改善模铸中碳结构钢碳偏析的方法技术

改善模铸中碳结构钢碳偏析的方法，采用下注法钢液模铸，将炼钢炉→真空精炼炉熔炼出的合格钢液浇铸成钢锭，其特征是：钢液浇铸时，在钢液上升至钢锭模帽口部位，钢液面升高到（０．６～０．９）Ｈ时，Ｈ是钢锭模帽口高度，向钢锭模内的钢液面加入热值量≥６０００ＫＪ／Ｋｇ的铝硅碳复合发热剂，发热剂加入时均匀铺盖在整个帽口面，改变钢锭头部Ｖ型偏析区，并使之上移。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金行业结构钢的浇铸工艺方法，尤其是指模铸中碳结构钢的浇铸工艺方法。
技术介绍
金属钢液的浇铸是冶金行业的必备流程。钢液浇铸分模铸和连铸两种方式钢液连铸金属收得率高，连铸坯铸造过程中钢液凝固速度快，故钢坯成分偏析程度小，但是厂房、设备要求高，投资大；虽然钢液模铸的金属收得率较低，模铸钢锭帽口部位成分偏析程度大于钢液连铸，但是厂房、设备要求低，故具有投资小的优点，另外部分钢种(尤其是特殊钢，如汽车用钢、高级轴承钢等)不适应钢液连铸。因此，尽管连铸工艺发展如此迅猛，但是，模铸仍然是钢铁冶金行业生产特殊钢时，钢液浇铸流程的常用方式。特殊钢的钢液模铸大多采用下注法钢液从钢包底部的水口浇入中注管，再从中注管底部经钢流砖流入钢锭模底部，最后从钢锭模底部进入钢锭模全部直至帽口。采用模铸浇铸钢液，钢锭帽口部位的V型成分偏析区不可避免，并且直接影响成品钢材的质量。中碳结构钢在钢液模铸过程中，浇铸前钢液的均匀程度、浇铸温度等工艺因素，将直接影响钢锭局部成分的均匀性和成分偏析程度，另外，钢锭模帽口部位的保温材料性能，也直接影响钢锭头部热中心位置、成分过冷程度及结晶前沿的推进形式，钢锭头部的碳元素成分偏析程度。钢锭(钢材)的成分偏析，尤其是碳元素的成分偏析，对钢材用户有重大影响加工困难、次品率上升、生产成本上升，严重时，影响产品质量、使用寿命。目前，对于49MnVS3、NQT90等中碳合金结构钢，国内外尚无关于“同一横截面上的成分偏析(含碳偏析)”的专门技术标准，只有熔炼成分与成品成分允许偏差的相关标准，通常认为应满足在钢材的同一横截面上，紧靠黑皮处(边缘)与中心碳读数差≤标准成分值的20％，钻样用钻头直径∮12，化学分析采用红外分析仪。但是，随着社会发展的需要，相关产品(与钢铁材料有关)的高质量要求，用户对成品钢材的“碳偏析”技术要求也日益苛刻，如用于制造轿车(汽车)曲轴的49MnVS3、NQT90中碳合金结构钢，上海大众VW标准规定的检验规范是在钢材的同一横截面上，紧靠黑皮处(边缘)与中心偏析差≤标准成分值的10％(49MnVS3钢的标准碳含量是0.49％，碳读数差≤0.05％)，钻样用钻头直径∮6，化学分析采用红外分析仪。故模铸钢锭的头部碳偏析问题，一直是全国各特殊钢厂关注的问题。从上世纪80年代，各特殊钢厂通过采用低碳保护渣、提高帽容比、增加钢锭模高宽比等措施，使头部碳偏析问题有所改善，但是，这些技术手段并不能达到“钢材横截面中心与边缘碳偏析绝对差≤标准成分值的10％”的高标准，也未见国内外关于“大规格成品材、应用小规格钻头(钻头直径∮6)取样、红外分析手段检验、尤其是钢材横截面中心与边缘碳偏析差≤标准成分值的10％”的技术文献报道。
技术实现思路
本专利技术开发一种，在钢锭模铸时，采用“向钢锭帽口内加入发热剂的方式”代替传统的“向钢锭帽口内加入保温剂(保温材料，如碳化稻壳)的方式”，改善钢锭模帽口部位的保温条件，使钢锭头部的凝固条件和结晶前沿推进形式发生变化，改善头部的碳偏析程度，解决了模铸中碳结构钢的头部碳偏析问题，满足用户要求和市场需要。本专利技术提供的，采用下注法钢液模铸，将炼钢炉→真空精炼炉熔炼出的合格钢液浇铸成钢锭，其特征是钢液浇铸时，在钢液上升至钢锭模帽口部位，钢液面升高到(0.6～0.9)H时(发热剂加入过早，帽口部位钢液温度还比较高，发热剂热利用率不好，且对钢液成分有较大影响；加入过晚，液面温度过低，钢液流动性较差，甚至出现凝壳，这时发热剂的热利用率也会下降。)，H是钢锭模帽口高度，向钢锭模内的钢液面加入热值量≥6000KJ/Kg(热值量太小，帽口部位的钢液面保温效果影响不大，钢锭的碳偏析程度改善不佳)的铝硅碳复合发热剂，发热剂加入时均匀铺盖在整个帽口面(提高热利用率)，以改善帽口部位的保温条件，影响钢液凝固条件和结晶前沿推进形式，改变头部V型偏析区(保温帽中钢液温度保持愈大，V型偏析的发展就愈小)，并使之上移，改善模铸钢锭的碳偏析程度。熔炼浇铸前，真空精炼炉对钢液进行脱气处理时，应避免加铁合金和升温操作(可能造成浇铸时钢液成分不均匀现象)，若需增碳，镇静时间大于10分钟方可浇铸；浇铸过热度35～45℃；以减轻钢液的碳成分偏析(碳偏析)程度。铝硅碳复合发热剂的加入量是3～4千克/吨钢。加入量太少，帽口部位的钢液面热损失量较大，达不到改变V型偏析区和改善碳偏析程度的目的；加入量太多，发热剂过剩浪费，生产成本上升。和现有技术相比，本专利技术具有下列优点1.冶炼浇铸工艺可操作性强；2.装备和工艺通用性强；3.模铸钢锭的碳偏析程度大大降低，冶金质量大大提高。具体实施方案某钢铁公司实施本专利技术专利，生产275炉中碳结构钢(148炉49MnVS3和127炉NQT90)，其工艺流程是20吨交流电弧炉熔炼-→18吨LF炉精炼-→2.3t钢锭模的下注法钢液模铸。其特征是(1)熔炼浇铸前，真空精炼炉对钢液进行脱气处理时，应避免加铁合金和升温操作，若需增碳，镇静时间10～15分钟方可浇铸；浇铸过热度35～45℃；(2)钢液浇铸时，在钢液上升至钢锭模帽口部位，钢液面升高到(0.6～0.9)H(H是钢锭模帽口高度)时，向钢锭模内的钢液面加入热值量6912KJ/Kg(该热值量数据是根据发热剂的化学成分含量估算得出的)的铝硅碳复合发热剂(铝适量、硅适量、碳含量9～13％)，发热剂加入时均匀铺盖在整个帽口面(提高热利用率)，改善帽口部位的保温条件，影响钢液凝固条件和结晶前沿推进形式，改变头部V型偏析区，并使之上移。发热剂加入量8千克/支锭(3.5千克/吨钢)，大大改善模铸钢锭的碳偏析程度。经本专利技术方法生产的49MnVS3和NQT90中碳合金结构钢，应用小规格钻头(钻头直径∮6)取样，经红外分析手段检验，在大规格成品材钢材(180方钢坯)的同一横截面上，紧靠黑皮处(边缘)与中心碳偏析差≤标准成分值的10％，完全满足上海大众规定的VW标准检验规范(见表一)，合格率100％。提高了产品质量，减少了报废率，取得了明显的经济效益。“碳偏析”技术指标检验情况表表一 权利要求1.，采用下注法钢液模铸，将炼钢炉→真空精炼炉熔炼出的合格钢液浇铸成钢锭，其特征是钢液浇铸时，在钢液上升至钢锭模帽口部位，钢液面升高到(0.6～0.9)H时，H是钢锭模帽口高度，向钢锭模内的钢液面加入热值量≥6000KJ/Kg的铝硅碳复合发热剂，发热剂加入时均匀铺盖在整个帽口面，改变钢锭头部V型偏析区，并使之上移。2.根据权利要求1所述的，其特征是熔炼浇铸前，真空精炼炉对钢液进行脱气处理后，应避免加铁合金和升温操作，若需增碳，镇静时间大于10分钟方可浇铸；浇铸过热度35～45℃。3.根据权利要求1或2所述的，其特征是铝硅碳复合发热剂的加入量是3～4千克/吨钢。全文摘要，用于冶金行业的模铸浇铸，其特征是(1)浇铸前，真空精炼钢液时，应避免加铁合金和升温操作，若需增碳，镇静时间≥10分钟；过热度35～45℃；(2)浇铸时，在钢液上升至钢锭模帽口部位时，向钢锭模帽口内均匀铺盖热值量≥6000KJ/Kg的铝硅碳复合发热剂，改善帽口部位的保温条件，改变头部V型偏析区，并使之上移；(3)发热剂的加入量是3.5Kg/吨钢。实施本专利技术专利，具有浇铸工艺简单、装备和工艺通用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟宁，包民伟，徐明华，陈中新，张瑞福，王治政，陈新建，
申请(专利权)人：宝钢集团上海五钢有限公司，
类型：发明
国别省市：