一种通过多包合浇抑制大型钢锭偏析的方法技术

本发明专利技术是一种通过多包合浇抑制大型钢锭偏析的方法，涉及600t以下所有级 别金属模大型钢锭的铸造过程，应用于真空和非真空条件下碳钢和合金钢锭的铸 造过程，对各种金属材料钢锭的各种成分偏析均有抑制作用。本发明专利技术具体步骤为： 1)钢锭模材料为灰口铸铁；2)冒口采用保温冒口，其锥度为8～16％；3)钢锭 的高径比为1∶1～3∶1；4)钢锭材质为碳钢或合金钢；5)不同浇包采用不同的成 分配比；6)不同浇包浇注过程中采用不同的时间间隔。本发明专利技术设计了大型钢锭多 包浇注工艺方案，对大型钢锭的偏析有很好的抑制作用，解决工厂目前大型钢锭 偏析的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是，涉及600t以下所有级 别金属模大型钢锭的铸造过程，应用于真空和非真空条件下碳钢和合金钢锭的铸 造过程，对各种金属材料钢锭的各种成分偏析均有抑制作用。
技术介绍
核电作为一种相对清洁、安全、廉价的能源，已被世界各国开发利用。近年 来，我国国民经济的发願能源的需求与日倶增，为解决能源供给与能源需求的 尖锐矛盾，国家已把核能摆在了能源发展战略的显著位置。因此，形成了国内有 巨大潜力的核电装备市场。核电装备所需的大型锻件，如核电蒸发器和1000MW 型低压转子，必须利用百吨级钢ia行锻造。制备成分均匀的大型钢锭是生产核 电等重大工程所需的大型锻件的前提。大型钢锭的凝固过程非常漫长，根据钢锭 吨位不同，几十小时到上百小时不等，溶质再分配充分，致使碳、磷等低熔点、 低密度元素在凝固前沿富集，加上其它物理过程，如热溶质对流等的影响，使钢 锭不同区域化学成分不均匀，造成宏观偏析。由于钢锭尺寸大，浇注过程中需要 采用多个浇包进行浇注，因此改变浇包中的成分、控制浇包浇注时间，可抑制钢 锭偏析，改善钢锭质量。大型钢锭的偏析问题倍受禾浙开工作者和企业界关注。虽然在偏析形成机理方 面取得一定的进展，如偏析类型、偏析位置的确定等，但是在控制偏析形成方面 进展缓慢，几乎没有一项有效的措施可以来抑制宏观偏析。几十年来在大型钢锭 的生产中，尽管工厂采取了多包浇注的方法，但在浇包中合金成分及浇注时间选 择方面，没有进行优化设计，所以宏观偏析的问题一直没有解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抑制大型钢锭偏析的多包浇注方法，解决工厂目 前大型钢锭偏析的问题。本专利技术的技术方案是本专利技术开发了一种抑制大型钢锭偏析的多包浇注方纟去，包括如下步骤1) 钢锭模材料为灰口铸铁；2) 冒口采用保温冒口，冒口锥度为8 16%;3) 钢锭的高径比(钢锭高度与平均直径的比值)为1:1 3:1;4) 钢锭材质为碳钢或合金钢；5) 采用多个浇包浇注，不同浇包采用不同碳含量的成分配比，根据偏析的规 律，按浇注的先后顺序，浇包的碳含量逐渐降低；6) 不同浇包浇注过程中，采用不同的时间间隔，根据偏析的规律，按浇注的 先后顺序，浇包的浇注间隔时间逐渐增长。本专利技术所用材料的化学成分中，按重 量百分比计，C:0.01 0.75%， P《0.02%， S《0.02%。本专利技术冒口采用保温冒口，冒口锥度为8 16%，保温冒口上小下大，材料为优质耐火材料高铝砖、刚玉、莫来石、镁砖、铝镁制品或硅酸铝保温材料等，耐火材料外面有一层石棉保温板。本专利技术适用于所有高径比的钢锭，而在大型钢锭上使用能取得明显的效益，其高径比一般为1:1 2:1。本专利技术采用冒口加发热剂和保温覆盖剂；钢锭模预热温度为50 200°C 。 本专利技术采用四包进行浇注，根据合金的初始成分C。来确定每个浇包中的成 分，第一包中的成分为(C。+0.03%)，第二包中的成分为(C。+0.01%)，第三包中 的成分为(C。-0.02%)，第四包中的成分为(C。-0.04%)。不同浇包之间的成分配 比为1.5: 1.357: 1.143:1。第一包选择高成分可以减轻底部负偏析，第四繊择低 成分可以减轻顶部正偏析。第一包、第二包、第三包和第四包之间^量的成分 配比为1.5: 1.357:1.143:1。本专利技术中，不同浇包的浇注时间间隔不同，第一包浇注后间隔6000s再浇注 第二包，第二包浇注后间隔60000s再浇注第三包，第三包浇注后间隔120000s再 浇注第四包。所述的通过多包合浇抑制大型钢锭偏析的方法，还可以采用三包进行浇注， 根据合金的初始成分C。来确定每个浇包中的成分，第一包中的成分为 (C。+0.03%)，第二包中的成分为(C。+0.01%)，第三包中的成分为(C。-0.02%); 不同浇包的浇注时间间隔不同，第一包浇注后间隔6000s再浇注第二包，第二包 浇注后间隔60000s再浇注第三包。所述的通过多包合浇抑制大型钢锭偏析的方法，还可以采用五包进纟于浇注， 根据合金的初始成分C。来确定每个浇包中的成分，第一包中的成分为(C。+0.03%)，第二包中的成分为(C。+0.01%)，第三包中的成分为(C。-0.02%)， 第四包中的成分为(C。-0.03%)，第五包中的成分为(C。-0.04%);不同浇包的浇 注时间间隔不同，第一包浇注后间隔6000s开始浇注第二包，第二包浇注后间隔 60000s开始浇注第三包，第三包浇注后间隔120000s开始浇注第四包，第四包浇 注后间隔120600s开始浇注第五包。本专利技术中，大型钢锭是指100 600吨的钢锭。本专利技术具有如下有益效果1. 本专利技术工艺设计合理，不同浇包中成分不同，第一包中成分高于合金初始 成分(标准成分)，贝礙固析出的固相成分有所提高，负偏析减轻；第二包浇注后， 与第一包混合，成分高于标准成分，则析出固相成分会更接近标准成分；第三包 中成分略低于标准成分，但此时熔体已存在溶质富集，低成分与高成分的融合， 使烙体中成分下降；第四包中成分明显低于标准成分，目的在于减轻顶部负偏析。2. 本专利技术工艺设计合理，不同浇包浇注时间不同，增大时间间隔，降低不同 浇包中不同浓度的混^I度，更好地体现多包浇注的效果。3. 采用本专利技术，钢锭凝固后底部负偏析和顶部正偏析均明显减轻。4. 本专利技术适用于各种材质的大型钢锭的制造。利用本专利技术生产大型钢锭具有 低偏析、组织致密、低成本的特点，很容易得到广大研究机构和工厂的认可，一 旦被广泛采用，则可提高钢锭质量，那将有几十到几百个亿的效益。附图说明图1为大型钢锭模装配示意图，图中l钢锭丰莫；2钢锭；3保》显冒口； 4i呆温绝热fc 5冒口套；6发热剂；7 {呆 显 覆盖剂；8透气砖；9通气管道；10底盘。图2为多包浇注条件下360t钢锭温度场预测结果图3为同成分^l牛下，短时间间隔多包浇注360t钢锭偏析预测结果图；其中，(a)是成分分布图；(b)是成分分布区域图4为不同成分条件下，短时间间隔多包浇注360t钢锭偏析预测结果图；其 中，(a)是成分分布图；(b)是成分分布区域图5为不同成分、不同时间间隔多包浇注条件下360t钢锭偏析预测结果图；其中，(a)是CaseI的成分分布图；(b)是Casel的成分分布区域图；(C)是CaseII 的成分分布图；(d)是CaseII的成分分布区域图；(e)是CaseIII的成分分布图；(f) 是Case m的成分分布区域图6为不同成分、长时间间隔多包浇注^f牛下500t钢锭偏析预测结果图；其 中，(a)是成分分布图；(b)是成分分布区域图7为不同成分、短时间间隔多包浇注条件下500t钢锭偏析预测结果图；其 中，(a)是成分分布图；(b)是成分分布区域图8为同成分、长时间间隔多包浇注条件下500t钢锭偏析预测结果图；其中， (a)是成分分布图；(b)是成分分布区域图9为不同成分、长时间间隔多包浇注斜牛下600t钢锭偏Dff弼则结果图；其 中，(a)是成分分布图；(b)是成分分布区±或图10为不同成分、短时间间隔多包浇注条件下600t钢锭偏fjff顿则结果图； 其中，(a)是成分分布图；(b)是成分分布区域图ll为同成分、长时间间隔多包浇注^(牛下600t钢锭偏f衍频则结果图；其 中，(a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过多包合浇抑制大型钢锭偏析的方法，其特征在于包括如下步骤：　１）钢锭模材料为灰口铸铁；　２）冒口采用保温冒口，冒口锥度为８～１６％；　３）钢锭的高径比为１∶１～３∶１；　４）钢锭材质为碳钢或合金钢；　５）采用多个浇包浇注，不同浇包采用不同碳含量的成分配比，根据偏析的规律，按浇注的先后顺序，浇包的碳含量逐渐降低；　６）不同浇包浇注过程中，采用不同的时间间隔，根据偏析的规律，按浇注的先后顺序，浇包的浇注间隔时间逐渐增长。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李殿中，康秀红，刘东戎，桑宝光，夏立军，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89