一种大型钢锭的多包连续浇注方法技术

本发明专利技术涉及一种大型钢锭的多包连续浇注方法。该方法是以VC精炼包作为中间包进行真空浇注，后续精炼好的钢水注入VC精炼包内实现多包连续浇注；VC精炼包内钢水表面覆盖有精炼还原渣，以在破空后保护钢水；后续精炼好的钢水注入精炼还原渣之下；真空浇注时控制VC精炼包内：钢水浇注温度逐渐上升；C和Mo元素的含量逐渐下降；浇注速度逐渐下降。该方法直接将VC精炼包当作浇注的中间包，避免倒包，使用浸入精炼还原渣下的长水口实现多包连续浇注，防止钢液浇注时二次氧化。偏析是一个连续的过程，通过控制C和Mo元素浓度连续降低，浇注温度连续升高，浇注速度梯度减少，实现对反偏析的连续控制，从而达到抑制宏观偏析的目的。从而达到抑制宏观偏析的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种大型钢锭的多包连续浇注方法


[0001]本专利技术属于钢锭的浇铸
，具体涉及一种大型钢锭的多包连续浇注方法。

技术介绍

[0002]电力、冶金、船舶、石化、重型机械和国防等工业对大型锻件的需求迅猛增加，对其质量要求越来越高。特别是大型核电机组用核岛铸锻件、常规岛低压整体转子铸锻件、大型汽轮机转子、水轮机主轴、大型轧辊、石油加氢反应器、远洋轮船曲轴等均需要超大型优质钢锭锻造而成。因而超大型钢锭制造技术是制造超大型铸锻件的核心。
[0003]大型钢锭指单重100吨以上的钢锭。高质量的大型钢锭的获得主要取决于两个方面，一方面是高纯钢水的冶炼，另一方面是铸锭过程，其中，浇注工艺是获得高质量钢锭的重要环节，特别是多包合浇时。此时，通常需要2炉以上钢水通过一个过渡容器(称为中间包)实现连浇而成，即精炼后的钢水从钢包底部通过水口控制注入中间包，然后在中间包内形成一定熔池深度的钢水再通过塞棒(塞杆包)控制注入具有真空浇注的钢锭模。钢锭模放置在真空室内，中间包与真空室之间密封，满足钢锭的真空浇注要求。
[0004]从真空精炼后到真空浇注前需要破除真空(破空)，倒包过程(钢水倒入中间包，利用中间包浇注)很容易氧化和吸气，产生的二次氧化产物及夹杂会对带来钢锭质量缺陷，而且这些质量缺陷很难通过后期热加工过程去除。
[0005]此外，宏观偏析也是大纲钢锭容易产生的质量缺陷之一，大型钢锭的凝固时间长，完全凝固时间长达几十小时甚到上百小时，由于溶质再分配、流体流动等因素导致化学成份分布不均，其中尤以C和Mo元素最为严重。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种大型钢锭的多包连续浇注方法，能够防止钢液浇注时二次氧化，抑制宏观偏析。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的大型钢锭的多包连续浇注方法的技术方案是：
[0008]一种大型钢锭的多包连续浇注方法，包括以下步骤：以VC精炼包作为中间包进行真空浇注，后续精炼好的钢水注入VC精炼包内实现多包连续浇注；
[0009]所述VC精炼包内钢水表面覆盖有精炼还原渣，以在破空后保护钢水；所述后续精炼好的钢水注入精炼还原渣之下；
[0010]所述真空浇注时控制VC精炼包内：钢水浇注温度逐渐上升；C和Mo元素的含量逐渐下降；浇注速度逐渐下降。
[0011]本专利技术的大型钢锭的多包连续浇注方法，直接将VC精炼包当作浇注的中间包，避免倒包，使用浸入精炼还原渣下的长水口实现多包连续浇注，防止钢液浇注时二次氧化；偏析是一个连续的过程，通过控制C和Mo元素浓度连续降低，浇注温度连续升高，浇注速度梯度减少，实现对反偏析的连续控制，从而达到抑制宏观偏析的目的。
[0012]精炼还原渣即炉外精炼还原渣，可参考现有技术造还原渣。优选的，所述精炼还原
渣的厚度不小于200mm。进一步优选的，所述精炼还原渣通过向钢水中加入造渣材料形成，所述造渣材料由以下质量百分比的组分组成：CaO：50
‑
55％，Al2O3：10
‑
12％，SiO2：18
‑
22％，MnO：0.1
‑
0.5％，MgO：7
‑
12％，CaF2：7
‑
10％。
[0013]优选的，所述钢水浇注温度逐渐上升是：控制后一包钢水的温度比前一包高，实现所述多包连续浇注过程中钢水浇注温度逐渐升高。即多包浇注时控制温度逐渐上升。更优选的，后一包钢水的温度比前一包高2～5℃。这样在连续浇注过程中，中间包的温度会逐渐升高，一方面弥补了浇注过程中的热量损失引起的温度降低，另一方面也会加大钢锭中的自下而上的温度梯度，有利于加强补缩和减少宏观偏析。
[0014]大型钢锭凝固时间长，由于选择性结晶，C和Mo元素会发生偏析，引起自水口至冒口C和Mo元素连续升高，引起机械性能差异很大，造成锻件机械性能不合格。多包浇注时控制C和Mo元素逐渐下降，优选的，所述C和Mo元素的含量逐渐下降是：控制第i包钢水中C、Mo元素的成分范围为从M
i+1
至M
i
，其中M
i
按式(1)计算：
[0015]M
i
＝k M
上
‑
(i
‑
1)(k M
上
‑
M
下
/k)/n
ꢀꢀꢀ
式(1)；
[0016]其中，M代表C或Mo元素；i代表第i包钢水；M
i
代表第i包钢水中元素的上限含量；M
i+1
代表第i包钢水中元素的下限含量以及第i+1包钢水中元素的上限含量；M
上
代表标准规定元素允许的上限含量，M
下
代表标准规定元素允许的下限含量，n代表浇注钢锭所用钢水的总包数，n≥2；k为经验系数，k＝1.0
‑
1.1。
[0017]多包浇注时，当第一包钢水浇注完成30～40％时，第二包钢水注入所述VC精炼包，VC精炼包的钢水流出速度和流入速度一致，依次进行，直至完成。由于VC精炼包中的钢水总是下面不断流出浇注，上面不断流入补充，实现连续浇注，并且VC精炼包中的钢水下面不断流出温度相对较低、C和Mo浓度相对较高的钢水，上面不断注入温度相对较高、C和Mo浓度相对较低的钢水，因此VC精炼包中的温度是连续升高的，C和Mo的浓度则是连续降低的，实现对反偏析的连续控制。
[0018]优选的，所述浇注速度逐渐下降是：后一包钢水的浇注速度比前一包下降10～40％。更优选的，第一包钢水浇注完成30～40％时，第二包钢水注入所述VC精炼包，VC精炼包的钢水流出速度和流入速度大体一致，依次进行，直至完成。采用多包浇注时控制浇注速度梯度下降，即多包浇注时每包采用不同的浇注速度，第一包采用正常浇注速度，以后每一包浇注速度下降10
‑
40％。此处的浇注速度是指从中间包浇入钢锭模中的速度，控制时(大约)按每包的实际钢水量分别控制或者按总钢水量均分后分别控制，例如，3包合浇时，总钢水量的前1/3的浇注速度为第1包的浇注速度，总钢水量浇注完成(约)1/3后，调整浇注速度为第2包的浇注速度，当总钢水浇注完成(约)2/3后，调整浇注速度为第3包的浇注速度，直至浇完。浇注速度的梯度下降，加大了钢锭凝固时的温度梯度，有利于加强补缩和减少宏观偏析。
[0019]优选的，所述真空浇注时，所述VC精炼包水口部位进行吹氩处理，以分散钢水，引起钢水滴流化。更优选的，吹氩的压力为0.01～0.5MPa。吹氩分散钢水，引起钢水滴流化，可加速C
‑
O反应，使钢水进一步脱氧，并且大大缩短了扩散距离，有利于除气和除杂。真空浇注前，水口处于关闭状态时，吹氩压力为0.4
‑
0.5MPa，防止水口被钢水冻住而打不开，当真实室真空度达到65Pa以下后，调整吹氩压力为0.01
‑
0.05MPa，立即打开水口进行浇注，当浇注流速稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型钢锭的多包连续浇注方法，其特征在于，包括以下步骤：以VC精炼包作为中间包进行真空浇注，后续精炼好的钢水注入VC精炼包内实现多包连续浇注；所述VC精炼包内钢水表面覆盖有精炼还原渣，以在破空后保护钢水；所述后续精炼好的钢水注入精炼还原渣之下；所述真空浇注时控制VC精炼包内：钢水浇注温度逐渐上升；C和Mo元素的含量逐渐下降；浇注速度逐渐下降。2.如权利要求1所述的大型钢锭的多包连续浇注方法，其特征在于，所述精炼还原渣的厚度不小于200mm。3.如权利要求2所述的大型钢锭的多包连续浇注方法，其特征在于，所述精炼还原渣通过向钢水中加入造渣材料形成，所述造渣材料由以下质量百分比的组分组成：CaO：50
‑
55％，Al2O3：10
‑
12％，SiO2：18
‑
22％，MnO：0.1
‑
0.5％，MgO：7
‑
12％，CaF2：7
‑
10％。4.如权利要求1所述的大型钢锭的多包连续浇注方法，其特征在于，所述钢水浇注温度逐渐上升是：控制后一包钢水的温度比前一包高，实现所述多包连续浇注过程中钢水浇注温度逐渐升高。5.如权利要求4所述的大型钢锭的多包连续浇注方法，其特征在于，后一包钢水的温度比前一包高2～5℃。6.如权利要求1所述的大型钢锭的多包连续浇注方法，其特征在于，所述C和Mo元素的含量逐渐下降是：控制第i包钢水中C、Mo元素的成分范围为从M
i+1
至M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世忠，周玉成，田丰，王鹏飞，郭显胜，徐流杰，辛雪倩，薛良良，刘琦，何石磊，谢全胜，李建军，周沛沛，晋帅勇，
申请(专利权)人：洛阳中重铸锻有限责任公司，
类型：发明
国别省市：