一种模芯一体化复合浇铸大型合金钢锭的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种合金钢锭的制备方法，属于金属材料复合诱铸领域，特别是一种 模忍一体化复合诱铸大型合金钢锭的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，大型钢锭的生产方法仍然W普通的模铸和电渣重烙为主。采用普通模铸方 法生产大型钢锭时，需要将钢液诱注到铸铁锭模内进行冷却凝固成型，消耗了大量的铸铁 锭模，提高了生产成本。此外，普通模铸钢锭时，随着锭型的增大，模内钢液凝固速度减慢， 由此带来一系列的质量问题，例如，各种偏析加剧、疏松及缩孔增加、非金属夹杂物增多、柱 状晶更发达、等轴晶更粗大，由此也导致钢锭的成材率大幅度下降。为了提高大型钢锭的 内部质量，人们开发出电渣重烙方法，采用电渣重烙方法生产的大型钢锭纯净度高、成分均 匀、组织致密、成材率高，但与传统的模铸相比，电渣重烙铸钢锭的电能消耗高，电极烙化速 度慢，导致生产效率下降，生产成本大大提高，如果渣系中含有氣化巧还会导致氣的大气污 染。专利文献CN101927336公开了一种大型特厚板巧及其生产方法，该方法W连铸巧为结 晶器，将钢水直接诱注到不断向下移动的W连铸巧和薄带钢组成的结晶器内，凝固后形成 复合板巧，该方法虽然可W制作大型超厚板巧，但操作难度极大，板巧之间W及板巧与薄带 之间很难严格密封，密封不住可能导致漏钢的危险，此外，当板巧被预热到600°C时，板巧表 面已经发生氧化，运会导致板巧与诱铸的钢液之间很难实现冶金结合，最终导致复合失败。 专利文献CN101406937和CN101279359公开了一种在铸模中屯、加装低溫忍棒生产低偏析 大型空屯、钢锭的制造方法，此类方法的特点是：在诱铸钢水前，在钢锭型腔中预先布置一圈 或几圈低溫钢棒，运样可W增加钢锭内部的形核质点、加速钢锭冷却、提高大型钢锭的冷却 凝固速度，对大型钢锭的偏析具有明显的抑制作用，因而能够获得成分比较均匀、组织细小 的低偏析大型钢锭。但该方法布料比较繁琐，且棒料不易固定，棒料与锭重比例需要控制在 0. 8% -3%范围。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种模忍一体化复合诱铸大型合金钢锭的方法，能够在取消铸铁锭 模的情况下制备出各种吨位的大型合金钢锭。
[0004] 一种模忍一体化复合诱铸大型合金钢锭的方法，该方法包括W下步骤： 阳0化]a.制作钢锭模：选取质量合格的连铸板巧、社制板巧或锻造板巧，将板巧表面清 洗、除油、烘干，按照常规的铸铁锭模的形状、或按照矩形形状、或按照多边形形状、或按照 圆形形状将所述板巧组合，板巧相互对接的边缘采用焊接方式连接，制成能够盛装钢水的 钢锭模，并在钢锭模的顶部上沿打出至少四个螺孔，或至少焊接四个耳子，耳子上打出螺 孔，采用下注式诱钢时，在钢锭模的底部加工出至少一个流钢孔，然后利用机械方法或化学 方法去除所述钢锭模内表面的氧化铁皮；
[0006]b.选取钢忍：选取质量合格的连铸巧、社制巧、锻造巧或已经诱铸出来的小钢锭 做待复合的钢忍，利用机械方法或化学方法去除所述钢忍表面的氧化铁皮，在每块钢忍的 底部至少焊接Ξ块垫铁；
[0007] C.钢锭模与钢忍的组装及密封：将所述的钢忍吊放到所述钢锭模的内部，将常规 方法制作的铁帽口安放在所述钢锭模的顶部，所述铁帽口的下沿与钢锭模的上沿对齐，在 铁帽口下沿与钢锭模上沿之间加耐火纤维密封垫，然后用紧固螺栓将铁帽口与钢锭模锁 紧；在铁帽口的内壁插入常规的绝热板，在铁帽口的上部设置密封盖板，在密封盖板与铁帽 口的上沿之间加耐火纤维密封垫，然后采用紧固螺栓锁紧；在密封盖板的顶部预先设置进 排气管道，在进排气管道上设置真空抽气阀口和惰性气体阀口；采用上注式诱钢工艺时，在 密封盖板的顶部预先设置诱注通道，在诱注通道顶部加装密封阀体，密封阀体与诱注通道 之间采用螺栓连接，密封阀体内设置密封阀板，密封阀板的一半为金属板，另一半装设环形 耐火砖，在诱注通道内部安放诱口砖；采用下注式诱钢工艺时，诱注通道安装在钢锭模的下 部，将诱注通道焊接在钢锭模下部的流钢孔上，然后在诱注通道内放置诱口砖，在诱注通道 的下部采用螺栓连接密封阀体，密封阀体的下面安装汤道，最后连接中注管，整个装置放置 在工作台上进行操作，此外，采用下注式诱钢工艺时，预先将发热渣包吊挂在密封盖板的下 面；
[0008] d.预热钢忍和钢锭模：旋转密封阀杆，推动密封阀板，使密封阀板的金属板部分 封住诱注通道，关闭进排气管道上的惰性气体阀Π，打开真空抽气阀口，利用真空抽气装 置通过进排气管道将密封在钢锭模内部的空气抽出，然后关闭进排气管道上的真空抽气 阀Π，打开进排气管道上的惰性气体阀Π，向钢锭模内部充入惰性气体，然后再次关闭惰 性气体阀Π，打开真空抽气阀口，利用真空抽气装置通过进排气管道将密封在钢锭模内部 的惰性气体抽出，当真空度小于20化时，对钢锭模及模内的钢忍进行预热，预热溫度达到 100°C-1250°C时停止加热；或当真空度达到20化时关闭真空抽气阀Π，打开惰性气体阀 Π，再次向钢锭模内部充入惰性气体，当钢锭模内的惰性气体的压力大于模外大气压力时， 再对钢锭模及模内的钢忍进行预热，预热溫度达到l〇〇°C-1250°C时停止加热；
[0009] e.诱铸复合：关闭真空抽气阀Π，打开惰性气体阀Π，向钢锭模内连续充入大量 的惰性气体，然后旋转密封阀杆，拉动密封阀板，使密封阀板的环形耐火砖对准诱注通道， 再打开钢包下部的滑动水口，将预先烙炼好的待复合的钢水诱注到所述的钢锭模内部，直 到钢水完全淹没钢忍，并充满钢锭模内部，抵达铁帽口的液相线位置，形成复合钢锭；采用 上注式诱钢工艺时，或在惰性气体保护状态下进行诱钢，或在真空状态下诱钢；在真空状态 下诱钢时，关闭进排气管道上的惰性气体阀口，打开真空抽气阀口，利用真空抽气装置通过 进排气管道重新将密封在钢锭模内部的惰性气体抽出，当真空度小于100化时旋转密封阀 杆，拉动密封阀板，使密封阀板的环形耐火砖的孔口对准诱注通道，再打开钢包下部的滑动 水口，将预先烙炼好的待复合的钢水诱注到所述的钢锭模内部，直到钢水完全淹没钢忍，并 充满钢锭模内部，抵达铁帽口的液相线位置，形成复合钢锭；采用上注式诱钢工艺时，钢水 诱注完毕后移开钢包，通过诱注通道向钢锭模内投入发热保护渣；
[0010] f.复合钢锭冷却：当钢水诱注完成后，采用空冷、风冷或气雾冷却方式从钢锭模 外部对所述复合钢锭进行冷却，直到复合钢锭全部凝固为止，切去钢锭头部的帽口部分，即 可得到完整的复合钢锭。
[0011] 步骤a中所述的制作钢锭模板巧的化学成分与待诱铸的钢水的化学成分相同时， 制作同材质的大型或特大型合金钢锭；所述板巧的化学成分与待诱铸的钢水的成分不相同 时，制作不同材质的大型或特大型复合钢锭。
[0012] 步骤a中所述的钢锭模的截面形状为圆形、矩形、正方形、多边形、异形断面或变 断面。
[0013] 步骤b中所述的钢忍的界面形状为圆形、矩形、正方形、多边形或异形断面，且钢 忍的成分与待诱铸的钢水的成分相同；钢忍的数量或为一块，或为多块。
[0014] 与现有