一种制备复合钢锭的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备复合钢锭的方法，包括如下步骤：在芯棒表面包裹耐高温材料；对表面包裹耐高温材料的所述芯棒进行预热；用芯棒打磨装置去除所述芯棒表面的耐高温材料，并在真空或惰性气体氛围下，将达到浇铸状态的钢液浇铸到所述芯棒表面，得到复合钢锭。本发明专利技术提高的制备复合钢锭的方法，采用固态芯棒作为待复合的钢芯，能消除钢锭的心部疏松、气孔和夹杂物等缺陷，将达到浇铸状态的钢液浇铸到固态芯棒的表面，能增加凝固速度，也减少了液态钢液的收缩，有利于得到内部质量更好的大型钢锭；且用耐高温材料包裹芯棒，能避免在预热过程中芯棒外表面被空气氧化，有利于钢液与芯棒表面之间的相互融合，从而确保了复合钢锭的界面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种制备复合钢锭的方法
本专利技术涉及冶金及铸造
，具体而言，涉及一种制备复合钢锭的方法。
技术介绍
随着电力、石化、冶金等领域装备大型化、复杂化的发展，对大型铸锻件行业提出了更高的要求，对大型钢锭的需求越来越多。大型铸锻件用大型钢锭的制备是非常必要而且重要的，钢锭的质量水平在一定程度上将决定铸锻件的最终质量，而且今后重大技术装备的发展还会催生出规格更大、工艺更复杂、技术含量更高的大型铸锻件。铸锻件属于高合金易偏析材料，模铸制备钢锭时，随着钢锭直径的增大，钢锭存在元素偏析、疏松缩孔、非金属夹杂物增多的问题，导致钢锭的合格率大幅度下降，很难生产出高质量的钢锭，同时也给后续锻造和热处理带来了质量隐患。然而，到目前为止，这一问题在高合金钢锭的制备，尤其是大型钢锭的制备中一直以来都没有很好地解决。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中随着钢锭直径的增大，钢锭元素偏析、疏松多孔，影响钢锭质量的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种制备复合钢锭的方法，包括如下步骤：在芯棒表面包裹耐高温材料；对表面包裹耐高温材料的所述芯棒进行预热；用芯棒打磨装置去除所述芯棒表面的耐高温材料，并在真空或惰性气体氛围下，将达到浇铸状态的钢液浇铸到所述芯棒表面，得到复合钢锭。优选地，所述复合钢锭中浇铸的钢液层的厚度与所述芯棒的半径的比值为0.1-2。优选地，所述芯棒打磨装置包括：壳体组件、打磨组件和储气组件，其中，所述壳体组件包括壳体和盖体，所述壳体包括内壳体和外壳体，所述内壳体和所述外壳体之间设有保温材料，所述壳体的侧面开设有与所述盖体相匹配的开口，所述壳体的底部设有进气孔，所述进气孔与所述内壳体内部相连通；所述打磨组件设置在所述壳体的内部，所述打磨组件包括固定杆和打磨架，所述固定杆适于固定所述芯棒，所述打磨架设置在所述芯棒的外表面，且所述打磨架适于与所述芯棒相对转动，以对所述芯棒的外表面进行打磨；所述储气组件设置在所述壳体的外部，所述储气组件包括储气罐和输气管，所述储气罐中储存惰性气体，所述输气管一端与所述储气罐连接，所述输气管另一端与所述进气孔相连通。优选地，所述打磨架包括支架和打磨刷，所述支架的截面形状呈C型，所述打磨刷设置在所述支架的内壁上，所述支架的两端分别与所述固定杆转动连接。优选地，所述固定杆有两个，两个所述固定杆分别设置于所述芯棒两端。优选地，所述打磨架适于与所述芯棒相对转动包括：所述芯棒固定，所述打磨架在外部驱动力的作用下围绕所述芯棒转动，或，所述打磨架固定，所述芯棒在外部驱动力的作用下转动。优选地，所述用芯棒打磨装置去除所述芯棒表面的耐高温材料之后，并在所述将达到浇铸状态的钢液浇铸到所述芯棒表面之前，还包括：用芯棒转移装置将所述芯棒转移至钢锭模的中心位置。优选地，所述芯棒转移装置包括夹持手柄和气体保护圈，其中，所述夹持手柄为中空金属管，适于输送惰性气体；所述气体保护圈为圆弧形的中空金属管，且所述气体保护圈一端与所述夹持手柄相连通，所述气体保护圈另一端封闭，所述气体保护圈上设有多个气孔。优选地，所述气体保护圈的上下两个周面上对称设置有多个所述气孔，且多个所述气孔均匀分布。优选地，通过外部的惰性气体输送装置向所述夹持手柄中输送惰性气体，所述惰性气体的气压为0.2-0.5MPa。与现有技术相比，本专利技术所述的制备复合钢锭的方法，采用固态芯棒作为待复合的钢芯，能消除钢锭的心部疏松、气孔和夹杂物等缺陷，将达到浇铸状态的钢液浇铸到固态芯棒的表面，能增加凝固速度，也减少了浇铸钢液在整个钢锭中的比例，减少了液态钢液的收缩，有利于得到内部质量更好的大型钢锭；且用耐高温材料包裹芯棒，并对表面包裹耐高温材料的芯棒进行预热，能避免在预热过程中芯棒外表面被空气氧化，有利于钢液与芯棒表面之间的相互融合，从而确保了复合钢锭的界面质量。此外，采用本专利技术的方法制备的复合钢锭，固态芯棒和待浇铸的钢液可以选择不同的材料，能避免单一材料模铸制备的钢锭无法满足长期服役的要求。附图说明图1为本专利技术实施例中制备复合钢锭的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中芯棒打磨装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例中芯棒转移装置的结构示意图；图4为图3中芯棒转移装置沿A-A面的剖示图。附图标记说明：1-壳体组件；2-打磨组件；3-储气组件；4-驱动电机；5-夹持手柄；6-气体保护圈；7-芯棒；11-壳体；12-盖体；21-固定杆；22-打磨架；31-储气罐；111-内壳体；112-外壳体；221-支架；222-打磨刷。具体实施方式铸锻件属于高合金易偏析材料，模铸制备钢锭时，随着钢锭直径的增大，钢锭存在元素偏析、疏松缩孔、非金属夹杂物增多的问题，导致钢锭的合格率大幅度下降，很难生产出高质量的钢锭，同时也给后续锻造和热处理带来了质量隐患。此外，在冶炼、电力和建筑等行业中的许多破碎和磨粉设备上，例如：轧钢轧辊、矿用磨辊等部件均在极恶劣的工况条件下服役，单一材料模铸制备的钢锭也难以满足长期服役的要求。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种制备复合钢锭的方法，能避免随着钢锭直径的增大，钢锭元素偏析、疏松多孔的问题，有利于提高钢锭的质量，且制备得到的复合钢锭既具有高耐磨性，又具有高韧性，能满足长期服役的要求。下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请实施例的描述中，术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。结合图1所示，本专利技术的实施例提供了一种制备复合钢锭的方法，包括如下步骤：在芯棒7的表面包裹耐高温材料；对表面包裹耐高温材料的芯棒7进行预热；用芯棒打磨装置去除芯棒7表面的耐高温材料，并在真空或惰性气体氛围下，将达到浇铸状态的钢液浇铸到芯棒7表面，得到复合钢锭。本实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备复合钢锭的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n在芯棒(7)表面包裹耐高温材料；/n对表面包裹耐高温材料的所述芯棒(7)进行预热；/n用芯棒打磨装置去除所述芯棒(7)表面的耐高温材料，并在真空或惰性气体氛围下，将达到浇铸状态的钢液浇铸到所述芯棒(7)表面，得到复合钢锭。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备复合钢锭的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在芯棒(7)表面包裹耐高温材料；
对表面包裹耐高温材料的所述芯棒(7)进行预热；
用芯棒打磨装置去除所述芯棒(7)表面的耐高温材料，并在真空或惰性气体氛围下，将达到浇铸状态的钢液浇铸到所述芯棒(7)表面，得到复合钢锭。


2.根据权利要求1所述的制备复合钢锭的方法，其特征在于，所述复合钢锭中浇铸的钢液层的厚度与所述芯棒(7)的半径的比值为0.1-2。


3.根据权利要求1所述的制备复合钢锭的方法，其特征在于，所述芯棒打磨装置包括：壳体组件(1)、打磨组件(2)和储气组件(3)，其中，
所述壳体组件(1)包括壳体(11)和盖体(12)，所述壳体(11)包括内壳体(111)和外壳体(112)，所述内壳体(111)和所述外壳体(112)之间设有保温材料，所述壳体(11)的侧面开设有与所述盖体(12)相匹配的开口，所述壳体(11)的底部设有进气孔，所述进气孔与所述内壳体(111)内部相连通；
所述打磨组件(2)设置在所述壳体(11)的内部，所述打磨组件(2)包括固定杆(21)和打磨架(22)，所述固定杆(21)适于固定所述芯棒(7)，所述打磨架(22)设置在所述芯棒(7)的外表面，且所述打磨架(22)适于与所述芯棒(7)相对转动，以对所述芯棒(7)的外表面进行打磨；
所述储气组件(3)设置在所述壳体(11)的外部，所述储气组件(3)包括储气罐(31)和输气管，所述储气罐(31)中储存惰性气体，所述输气管一端与所述储气罐(31)连接，所述输气管另一端与所述进气孔相连通。


4.根据权利要求3所述的制备复合钢锭的方法，其特征在于，所述打磨架(22)包括支架(221)和打磨刷(222)，所述支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：马环，王宝忠，张心金，刘凯泉，张宇，祝志超，
申请(专利权)人：中国第一重型机械股份公司，天津重型装备工程研究有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23