铸锭的内表面进行表面处理后，以所述空心铸锭为结晶器，以所述实心铸锭为自耗电极，进行电渣重熔。本方法利用模铸方法生产出圆形或长方形的空心和实心铸锭，再分别利用空心铸锭和实现铸锭作为结晶器与自耗电极进行电渣重熔，从而生产出具有优良凝固质量的大规格铸锭。
文档编号B22D23/10GK102886509SQ20111020301
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者沈海军 申请人:宝山钢铁股份有限公司