专利名称：用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造大型特厚板坯的方法，更特别地，本发明涉及一种用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法。
背景技术：
随着国民经济的发展，宽厚板的用量与日俱增，远洋平台、管线用钢、舰船用钢等都需要大量宽厚板，并且所需要的宽厚板质量也在不断提高。保证宽厚板质量，单凭轧机轧制很难完成，必须提高轧制宽厚板所用的大型特厚板坯质量，大型特厚板坯质量是宽厚板质量的根本保证。为了提高大型特厚板坯质量，开发了一些新技术，进行大型特厚板坯制造。首先是采用电渣重熔方式制造大型特厚板坯，事实证明，大型特厚板坯质量得到了提高，但生产效率较低，一块60吨重的大型特厚板坯需要30多小时才能完成。另外，有的企业采用水冷模铸方法生产，由于存在裂纹等问题，效果也不理想。有的企业用模铸大型圆钢锭通过水压机开坯来制造大型特厚板坯，水压机开坯费用每吨3000元左右，成本高，且很难实现大批量生产。另外，常规模铸大型特厚板坯打箱与冷却工艺为大型特厚板坯在金属模具中自然冷却至完全凝固，这种冷却工艺常常导致所生产的大型特厚板坯表面产生热裂纹，内部产生较严重的宏观偏析和缩孔疏松，影响大型特厚板坯生产效率、成品率和内部质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽厚板轧机用大型特厚板坯打箱与冷却工艺，提高大型特厚板坯生产效率，解决大型特厚板坯易产生缩孔疏松、宏观偏析和裂纹的问题。本发明提供一种用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于包括如下步骤将钢水浇入大型特厚板坯模具型腔内；在浇注结束O. 5至3小时以后，进行高温带液芯打箱；对大型特厚板坯进行冷却直至大型特厚板坯完全凝固。本发明采用了高温带液芯打箱工艺，减少了模具使用时间，提高了生产效率，同时减轻了模具热冲击、延长了模具使用寿命。本发明采用高温带液芯打箱工艺，使大型特厚板坯芯部同时凝固区域扩大，增加等轴晶形核率，提高大型特厚板坯自补缩能力，有利于消除大型特厚板坯内部缩孔疏松缺陷。本发明在铸坯打箱后，采用保温缓冷工艺，降低大型特厚板坯内外温度梯度，充分发挥了大型特厚板坯的自补缩能力，使金属在保温过程中完成了从外向内的自补缩，有利于消除大型特厚板坯内部的缩孔和疏松。本发明在铸坯打箱后，采用保温缓冷工艺，使铸坯表面维持在高温塑性状态，提高了大型特厚板坯凝固壳层的韧塑性，还有利于消除铸坯表面热裂纹。本发明在铸坯打箱后，采用吹风(喷雾)强冷工艺时，有利于提供铸坯凝固速度，在缩孔疏松形核前即实现完全凝固，利于消除缩孔疏松。
大型特厚板坯高温打箱后，采用强制冷却工艺，缩短了大型特厚板坯总凝固时间，可以提高生产效率；同时强制冷却工艺使大型特厚板坯外表面已凝固壳层温度降低，快速建立强度，有利于防止表面裂纹产生。本发明适用于厚度在350 1200mm之间，重量为20 100吨的大型特厚板坯生
产，市场潜力巨大。总之，本发明采用高温带液芯打箱工艺并结合保温缓冷、吹风(喷雾)强冷两种截然不同的冷却工艺，均可以消除大型特厚板坯内部的缩孔、疏松缺陷和外表面的热裂纹，提高大型特厚板坯生产效率，使大型特厚板坯大量生产，满足国内多条宽厚板轧钢生产线需求成为可能。
通过参照附图详细描述本发明的实施例，本发明将变得更加清楚，其中图1是示意地图示用于大型特厚板坯的钢锭模的宽面以及浇注系统的剖视图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。本领域技术人员已知，在铸件浇注中，待铸件凝固并冷却后用人力或机械将砂型打碎并且从砂箱中取出铸件称为打箱。如图1所示，图1显示例如40-80吨大型特厚板坯用钢锭模以及浇注系统的纵剖图。其中H表示钢锭横高度；h表示冒口高度；W1表示钢锭横邻近冒口端的宽面尺寸；W2表示钢锭底端宽面尺寸。在图1中，钢锭模主体3定位在钢锭底盘I上。钢水通过定位在中注管底座2上的中注管5注入位于钢锭底盘I中的浇道中。冒口 4位于钢锭模主体3上。本发明通过高温液态打箱和控制冷却方式，提高大型特厚板坯生产效率，消除大型特厚板坯内部缩孔疏松、偏析和外表面裂纹缺陷，具体实施方式
如下在熔炼炉、精炼炉和脱气炉中冶炼钢水，将钢水通过浇注系统浇注到大型特厚板坯金属模具型腔内。浇注结束后，根据大型特厚板坯实际厚度和金属模具温度，确定大型特厚板坯凝固形壳速率，确定高温打箱时间，打箱时间控制在浇注后O. 5 3小时之间。打箱时，大型特厚板坯坯壳厚度达到50mm以上、且小于200mm，坯壳厚度为大型特厚板坯厚度的5 30%时进行高温带液芯打箱。大型特厚板坯高温带液芯打箱后，若实施保温缓冷工艺，则采用预制保温罩或保温耐火材料对大型特厚板坯外表面进行保温，降低大型特厚板坯冷却速度，使大型特厚板坯在缓冷条件下完全凝固。大型特厚板坯高温带液芯打箱后，若实施强冷工艺，则采用风机对大型特厚板坯表面进行吹风强制冷却；或采用气雾冷却方式进行强制冷却，直至大型特厚板坯完全凝固。大型特厚板坯完全凝固后，入退火炉缓冷。
在高温带液芯打箱以后，对大型特厚板坯外表面进行保温，降低大型特厚板坯冷却速度，以使大型特厚板坯表面降温速率控制在5至20°C /h范围内，使得大型特厚板坯缓慢凝固。在高温带液芯打箱后，对大型特厚板坯外表面进行吹风或喷雾强制冷却，提高大型特厚板坯冷却速度，大型特厚板坯表面降温速率控制在50至200°C /h范围内，使得大型特厚板坯快速凝固。大型特厚板坯的厚度在350至1200mm的范围内。所述大型特厚板坯重量为20至100吨。实施例1 本实施例采用本发明所述工艺生产了外形尺寸为大约650X2500X3400mm、单重为大约40吨(t)的大型特厚板坯，具体工艺如下大型特厚板坯材质为16Mn，将钢水浇注至金属模具型腔内Ih时，大型特厚板坯凝固坯壳厚度为100mm，坯壳厚度约占大型特厚板坯厚度的15%，芯部未凝固区域厚度为450_，此时进行高温打箱，大型特厚板坯外表面温度高达1100°C。高温打箱后在大型特厚板坯外表面加保温罩，使大型特厚板坯缓慢冷却，监测大型特厚板坯外表面温度，降温速率约为8°C /h，至大型特厚板坯完全凝固。本实施例生产的大型特厚板坯，内部无缩孔疏松缺陷，外表面无裂纹缺陷。大型特厚板坯轧制成180mm特厚钢板，满足GB/T2970 —级探伤要求。实施例2本实施例采用本发明所述工艺生产了外形尺寸为约1000 X 2700 X 3300mm、单重为约60吨(t)的大型特厚板坯，具体工艺如下大型特厚板坯材质为EH36，将钢水浇注至金属模具型腔内2h时，大型特厚板坯凝固坯壳厚度为200_，坯壳厚度约占大型特厚板坯厚度的20%，芯部未凝固区域厚度为600mm，此时进行高温打箱，大型特厚板坯外表面温度高达1050°C。高温打箱后对大型特厚板坯外表面喷雾强制冷却监测大型特厚板坯外表面温度，降温速率约为110°C /h，至大型特厚板坯完全凝固。本实施例生产的大型特厚板坯，内部无Φ3πιπι以上当量铸造缺陷，外表面无裂纹缺陷。大型特厚板坯经轧制成240mm特厚钢板，满足GB/T2970 —级探伤要求。已经参照示范性实施例描述了本发明。不过，显而易见，本领域技术人员在上述描述的教导下可明显得出多种可选择的变型和改变。因而，本发明包含落入所附权利要求的精神和范围之内的所有可选择的变型和改变。
权利要求
1.一种用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于包括如下步骤 将钢水浇入大型特厚板坯模具型腔内； 在浇注结束O. 5至3小时以后，进行高温带液芯打箱； 对大型特厚板坯进行冷却直至大型特厚板坯完全凝固。
2.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于对大型特厚板坯进行的冷却为保温缓冷。
3.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于对大型特厚板坯进行的冷却为吹风或喷雾强冷。
4.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于在钢水浇注到大型特厚板坯金属模具型腔内以后，对金属型腔进行激冷作用，以使大型特厚板还表面快速凝固形壳。
5.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于在浇注结束O. 5至3小时以后，大型特厚板坯凝固壳层厚度达到大型特厚板坯厚度的5至30%。
6.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于在浇注结束O. 5至3小时以后使得大型特厚板坯壳层厚度为50至200mm时，对大型特厚板坯进行高温带液芯打箱，从而脱去大型特厚板坯金属模具。
7.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于在高温带液芯打箱以后，对大型特厚板坯外表面进行保温，降低大型特厚板坯冷却速度，以使大型特厚板坯表面降温速率控制在5至20°C /h范围内，使得大型特厚板坯缓慢凝固。
8.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于在高温带液芯打箱后，对大型特厚板坯外表面进行吹风或喷雾强制冷却，提高大型特厚板坯冷却速度，大型特厚板坯表面降温速率控制在50至200°C /h范围内，使得大型特厚板坯快速凝固。
9.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于所述大型特厚板坯的厚度在350至1200_的范围内。
10.根据权利要求1所述的用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于所述大型特厚板坯重量为20至100吨。
全文摘要
本发明公开一种用于大型特厚板坯的高温带液芯打箱的方法，其特征在于包括如下步骤将钢水浇入大型特厚板坯模具型腔内；在浇注结束0.5至3小时以后，进行高温带液芯打箱；对大型特厚板坯进行冷却直至大型特厚板坯完全凝固。本发明公开的方法消除了大型特厚板坯内部的缩孔、疏松缺陷和外表面的热裂纹。
文档编号B22D30/00GK103008626SQ20131001769
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者栾义坤, 傅排先, 刘宏伟, 康秀红, 夏立军, 李殿中, 李依依 申请人:中国科学院金属研究所