专利名称：一种镇静钢钢锭及其模具和浇注方法
技术领域：
本发明属于冶金产品及其浇注用的模具和浇注方法。
技术背景-目前，各冶金企业生产的镇静钢钢锭有9.6t、 5.8t两种规格。这 两种钢锭四周相邻侧面的锥度不同，9. 6t钢锭较大侧面的锥度为 3.4/100，较小侧面的锥度为3.3/100; 5. 8t钢锭较大侧面锥度为 2.6/100，较小侧面锥度为1. 6/100。 9.6t钢锭的高宽比值为2.86; 5. 8t钢锭的高宽比值为2. 89。以上两种规格的钢锭轧制后因探伤、 低倍、表面不合标准造成降级的比率较高，例如车轴钢品种轧制后降 级率一般为4.75%~6. 53%。钢锭轧制后降级率较高不仅制约着企业 的生产，而且对企业的经济效益有很大影响。说明"降级"指钢锭轧制后，因质量达不到原品种的技术要求， 降低为其它低等级的品种。
发明内容
本发明提供一种轧制后降级率较低的镇静钢钢锭及其模具和浇 注方法。实现本发明的技术方案是:钢锭为锥形四棱台，其锥度是3.4/100， 高宽比值是2.72,四个棱由半径是70毫米~80毫米的圆周构成弧形 棱，其中上端面的四个角为半径是80毫米的圆周构成圆弧形角，下底面的四个角为半径是70毫米的圆周构成圆弧形角，钢锭的最小断 面积为452929平方毫米。浇注上述钢锭的模具由钢锭模、保温帽、绝热衬板构成，钢锭模 为轴向截面呈"U"字形的锥形四棱台，其锥度是3.4/100，模具内腔 的高宽比值是2.72，钢锭模外壁的棱、内壁的角均为弧形，外壁棱的 弧形由半径是290毫米的圆周构成，内壁的弧形角由半径是70毫米 80毫米的圆周构成，其中内壁上端口处的弧形角由半径是80毫米 的圆周构成，内壁下底部的弧形角由半径是70毫米的圆周构成，下 底设置孔；保温帽为矩形筒，矩形筒上设置吊耳9;绝热衬板由楔板、 挂板构成，楔板为两端有弯弧且上底长、下底短的梯形板，挂板为两 端有弯弧且上底短、下底长的梯形板。上述钢锭的浇注方法采用(车注)下注法，过程工艺控制点包括浇 注温度、浇注速度、动车时间。浇注温度为1540°C-1590°C，浇注速 度分别为四锭锭身浇注速度是1.850吨/分钟一2. 114吨/分钟(或 14分钟一16分钟)；四锭帽口浇注速度是0.404吨/分钟一0. 505吨/ 分钟(或8分钟一IO分钟)；三锭锭身浇注速度是1.707吨/分钟一 2. 018吨/分钟(或11分钟一13分钟)；三锭帽口浇注速度是0.378吨/ 分钟一O. 505吨/分钟(或6分钟一8分钟)。动车时间为》90分钟。具体步骤是(一)、采用(车注)下注法，钢水经过由耐火砖砌 成的中注管和汤道从钢锭模底部的孔进入模具的内腔，根据每炉的产 量，选用的是四、三位底板，即一盘浇注四支，二盘浇注三支，每炉 钢液浇注两盘共计七支钢锭。帽口浇高325mm，钢锭单重8.410t/支。(二)、浇注温度 不同品种的钢锭浇注温度有所不同， 一般浇注温度为154(TC -1590 °C。(三)浇注速度四锭锭身为1.850吨/分钟一2. 114吨/分钟(或14分钟一16分钟)； 四锭帽口为0.404吨/分钟一0. 505吨/分钟(或8分钟一IO分钟)； 三锭锭身为1.707吨/分钟一2. 018吨/分钟(或11分钟一13分钟)； 三锭帽口为0.378吨/分钟一0. 505吨/分钟(或6分钟一8分钟)。 浇注过程仍遵循高温慢注，低温快注的原则；浇注速度各阶段的动 态控制按照开浇、跟流、增流、补縮四个步骤(阶段)。① 开浇开浇时水口打开不能过猛，根据注温将注流平稳，果断 地开至满流的65%—85% (温度高取下限)。开浇应保证钢液迅速充满 汤道，进入模内要平稳铺开，防止喷溅。开浇过小，易导致钢液凝固 在汤道内，不能进行正常浇注；开浇过猛，则易发生喷溅，造成结疤、 夹渣、气泡等质量缺陷。本发明的开浇阶段速度是1.850吨/分钟_ 1.900吨/分钟。② 、跟流钢流注至模具内腔的300—400mm时，即稍稍增加注 速，进行跟流，使钢液进入较大截面锭身时，保持平稳上升。这一阶 段进入模内的钢液形成涡流循环。跟流过快，易使刚刚形成的激冷层 减薄造成热裂，甚至造成焊模。此时钢液温度较高，循环活跃，切忌 注速忽快忽慢，务使液面上升平稳。本发明的跟流阶段速度是1.950吨/分钟一2. 000吨/分钟。③、增流当钢液注至锭身一半以上，由于模具内腔静压力增加， 钢锭断面积也加大，使模内钢液循环力量减弱，上升速度减慢(实际 上钢液只在中下部循环)，此时应平稳加大注流，进行增流。如不及时 增流，则易形成翻皮等质量缺陷。增流注至帽口线后减流，准备补縮。 本发明的增流阶段速度是2.100吨/分钟一2. 300吨/分钟。 、补縮补縮阶段是指注至保温帽口线减流开始，截至帽口 2/3高度，再进行细流补縮为止的过程。本发明的补縮(包含中、细 流补縮)阶段速度是0.269吨/分钟一0. 673吨/分钟。(四) 、保护浇注1、 氩气保护浇注(指钢包底部流钢眼处至喇叭砖顶部200-300mm 这段注流进行氩气保护)开浇前，在钢包底部流钢眼处挂好氩封圈， 连接氩气软管，在开浇的同时，开启氩气，氩气流量达到80-100m3/h， 使氩气在注流四周形成屏蔽层，隔绝空气与注流钢液的接触，防止钢 液二次氧化和吸气。2、 采用固体渣保护浇注(指钢锭模内上升的钢液面)为了杜绝钢液在模内上升过程中表面被二次氧化，仍采用固体渣保护浇注。浇注前，在每支钢锭模内吊挂二袋(16kg)固体保护渣，距模底 200-250mm，并吊挂在锭模内的正中间。当其接触钢液后，靠钢液的 热量熔化。在浇注过程中固体保护渣形成三层结构，即粉渣层、烧结 层和液渣层。(五) 、浇注完毕在钢液注至帽口 2/3高度时加入发热剂(加入量12kg/支)。加入过早，帽部钢液温度较高，发热剂的热量利用率 不高，并对钢液成份有不利影响；加入过晚，帽部钢液的流动性差， 甚至出现凝壳，发热剂的热量消耗在熔化硬壳上，对帽部钢液的加热 作用不明显。当注满帽口后(距加入发热剂的时间4_6分钟，发热剂己燃烧完毕)，给帽口顶部加入绝热盖板(加入量l块/支)，并放平放正。发热剂的作用镇静钢钢锭的头部利用发热剂燃烧时发出的热 量，加热帽部的钢液，延长帽部钢液的凝固时间，对锭身起到良好的 填充作用，防止钢锭产生縮孔、縮夹质量缺陷。绝热盖板的作用绝热保温，防止帽部钢液的热量散失。 (六)、动车时间本发明钢锭的动车时间为^90分钟。即钢锭浇注完毕后，必须停 放》90分钟后，才能脱保温帽、脱钢锭模。 本发明的优点有如下几点1、 本发明的钢锭及模具内腔的高宽比值为2.72，同目前的5.8t、 9.6t钢锭及模具相比，高宽比值较小。模具高宽比值小不仅有利于使钢 液内的非金属夹杂物、气体以及钢液凝固过程形成的缩孔和疏松全部 集中到模具上部的帽口内，同时还能使钢锭内部凝固速度减缓，模具 中心保持一个钢液柱，使钢锭能得到帽口钢液的良好填充；2、 模具内壁及钢锭的锥度为3.4/100，与现有的5.8t、 9.6t镇静 钢锭锥度较大，并且模具内壁的四个侧面的锥度一致，在浇注过程中 可延缓钢锭上部钢液的凝固时间，减少縮孔和疏松级别高的缺陷发生；3、 钢锭的断面形状呈正方形，最小断面积452929平方毫米， 确保了钢锭在凝固过程中四面散热均匀，激冷层厚度对称，钢锭凝固 后致密度较高；4、 模具的内壁四角呈圆弧形，有利于消除钢锭在凝固过程钢锭角部开裂缺陷的发生。5、本发明的钢锭轧制后的一般疏松级别《2.0级所占比例较高，一般为90. 0%~95. 0% (目前的5.8t、 9.6t镇静钢锭轧制后的一般疏 松级别《2. 0级所占比例为78. 0% 83. 0% );6、钢锭轧制后的降级率明显降低，本发明的品种一般为1.77% ~2. 00%(目前5.8t、 9.6t镇静钢锭轧制后的降级率为4. 75%~ 6. 53%)。
图1是本发明实施例中钢锭模的主视结构图。图2是图1的仰视图。图3是图1的俯视图。图4是本发明实施例中保温帽的主视图。图5是图4的俯视图。图6是图4的左视图。图7是本发明实施例中楔板的主视图。图8是图7的俯视图。图9是本发明实施例中挂板的主视图。图10是图9的俯视图。图ll为钢锭的主视图。图12为图11的俯视图。 图13为图11的仰视图。图中，1、钢锭模 2、孔3、吊耳 4、端口 5、下底 6、棱 7、弧形角 8、弧形角 9、吊耳 10、钢筋 11、角 12、角
具体实施例方式
实施例一LZ50品种本实施例的钢锭模具由钢锭模、保温帽、绝热衬板构成，图1、 图2、图3所示，钢锭模为轴向截面呈"U"字形的锥形四棱台，其 锥度是3.4/100，模具内腔的高宽比值是2.72，钢锭模外壁的棱6、内 壁的角均为弧形，外壁棱6的弧形由半径是290毫米的圆周构成，内 壁的弧形角由半径是70毫米~80毫米的圆周构成，其中内壁上端口 4 处的弧形角7由半径是80毫米的圆周构成，内壁下底部的弧形角8 由半径是70毫米的圆周构成，壳底设置上口小、下口大的圆形孔2 (上口直径为165毫米，下口直径175毫米)，模具内腔的弧形底由 半径是250毫米的圆周构成，模具内腔的弧形底由半径是250毫米的 圆周构成，钢锭模上口内腔尺寸为806毫米X806毫米；下口内腔尺 寸为673毫米X673毫米；内腔高度为2010毫米；图4、图5、图6 所示，保温帽为矩形筒，矩形筒上设置吊耳；图7、图8、图9、图 IO所示，绝热衬板由楔板、挂板构成，楔板为两端有弯弧且上底长、 下底短的梯形板，挂板为两端有弯弧且上底短、下底长的梯形板，挂板上设置钢筋10，绝热衬板设置在保温帽内，即绝热衬板贴近保温帽的内壁设置，两个楔板相对设置，另两个挂板相对设置，保温帽内 共设置四块绝热衬板(两块楔板和两块挂板)。如图11、图12、图13所示，钢锭为锥形四棱台，其锥度是3.4/100， 钢锭的高宽比值是2.72，四个棱由半径是70毫米~80毫米的圆周构 成弧形棱，其中上端面的四个角为半径是80毫米的圆周构成圆弧形 角11，下底面的四个角为半径是70毫米的的圆周构成圆弧形角12， 钢锭的最小断面积为452929平方毫米，钢锭的锭身高度为2010毫米。上述钢锭的浇注方法通过下述步骤实现(浇注方法除浇注温度、 浇注速度、动车时间不同外，其余工艺方法与现有的5.8t、 9.6t钢锭 浇注工艺方法相同，故省略具体描述)使用本发明的模具，采用(车注)下注法，浇注前，在每支钢锭 模内吊挂二袋(16kg)固体保护渣，距模底220mm，并吊挂在锭模 内的正中间。将LZ50品种的钢水温度控制在1544 °C ，然后按照开浇、跟 流、增流、补缩四个阶段开始浇注，其中开浇速度为1.850吨/分钟、 跟流速度为1.950吨/分钟、增流速度是2.100吨/分钟、补縮(包含中、 细流补缩)速度是0.434吨/分钟。四盘锭身注速为1.970吨/分钟，帽 口为0.444吨/分钟；三锭锭身注速为1.850吨/分钟，帽口为0.428吨 /分钟。在钢液注至帽口 2/3高度时每支加入发热剂加入发热剂12kg/支。 当注满帽口后，每支帽口顶部加入绝热盖板。过程采用氩气保护浇注。浇注完毕镇静112分钟后开始动车。该炉7支钢锭轧制后检验量为49.499吨，其中降级量为0.896 吨，降级率为1.81%。 实施例二 JZ35品种本实施例的钢锭模和钢锭结构与实施例一相同，不同之处在浇注 方法中有部分区别即将JZ35品种的钢水温度控制在1560 °C ，然 后按照开浇、跟流、增流、补縮四个阶段开始浇注，其中开浇速度为 1.850吨/分钟、跟流速度为1.950吨/分钟、增流速度是2.100吨/分钟、 补縮(包含中、细流补縮)速度是0.432吨/分钟。四盘锭身注速为 1.852吨/分钟，帽口为0.444吨/分钟；三锭锭身注速为1.710吨/分钟， 帽口为0.428吨/分钟。在钢液注至帽口 2/3高度时每支加入发热剂加入发热剂12kg/支。. 当注满帽口后，每支帽口顶部加入绝热盖板。过程采用氩气保护浇注。 浇注完毕镇静122分钟后开始动车。该炉7支钢锭轧制后检验量为48.246吨，其中降级量为0.859 吨，降级率为1.78%。实施例三30CrMoA气瓶钢品种本实施例的钢锭模和钢锭结构与实施例一相同，不同之处在浇注 方法中有部分区别即将30CrMoA气瓶钢品种的钢水温度控制到 1565 °C ，然后按照开浇、跟流、增流、补縮四个阶段开始浇注，其 中开浇速度为1.850吨/分钟、跟流速度为1.950吨/分钟、增流速度是 2.150吨/分钟、补縮(包含中、细流补縮)速度是0.395吨/分钟。四盘锭身注速为1.952吨/分钟，帽口为0.434吨/分钟；三锭锭身注速为 1.830吨/分钟，帽口为0.351吨/分钟。在钢液注至帽口 2/3高度时每支加入发热剂加入发热剂12kg/支。 当注满帽口后，每支帽口顶部加入绝热盖板。过程采用氩气保护浇注。 浇注完毕镇静116分钟后开始动车。该炉7支钢锭轧制后检验量为50.133吨，其中降级量为0吨， 降级率为0。说明1、 浇注温度指浇注时钢液的温度。① 浇注温度过高时，钢锭容易焊在钢锭模具上，会使脱模困难； 钢锭容易产生裂纹的质量缺陷；钢液在钢锭模具内凝固时间长，偏析 大。② 浇注温度过低时，钢锭表面易产生结疤、翻皮的质量缺陷；非 金属夹杂在模内难以上浮，由夹杂产生的质量缺陷增多；钢包的水口 容易结瘤，影响正常浇注。2、 浇注速度是指单位时间注入钢锭模内的钢液重量或钢液注 满某固定容器所需要的时间或单位时间钢锭模内钢液面上升的高度。在浇注温度一定时，浇注速度过快，钢锭容易产生裂纹、縮孔和 縮夹等质量缺陷；浇注速度过慢，则容易产生翻皮、夹层等质量缺陷。3、 动车时间过早，则脱帽、脱模的时间就早。脱帽过早会使帽 部钢液提前凝固，加深縮孔、增大中心疏松级别；脱模过早，钢锭因 震动而影响结晶，会使縮孔和中心疏松严重。4、动车时间过晚，则脱帽、脱模的时间就晚。不仅延长了钢锭 模的周转时间，大大限制了生产能力的发挥，还会降低帽壳、钢锭模 的使用寿命。钢锭的凝固是从表面开始，逐步深入到中心结束。浇注结束时， 中注管底部和钢锭尾部钢液尚未凝固，帽部钢液凝固时间更长，浇注 完毕后，在规定的停放时间内，不准碰撞钢锭模和中注管，否则因震 动而影响结晶，往往会使縮孔和中心疏松质量缺陷严重。
权利要求
1、一种镇静钢钢锭，它为锥形四棱台，其特征是锥度是3.4/100，高宽比值是2.72，四个棱由半径是70毫米～80毫米的圆周构成弧形棱。
2、 根据权利要求1所述的一种镇静钢钢锭，其特征是四棱台的 上端面的四个角为半径是80毫米的圆周构成圆弧形角，下底面的四 个角为半径是70毫米的的圆周构成圆弧形角，钢锭的最小断面积为 452929平方毫米，钢锭的锭身高度为2010毫米。
3、 一种镇静钢钢锭的模具，由钢锭模、保温帽、绝热衬板构成， 其特征是钢锭模为轴向截面呈"U"字形的锥形四棱台，其锥度是 3.4/100，模具内腔的高宽比值是2.72，钢锭模外壁的棱、内壁的角均 为弧形；绝热衬板由楔板、挂板构成，楔板为两端有弯弧且上底长、 下底短的梯形板，挂板为两端有弯弧且上底短、下底长的梯形板。
4、 根据权利要求3所述的一种镇静钢钢锭的模具，其特征是所 述的外壁的棱的弧形由半径是290毫米的圆周构成，内壁的弧形角由 半径是70毫米 80毫米的圆周构成；模具内壁与模具底部弧形角由 半径是250毫米圆周构成。
5、 根据权利要求1所述的一种浇注钢锭的模具，钢锭模上口内 腔尺寸为806毫米X806毫米；下口内腔尺寸为673毫米X673毫米; 内腔高度为2010毫米；钢锭模内腔高度与钢锭模内腔平均宽度的比 值为2.72。
6、 根据权利要求3和4所述的一种镇静钢钢锭的模具，其特征是所述的内壁上端口处的弧形角由半径是80毫米的圆周构成，内壁 下底部的弧形角由半径是70毫米的圆周构成。
7、 一种镇静钢钢锭的浇注方法，包括浇注温度、浇注速度、动 车时间，其特征是浇注温度为1540。C一159(TC，浇注速度四锭锭身 为1.850吨/分钟一2. 114吨/分钟或14分钟一16分钟；四锭帽口为 0.404吨/分钟_0. 505吨/分钟或8分钟一IO分钟；三锭锭身为1.707 吨/分钟2. 018吨/分钟或11分钟一13分钟；三锭帽口为0.378吨/分 钟一O. 505吨/分钟或6分钟一8分钟。
8、根据权利要求6所述的一种镇静钢钢锭的浇注方法，其特征是 所述的浇注速度按照开浇、跟流、增流、补縮四个阶段，开浇阶段速 度是1.850吨/分钟_1. 900吨/分钟，跟流阶段速度是1.950吨/分钟_ 2. 000吨/分钟，增流阶段速度是2.100吨/分钟一2. 300吨/分钟，补縮 阶段速度是0.269吨/分钟一0. 673吨/分钟。
9、根据权利要求6所述的一种镇静钢钢锭的浇注方法，其特征 是所述的动车时间为》90分钟。
全文摘要
一种镇静钢钢锭及其模具和浇注方法，属于冶金产品及其工艺，钢锭为锥形四棱台，其锥度是3.4/100，四个棱由半径是70毫米～80毫米的圆周构成弧形棱；模具由钢锭模、保温帽、绝热衬板构成，钢锭模为轴向截面呈“U”字形的锥形四棱台，其锥度是3.4/100，钢锭模外壁的棱、内壁的角均为弧形，外壁棱的弧形由半径是290毫米的圆周构成，内壁的弧形角由半径是70毫米～80毫米的圆周构成，浇注方法的特征是浇注温度为1540℃-1590℃。采用本发明制作的钢锭轧制的车轴钢的综合降判率一般为1.77％-2.00％，一般疏松级别≤2.0级所占比例为90.0％-95.0％，提高了钢材的产品质量，提高了企业的经济效益。
文档编号B22D35/00GK101274356SQ20081005498
公开日2008年10月1日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者宁晋荣, 王玉玲, 罗红卫, 郝旭明 申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司