一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法技术

本发明专利技术涉及铸件浇铸的技术领域，具体涉及一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法。浇铸步骤包括：对精炼后的钢液进行碳元素控制，根据钢号控制碳元素含量为标准碳含量；将碳含量合格的钢液转移至钢包中；将钢包中的钢液进行脱气处理，脱气后软吹5min，之后向钢包中的上部钢水中加入碳线，进行增碳；向钢包中加入无碳保护渣，无碳保护渣中的固定碳≤2％；采用底部浇铸法进行浇铸，浇铸温度为1515～1525℃；浇铸完成之后，采用环形圈风冷，对钢锭模进行降温处理。本发明专利技术通过浇铸工艺、辅料添加和环形风冷装置的设计有效地降低了大型铸件中碳元素偏析的问题。碳元素偏析的问题。碳元素偏析的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法


[0001]本专利技术涉及铸件浇铸的
，具体涉及一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法。

技术介绍

[0002]大型钢锭主要用于大型机械的制造，其中包含了中碳钢和高碳钢。对大型锻件需求越来越大，同时对锻件品质要求也越来越高。大型锻造钢锭是用于加工锻件的原材料，其质量对最终锻件质量尤为重要。由于大型钢锭本身尺寸较大、吨位较高，凝固过程相对较慢，根据钢锭大小不同，凝固时间在几小时到几十小时不等。由于钢液凝固过程发生溶质的选分结晶，致使C、P、S等低熔点元素在凝固前富集，使钢锭不同区域化学成分产生不均匀，造成偏析现象。
[0003]中国专利申请(CN 114921615 A)公开了一种减少非真空下注式碳钢和合金钢锭偏析的方法，包括以下步骤：(a)以铁水和废钢为原料炼制得钢水；(b)倒钢时随钢水加入铝块和复合型脱氧剂进行预脱氧，所述铝块的加入量根据测定的所述钢水氧含量确定；(c)通过钢包对预脱氧后的钢水进行LF精炼；所述LF精炼包括向所述钢包中加石灰造渣，再进行渣面扩散脱氧；(d)对LF精炼后的钢水进行真空脱气；(e)对真空脱气后的钢水进行氩气吹送以均匀钢包内的钢水成分和温度；(f)向30～40℃且干燥无裂纹的吊挂锭模中注入钢水；当钢水注至锭模帽口2/3时，加高效发热剂。
[0004]但是浇铸大型钢的方法有上浇铸法和底铸法；在采用底铸法浇铸40吨以上的大型钢锭时，在凝固时，钢液中的碳元素会在钢液中自下至上运动，进而导致了碳元素在钢锭中的偏析。非真空状态下进行浇铸产生的碳偏析会会更严重，在对55#钢进行碳元素检测时发现，铸件底部的碳含量比顶部冒口处的含量偏少接近一倍，并且，随着铸件锭型的增加，这种碳偏析倾向越专利技术显。

技术实现思路

[0005]针对大型铸件容易出现碳元素偏析的技术问题，本专利技术提供一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法，包括以下步骤：
[0008](1)对精炼后的钢液进行碳元素控制，根据钢号控制碳元素含量为标准碳含量；降低钢液中的碳含量，可保证后续补充；
[0009](2)将碳含量合格的钢液转移至钢包中；
[0010](3)将钢包中的钢液进行脱气处理，脱气后软吹5min，之后向钢包中的上部钢水中加入碳线，进行增碳；
[0011](4)向钢包中加入无碳保护渣，无碳保护渣中的固定碳≤2％；
[0012](5)采用底部浇铸法将步骤(4)的钢液向钢锭模中进行浇铸，浇铸温度为1515～
1525℃；
[0013](6)浇铸完成之后，采用环形圈风冷，对钢锭模进行降温处理。
[0014]进一步的，步骤(1)中的标准碳含量＝(碳含量最大值
‑
碳含量最小值)/4+碳含量的最小值；碳含量的最大值和最小值根据钢号确定。
[0015]进一步的，步骤(3)中碳钢增碳量为标准碳含量的0.02％～0.04％，高碳钢增碳量为标准碳含量的0.07％～0.08％。
[0016]进一步的，步骤(3)中脱气通过高温高压蒸汽喷射所形成的负压，使真空罐内形成远低于大气的压力，在67Pa以下，保持25～35min，再通过罐内钢包底吹氩使钢包内钢水上下流动，最终把钢液中的H、N、O脱除。
[0017]进一步的，步骤(4)中无碳保护渣的加入量为0.9～1.1kg/t；同时添加发热剂1.1～1.5kg/t。
[0018]进一步的，步骤(4)中无碳保护渣以15％～20％的SiO2、45％～55％的CaO和20％～30％的Al2O3为基料，总量为2％～10％的碱土氧化物(Na2O、Li2O、K2O)和氟化物(CaF2、NaF)为助熔剂；含量≤1％的固定碳为骨架。
[0019]进一步的，步骤(5)中钢锭模为单边锥度为2.0％的钢锭模。
[0020]进一步的，步骤(6)包括：
[0021]a.钢锭模外侧架设环形风冷装置；
[0022]b.钢液浇铸完成后立即通风进行风冷，根据钢锭的大小控制通风时间为4～6h；
[0023]c.风冷结束后，拆除环形风冷装置，进行模冷，利用钢锭内部预热消除应力。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025](1)本专利技术通过浇铸工艺、辅料添加和环形风冷装置的设计有效地降低了大型铸件中碳元素偏析的问题。
[0026](2)钢液浇铸温度较现有的浇铸温度降低了5～8℃，降低浇铸温度减小了液态钢水的液态收缩；有助于铸件可以更快的降温至凝固点以下，减少偏析现象的发生。
[0027](3)无碳保护渣和发热剂的添加减缓了钢液的固态收缩时间，对高碳钢固液转变时产生的较大收缩提供钢液补充。
[0028](4)环形风冷装置的设计实现浇铸顺序凝固，同时加快冷却减缓碳元素和合金元素的扩散，从而减轻了大型钢锭的偏析。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是环形风冷装置的剖面图。
[0031]图2是钢锭模碳含量测量的取点图。
[0032]图中，1
‑
钢锭模，2
‑
底座，3
‑
浇道，4
‑
中注管，5
‑
环形风冷装置。
具体实施方式
[0033]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实
施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0034]实施例1
[0035]一种中碳钢35#钢锭的浇铸方法，具体包括以下步骤：
[0036](1)对精炼后的钢液进行碳元素控制，根据钢号为35#，确定碳含量的范围为0.32％～0.39％；控制钢液中的标准碳含量为(0.39％～0.32％)/4+0.32％＝0.355％；
[0037](2)将碳含量合格的钢液转移至钢包中；
[0038](3)通过高温高压蒸汽喷射所形成的负压，使真空罐内形成远低于大气的压力，在60Pa保持35min，再通过罐内钢包底吹氩使钢包内钢水上下流动，最终把钢液中的H、N、O脱除，完成对钢包中钢液的脱气处理，脱气后软吹5min，之后向钢包中的上部钢水中加入碳线，进行增碳，增碳量为标准碳含量的0.2％；
[0039](4)向钢包中加入，无碳保护渣的加入量为0.9kg/t，同时添加发热剂1.2kg/t；无碳保护渣包括20％的SiO2、55％的CaO、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对精炼后的钢液进行碳元素控制，根据钢号控制碳元素含量为标准碳含量；(2)将碳含量合格的钢液转移至钢包中；(3)将钢包中的钢液进行脱气处理，脱气后软吹5min，之后向钢包中的上部钢水中加入碳线，进行增碳；(4)向钢包中加入无碳保护渣，无碳保护渣中的固定碳≤2％；(5)采用底部浇铸法将步骤(4)的钢液向钢锭模中进行浇铸，浇铸温度为1515～1525℃；(6)浇铸完成之后，采用环形圈风冷，对钢锭模进行降温处理。2.如权利要求1所述的一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法，其特征在于，步骤(1)中的标准碳含量＝(碳含量最大值
‑
碳含量最小值)/4+碳含量的最小值；碳含量的最大值和最小值根据钢号确定。3.如权利要求1所述的一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法，其特征在于，步骤(3)中碳钢增碳量为标准碳含量的0.02％～0.04％，高碳钢增碳量为标准碳含量的0.07％～0.08％。4.如权利要求1所述的一种降低大型铸件中碳元素偏析的浇铸方法，其特征在于，步骤(3)中脱气通过高温高压蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴英超，王传刚，刘剑辉，朱伟华，和法波，王晓民，常福华，
申请(专利权)人：山东宝鼎重工实业有限公司，
类型：发明
国别省市：