本发明专利技术公开了一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模及其应用，保障钢锭液芯顺次向上凝固，提高铸锭质量。本发明专利技术提供的钢锭模的断面呈矩形或圆形或多边形，从下至上设有独立的通水和通风的冷却槽，每层冷却槽在钢锭模背部设置隔板，隔板两侧分别固定外套管，连接各自的水、风管路换向阀。钢锭模的应用方法：控制水速为6～30m/s，水温1～80℃，通水时间0.1～20小时；风速为2～50m/s，风温10～1000℃，通风时间0.1～20小时。本发明专利技术采用强制冷却工艺可以将钢锭的结晶速度加快，缩短凝固时间，进而改善大型钢锭偏析程度，同时通过控制钢锭冷却强度由上至下逐渐增强，冷却时间由上至下逐渐增长，保证钢锭由下至上顺次凝固，进而可以有效减轻钢锭疏松、提高致密度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金工业生产工艺设备及其应用，尤其是一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模及其应用。
技术介绍
随着国民经济的发展，一些重型设备、军用装备需要越来越多的特厚钢板，比如海洋石油平台、航空母舰装甲板、60万千瓦汽轮发电机汽包、大型水电站闸门、原子能发电站外壳等。这些板类件不仅趋于大重量、超厚度，而且对疏松、缩孔、偏析等内部缺陷，以及裂纹、翻皮、结疤等外部缺陷的要求极为严格。目前国内这些大型装备制造业所需的大型钢构件仍依靠进口，急待自主研发优质大型钢锭，以满足对大型板类的要求。高温钢液浇注成型主要有两种方式模铸和连铸。连铸不能满足大型特厚钢板大重量、超厚度，以及对钢锭内外部质量极为严格的要求。而传统模铸生产通常采用铸铁模加保温帽的下注法，钢锭的凝固过程是靠钢液通过模壁向外自然散热来实现的。大钢锭断面尺寸中心与表面的距离远，散热阻力大，所以钢锭的凝固过程越靠近芯部结晶速度越低，选分结晶作用突出、偏析严重；另外传统模铸工艺生产大型钢锭必须将帽口设计大一些，降低了成材率，增加了成本；而且大锭型内部更易产生疏松和缩孔缺陷，因此传统模铸工艺很难生产优质大型钢锭。目前中国最大的模铸扁钢锭单重达到了 40t，而且这种锭型对于成材有探伤要求的特厚规格(大于200mm)很难满足。发达国家通常采用定向凝固工艺生产大型坯料。该工艺通过绝热或发热材料来抑制从侧壁和顶部散热，在底部强制冷却保证凝固前沿从底部向上单向推进，使钢液从底面向上结晶，使最终凝固区移至上部。彻底克服了传统模铸工艺中的“内部缺陷和偏析”问题。但是成坯后坯料表面清理量大，特别在上表面，由于最终凝固形成的碟形和偏析区造成该面清理量非常巨大，而且清理工作也十分困难，能源及金属消耗很大，原料加工成本非常高，成材率低。采用电渣重熔技术生产大型板材原料需要2次熔化，生产成本极高，只能用于生产极特殊品种。实现钢锭顺序凝固的方式可以生产优质钢锭，相关的公开专利文献有“一种实现钢锭顺序凝固的风冷装置”，公开(公告)号CN101797638A，提出一种风冷装置来实现大型锻造用钢锭的顺序凝固。该风冷装置是由平行放置的多组环形风管组成的冷却系统，环绕于钢锭模外侧中下部，风管内侧均匀设有多个喷风孔或喷嘴，每个风管各自单独设有压缩空气进气管和用于调节通气量的阀门。当浇注完成后，各风管随钢锭凝固进程自下而上对钢锭模表面进行通风冷却，可实现钢锭的顺序凝固，可以减轻钢锭芯部疏松，提高致密度，改善偏析程度，从而可获得高质量钢锭。但是这种风冷装置的强制冷却效果与水冷相比较差，在钢锭模外部进行较弱的风冷，改善钢锭质量的效果不显著。采用钢锭模内部采用水冷方式可以生产高质量的钢锭，相关的公开专利文献有“深、扁、长形水冷钢锭铜模”，公开(公告)号CN101797638A，在具有深、扁、长形的紫铜内腔背面挖一水路槽和一密封槽，在内腔两面各固定一个外水套组成的钢锭模。其被浇铸钢锭的中心距离，距紫铜腔内腔距离小，热传导快，虽然钢水不断倒入但被四周流动冷却水冷却，因此钢水冷却快，结晶好，而且钢水表面氧化小，收得率可高达98%。但是该钢锭没有采用分层冷却，钢锭采用同一种冷却强度，不能实现钢锭从下至上顺序凝固。
技术实现思路
本专利技术提供了一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模及其应用，旨在通过控制钢锭自下而上的强制冷却强度及强制冷却时间，在加快钢锭的凝固速 度的同时保障钢锭液芯顺次向上凝固，进而可以同时减少钢锭的偏析与疏松缺陷，提高铸锭质量。本专利技术提供的一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模其结构如下钢锭模的断面呈矩形或圆形或多边形，钢锭模的材质包括铸铁或铜等导热良好的金属，钢锭模从下至上设有2 1000个独立的通水和通风的冷却槽，每层冷却槽在钢锭模背部设置隔板，隔板两侧分别固定外套管，连接各自的水、风管路换向阀，实现一端进水和风、一端出水和风。本专利技术提供的一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模的应用方法如下控制水速为6 30m/s，水温I 80°C，通水时间O. Γ20小时；风速为2 50m/s，风温1(T1000°C，通风时间O. Γ20小时。通过控制不同水、风冷却槽内通入水和风的温度和时间，来实现钢锭不同高度的不同强制冷却强度及时间，保证从下至上各层通水、通风温度逐渐升高，通水、通风量逐渐减小及通水、通风时间逐渐减小的方式，来实现冷却强度由下至上逐渐减轻，使钢锭液芯下部先于上部凝固，进而保证钢锭内部补缩通道畅通，减轻钢锭内部疏松程度、避免缩孔发生。本专利技术与现有技术相比其显著的有益效果体现在采用强制冷却工艺可以将钢锭的结晶速度加快，缩短凝固时间，进而改善大型钢锭偏析程度，同时通过控制钢锭冷却强度由上至下逐渐增强，冷却时间由上至下逐渐增长，保证钢锭由下至上顺次凝固，进而可以有效减轻钢淀疏松、提闻致密度。本专利技术能够应用于闻质量钢淀的生广，提闻广品质量，提闻成材率，增加生产效率，同时该方法生产成本低,产品可广泛用于军工、造船、核电站建立等行业，具有广阔的应用前景。附图说明图I是一种实现钢锭顺序凝固的两层圆形断面的水、风冷钢锭模竖直剖面。图2是一种实现钢锭顺序凝固的两层圆形断面的水、风冷钢锭模水平剖面。图3是一种实现钢锭顺序凝固的六层矩形断面的水、风冷钢锭模竖直剖面。图4是一种实现钢锭顺序凝固的六层矩形断面的水、风冷钢锭模水平剖面。具体实施例方式下面结合附图用实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例I如图I、图2所示，一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模其结构如下钢锭模4断面为圆形，钢锭模内腔尺寸为(tp70nim'..tp60mm) x丨OOmni采用两层水、风冷却槽1，水、风冷却槽至钢锭模内侧的距离为5mm ;至钢锭模外侧的距离为5mm，水、风冷却槽的高度为40mm，水、风冷却槽的宽度为5mm，两层水、风冷却槽之间的距离为l(T20mm。按冷却的需要从各层的进水、风管2通入水或风，由出水、风管3流出。一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模的应用方法如下所述的两层水、风冷却槽，上层冷却槽通风，风速为5m/s，风温20°C，通风时间I小时，下层冷却槽通水，水速为10m/s，水温20°C，通水时间I小时。 该实施方案是通过控制不同层的冷却强度，进而实现钢锭下部的凝固速度比上部的凝固速度快，实现钢锭顺序凝固。实施例2如图3、图4所示，一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模其结构如下钢锭模4断面为长方形，钢锭模内腔尺寸为(200mnTl80mm) X(100mnT90mm) X 270mm,采用六层水、风冷却槽,水、风冷却槽至钢锭模内侧的距离为IOmm,至钢锭模外侧的距离为10mm，水、风冷却槽的高度为30mm，水、风冷却槽的宽度为10mm，两层水、风冷却槽之间的距离为l(T30mm。每层由各自的进水、风管2通入水或风，再由出水、风管3流出。一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模的应用方法如下所述六层水、风冷却槽，各层先通水，再通风，各层通风和通水的时间总和为2小时，最上层通水时间为10分钟，通风时间为110分钟，以下各层通水时间依次增加20分钟，通风时间相应减少20分钟，最下层通水时间为110分钟，通风时间为10分钟。该实施方案是通过控制不同层的强制冷却时间，进而实现钢锭下部的凝固速度比上部的凝固速度快，实现钢锭顺序凝固本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模，其特征在于该钢锭模的结构如下：钢锭模的断面呈矩形或圆形或多边形，钢锭模的材质包括铸铁或铜等导热良好的金属，钢锭模从下至上设有2～1000个独立的通水和通风的冷却槽，每层冷却槽在钢锭模背部设置隔板，隔板两侧分别固定外套管，连接各自的水、风管路换向阀。
【技术特征摘要】
1.一种实现钢锭顺序凝固的水、风冷钢锭模，其特征在于该钢锭模的结构如下 钢锭模的断面呈矩形或圆形或多边形，钢锭模的材质包括铸铁或铜等导热良好的金属，钢锭模从下至上设有2 1000个独立的通水和通风的冷却槽，每层冷却槽在钢锭模背部设置隔板，隔板两侧分别固定外套管，连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾新港，吕楠，李珺，李胜利，王宁，陶军，侯忠霖，沙明红，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：
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