一种用于改善铸锭晶粒大小和组织偏析的铸造方法与流程

本发明涉及碳钢模铸技术领域，具体地说，特别涉及到一种用于改善铸锭晶粒大小和组织偏析的铸造方法。

背景技术：

大型锻件的生产工艺流程一般为：冶炼—铸锭—加热—锻造—锻后热处理。其中冶炼和铸锭是决定锻件质量水平的关键环节之一，钢锭质量的好坏直接影响到锻件的质量好坏。生产中钢锭总会形成这样那样的凝固缺陷，比如缩孔、疏松、夹杂、偏析和晶粒粗大等，大型钢锭中的凝固缺陷尤其明显。这些缺陷的存在会影响金属宏观和微观的热变形行为，使锻造过程中金属坯料内部的变形分布不均匀，导致拉应力的产生，当其足够大时，会萌生新的裂纹或使原有的裂纹扩展，最终引起锻件报废。

在浇注的过程中把钢带喂入钢液中，可以改变钢液中的温度场，降低熔体过热度、增加晶核数量细化晶粒，同时可以减少柱状晶，减轻铸锭中心偏析和疏松，改善铸锭质量。到目前为止，国内外对连铸结晶器喂带技术进行过研究，但除了部分理论计算方面略有报道，其他相关内容均对外保密，若把喂带技术应用到模铸中去，同样可以大大提高铸锭质量，但对这方面的相关报道很少。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于改善铸锭晶粒大小和组织偏析的铸造方法，通过控制钢带厚度、钢带喂入位置和浇注温度等工艺参数，可以制备出高等轴晶率、细小的晶粒尺寸和较低偏析度的铸态组织。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种用于改善铸锭晶粒大小和组织偏析的铸造方法，包括如下步骤：

1)选定坩埚，并根据钢带喂入比选择与铸造模具相适合的钢带，所述钢带喂入比为钢带横截面积与坩埚的铸型横截面积的比值；

2)用支架将所述钢带固定在坩埚的中部，并使钢带的端部与坩埚的底部保持一定距离；

3)把过热的钢液浇入插有钢带的铸型中，过热的钢液用于熔化钢带，且保证钢带能形成共熔体，不会以固体形式残留于坯体中；

4)进行组织分析，观察组织偏析情况、晶粒大小和等轴晶比例。

进一步的，所述钢液的过热温度为30℃。

进一步的，所述钢带端部距离坩埚的底部50mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明具有显著进步，通过合理控制过热度和喂入比等工艺参数，便可制备出具有低偏析度，小的晶粒尺寸和高的等轴晶率的碳钢，改善了铸锭质量，有利于进一步的后续加工。

附图说明

图1为本发明所述的钢带喂入比为0.24％的铸造组织示意图。

图2为本发明所述的钢带喂入比为0.96％的铸造组织示意图。

图3为本发明所述的钢带喂入比为0％的铸造组织示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

1)选用铸型尺寸为255mm(长)×225mm(宽)×245mm(高)。

2)选用钢带成分见表1，尺寸为500mm(长)×70mm(宽)×2mm(厚)，钢带喂入比为0.24％。

3)用支架把钢带固定在坩埚(耐火砖材料)中部，钢带端部距离坩埚底部50mm。

4)把过热度为30℃的钢液(成分见表2)浇入插有钢带的铸型中。

该工艺得到的等轴晶比例为48％，晶粒尺寸为8mm，偏析度为0.981。组织特征见图1。

实施例2

1)选用铸型尺寸为255mm(长)×225mm(宽)×245mm(高)。

2)选用钢带成分见表1，尺寸为500mm(长)×70mm(宽)×8mm(厚)，钢带喂入比为0.96％。

3)用支架把钢带固定在坩埚(耐火砖材料)中部，钢带端部距离坩埚底部50mm。

4)把过热度为30℃的钢液(成分见表2)浇入插有钢带的铸型中。

该工艺得到的等轴晶比例为68％，晶粒尺寸为4.5mm，偏析度为0.922。组织特征见图2。

实施例3

1)选用铸型尺寸为255mm(长)×225mm(宽)×245mm(高)。

2)选用钢带喂入比为0％。

3)用支架把钢带固定在坩埚(耐火砖材料)中部，钢带端部距离坩埚底部50mm。

4)把过热度为30℃的钢液(成分见表2)浇入插有钢带的铸型中。

该工艺得到的等轴晶比例为38％，晶粒尺寸为10.2mm，偏析度为0.99。组织特征见图3。

本发明通过大量实验掌握钢带在铸型中的熔化规律，钢带喂入比(钢带横截面积与铸型横截面积的比值)、过热度等工艺参数对制备不同组织特征碳钢的影响机理，不断摸索规律，从而大大优化了工艺过程，制备出具有低偏析度，小的晶粒尺寸和高的等轴晶率的碳钢。

表1钢带的化学成分(wt％)

表2钢液的化学成分(wt％)

理想的工艺参数为：过热度：30℃，喂入比：1％。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。