一种多芯还原多包共浇复合浇铸大型钢锭的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合金钢锭的生产方法及其装置，特别是一种多芯还原多包共浇复合浇 铸大型钢锭的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前，大型和特大型钢锭的生产方法仍然以模铸和电渣重熔为主，但这两种生产 方法都存在一些缺点。采用模铸方法生产大型钢锭时，随着锭型的增大，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。为了提高大钢锭的内部质 量，20世纪50年代，人们开发出电渣重熔方法，目前，电渣重熔大型钢锭可达600多吨，电渣 重熔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， 电渣重熔铸锭的电能消耗高，电极熔化速度慢，导致生产效率下降，生产成本提高，如果渣 系中含有氟化钙还会导致氟的大气污染。为此，人们不断地开发其它制备大型钢锭的技术， 专利文献CN103212674和CN201157895公开了一种在铸模底部和侧壁通水强制冷却条件下 进行铸锭的技术，通过这种定向凝固或单向凝固技术可以生产出比普通模铸技术单重更大 的钢锭，锭重最大可达80吨，该技术能够减少甚至消除钢锭内部的疏松和偏析，提高钢锭 本体的均匀性，最终达到提高产品质量的目的。但这种定向凝固将夹杂物和偏析物都集中 在钢锭的头部，凝固后需将头部偏析带除去，加工量增加，而且钢锭柱状晶粒发达，对提高 特厚板的冲击韧性非常不利。专利文献CN101927336公开了一种以连铸坯为结晶器模腔进 行复合铸造的方法；专利文献CN101406937和CN101279359公开了一种在铸模中心加装低 温芯棒生产低偏析大型空心钢锭的制造方法，此类方法的特点是：在浇铸钢水前，在钢锭型 腔中预先布置一圈或几圈低温钢棒，这样可以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] 本发明提供了一种大型钢锭的多芯还原多包共浇复合浇铸方法及其装置，利用该 方法和装置能够低成本、高质量地生产出大型和特大型模铸钢锭。
[0004] 本发明提供的一种大型钢锭的多芯还原多包共浇复合浇铸方法，其特征是该方法 包括以下步骤：
[0005] a.选取芯还：芯还或为连铸还，或为轧制还，或为锻造还，或为已经饶铸出来的小 钢锭，芯坯的成分与所铸成品钢锭的成分相同，芯坯的形状或为圆形，或为方形，或为矩形， 或为多边形，芯坯的重量总和为所铸成品钢锭重量的
【主权项】
1. 一种大型钢锭的多巧还原多包共诱复合诱铸方法，其特征是该方法包括w下步骤： a. 选取巧巧：巧巧或为连铸巧，或为轴制巧，或为锻造巧，或为已经诱铸出来的小钢 锭，巧巧的成分与所铸成品钢锭的成分相同，巧巧的形状或为圆形，或为方形，或为矩形，或 为多边形，巧巧的重量总和为所铸成品钢锭重量的~' ^，巧巧的高度为所铸成品钢锭高 度的，巧巧表面无夹渣、重皮和裂纹缺陷，当选取小钢锭做巧巧时，需切除小钢锭上部 的帽口部分； b. 调整巧巧的温度；选用冷巧或冷锭做巧巧时，先对巧巧进行加热，将巧巧加热到 500°C-1300°C，选用现场诱铸的小钢锭做巧巧时，先将诱铸后脱模的小钢锭帽口部分切除， 然后温度调整到500°C-1300°C; c. 巧巧表面预除鱗；利用高压空气或高压氮气或高压水或铁砂喷吹巧巧表面，将巧巧 表面的氧化铁皮层打掉； d. 巧巧与锭模的组装；将钢锭模放在台车上，在钢锭模底部放置垫铁，用于支撑巧 巧，垫铁的成分与巧巧及成品大钢锭的成分相同，垫铁或为圆形，或为矩形，垫铁高度为 10mm-500mm，然后再将表面经过预除鱗的巧巧依次放进钢锭模内，放置在垫铁的上面，每块 巧巧下面采用2-8块垫铁支撑，在钢锭模上部装好帽口和绝热板，将台车与钢锭模及巧巧 一起推入复合装置中，使巧巧之间的间隙对准诱注通道下方，然后关闭复合装置的仓口，将 钢锭模和巧巧全部密封在复合装置中； e. 巧巧表面的氧化铁皮还原；启动真空抽气装置将复合装置中的空气抽出，然后向复 合装置中充入惰性气体，再将复合装置中的惰性气体抽出，确保复合装置中氧气的体积分 数降低到0. 1 %W下，然后，关闭真空抽气装置，向复合装置中充入还原性气体，此还原性气 体或为氨气，或为氨气与氮气的混合气氛，或为氨气、氮气与一氧化碳的混合气氛，同时，开 启循环风扇，将还原性气体吹入钢锭模内，并在整个复合装置中循环，使还原性气体与巧巧 表面的氧化铁皮充分发生还原反应，打开排气口，将反应形成的混合气体排出复合装置，通 过不断地向复合装置中充入新鲜的还原性气体，不断地将反应后的混合气体排出，使还原 反应不断地进行，当巧巧表面的氧化铁皮被还原性气体全部还原成金属铁后，关闭还原气 体入口和排气口，利用真空抽气装置将复合装置中的还原性气体抽出，再向复合装置中充 入惰性气体，再将复合装置中的惰性气体排空，确保复合装置中的氨气或一氧化碳体积含 量降低到0. 1 %W下，然后准备向复合装置中诱注钢水； f. 诱铸复合；将预先准备好的盛有钢水的钢包分别吊放在复合装置顶部的诱注通道 上方，打开复合装置顶部的密封阀板，分别打开钢包下部的滑动水口，向复合装置中的钢锭 模内诱注液态钢水，钢水进入钢锭模后包围在巧巧和垫铁周围，在巧巧与钢锭模之间的间 隙内凝固，随着钢液的凝固，不断地向钢锭模内诱注钢水，直到钢液全部充满巧巧和钢锭模 之间的间隙并最终淹没巧巧抵达帽口的液相线位置； g. 复合锭的冷却：当钢水诱注完成后，打开惰性气体入口，向复合装置中充入大量的 惰性气体，直到复合装置中的气体压力与大气压力相等时，再打开复合装置的仓口，将台车 从复合装置中拉出，然后向钢锭模上部的帽口中投入保护渣，将复合锭冷却到脱模温度，最 后将钢锭从钢锭模中脱出。
2. -种多巧还原多包共诱复合诱铸大型钢锭的方法采用的装置，其特征是该装置包括 W下部件： 罐体、还原气体入口、保温层、螺栓、仓口、帽口、绝热板、钢锭模、巧巧、垫铁、台车、惰性 气体入口、底部隔热层、排气口、防爆端盖、真空排气阀、真空累、循环风扇、诱日砖、诱注通 道、密封阀杆、密封阀体、密封阀板、石棉密封、滑动水口和钢包，所述罐体采用普通钢板焊 接制成，罐体左侧设置仓口，仓口与罐体之间采用螺栓密封连接，罐体右侧设置防爆端盖， 防爆端盖使用工业侣板制作，防爆端盖与罐体之间采用螺栓密封连接，罐体内壁镶嵌耐火 材料隔热，罐体底部填筑耐火诱注料隔热，罐体顶部开有2-6个诱注通道，诱注通道两侧安 装有2-8台循环风扇，罐体上还设置有还原气体入口、惰性气体入口、真空抽气口、排气口； 台车设置在罐体内部，钢锭模放置在台车上面，钢锭模顶部设置帽口，帽口里面插有绝热 板，垫铁依次布置在钢锭模底部，巧巧放置在垫铁上，每块巧巧下面采用2-8块垫铁支撑， 垫铁或为圆柱形，或为矩形；所述的排气口设置在罐体的右下端，用于排出罐体内部的空气 W及反应生成的水蒸气；所述的还原气体入口设置在罐体顶部，用于向罐体内部充入还原 性气体；所述的惰性气体入口设置在罐体的左下端，用于向罐体内部充入惰性气体；所述 的真空排气阀设置在罐体的右上侧，所述的真空抽气装置设置在罐体外部，通过真空排气 阀与罐体相连，用于将罐体内的气体抽出；所述的诱注通道焊接在罐体的顶部，诱注通道内 放置诱口砖，诱口砖采用耐火材料制成；所述的密封阀体、密封阀板和密封阀杆组成一个密 封蝶阀，设置在诱注通道的顶端，密封阀体与诱注通道之间使用螺栓密封连接，密封阀杆旋 转带动密封阀板在密封阀体内左右移动；所述的钢包放置在密封阀体上面，钢包底部设置 滑动水口，滑动水口对准诱注通道；所述的石棉密封放置在钢包与密封阀体之间。
3. 根据权利要求2所述的一种多巧还原多包共诱复合诱铸大型钢锭的方法采用的装 置，其特征是在罐体内部还设置有常规的测量仪器，包括监测钢锭温度的测温仪、监测罐体 内部气体压力的测压仪、监测罐体内部氧气分压的测氧仪、监测罐体内部氨气分压的测氨 仪和监测钢锭模内部钢水高度的测量仪器。
【专利摘要】本发明公开了一种多芯还原多包共浇复合浇铸大型钢锭的方法及装置，该方法包括选取芯坯，调整芯坯的温度，芯坯表面预除鳞，芯坯与锭模的组装，芯坯表面的氧化铁皮还原，浇铸复合和复合锭的冷却。该方法采用的装置包括：罐体、还原气体入口、保温层、螺栓、仓门、帽口、绝热板、钢锭模、芯坯、垫铁、台车、惰性气体入口、底部隔热层、排气口、防爆端盖、真空排气阀、真空泵、循环风扇、浇口砖、浇注通道、密封阀杆、密封阀体、密封阀板、石棉密封、滑动水口和钢包。本发明可以制备出普通模铸方法无法生产的大型和特大型模铸钢锭。本发明制备的钢锭具有生产成本低，凝固速度快，内部偏析小，成分均匀以及成材率高的特点。
【IPC分类】B22D7-00, B22D19-16
【公开号】CN104785757
【申请号】CN201510138188
【发明人】井玉安, 张桐, 张磊, 许长军, 贾品峰
【申请人】辽宁科技大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月27日