中型特殊钢钢锭模制造技术

中型特殊钢钢锭模，包括分体式的钢锭模锭身（２）、帽口（１），帽口（１）与锭身（２）尺寸匹配，锭身２内腔纵截面呈“上大下小”等腰梯形、横截面呈正方形、底部呈圆弧形球冠状，其特征在于：钢锭模容积与单重３～５吨的钢锭尺寸匹配；在钢锭模锭身（２）设计中，适当增加常规设计理论所规定的２．５～３．０的高宽比，高宽比＝２Ｈ÷（Ｂ１＋Ｂ２）＝３．０～４．０，Ｂ１、Ｂ２分别是钢锭模锭身（２）内腔的“等腰梯形纵截面”上、下边长，Ｈ是等腰梯形的高度；钢锭模锭身（２）内腔的上口尺寸Ｂ１＝５５０ｍｍ～６００ｍｍ；钢锭模锥度α＝（Ｂ１－Ｂ２）÷Ｈ÷２＝２．７～３．３％；钢锭模模壁１００～１２０ｍｍ；帽容比是１１％～１２％。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冶金行业特殊钢的模铸生产，尤其是指用于特殊钢模铸的钢锭模。
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(钢液浇铸成钢锭)和连铸(钢液浇铸成连铸坯)两种方式。钢锭模是模铸的必备装置(或设备)，包括钢锭模下部的锭身2、与锭身2上口尺寸匹配的帽口1；锭身2与帽口1可以合体(主要是普通钢钢锭模，有些甚至没有帽口1)，也可以分体，特殊钢钢锭模都是分体的。从钢锭的重量来看，钢锭模可分为小型钢锭模(钢锭单重一般＜3吨)、中型钢锭模(钢锭单重一般在3~5吨)、大型钢锭模(锻造生产用钢锭，钢锭单重一般在5吨以上)；从用途来看，钢锭模可分为普通钢钢锭模、特殊钢(用于模具钢、轴承钢、不锈钢、合金结构钢等)钢锭模、特种钢(用于高温合金等)钢锭模。采用电炉技术冶炼的模具钢、轴承钢、不锈钢、合金结构钢等特殊钢产品，钢液模铸的质量要求高，对钢锭偏析、铸态组织、夹杂物等要求苛刻，故钢液模铸时基本上采用下注法钢液从钢包底部的水口浇入中注管，再从中注管底部经流钢砖流入钢锭模锭身2底部，最后从钢锭模锭身2底部上升进入钢锭模全部直至注满钢锭模上部的帽口1，钢液在钢锭模内冷却凝固成钢锭。钢锭模的结构大小、形状的设计直接影响模铸钢液的凝固条件以及钢锭的质量和成坯率(钢铁制造成本)。长期以来，用于钢铁冶炼的电炉炉容量(出钢量)一般在10～40吨以下，为兼顾特殊钢钢锭的质量和成坯率，用于钢液模铸的特殊钢钢锭模多采用小型钢锭模(钢锭单重一般＜3吨)，小型钢锭模的设计和应用也在长期的生产实践中趋于合理钢锭模横截面呈正方形，纵截面是一个上大下小的等腰梯形，钢锭锥度＝(B1-B2)÷2÷H＝3.0～3.5％(锥度太大，初轧机轧制钢锭开坯困难；锥度太小，影响钢液在钢锭模中的凝固过程，影响钢锭质量)，B1、B2分别是等腰梯形的上、下边长，H是等腰梯形的高度，高宽比＝2H÷(B1+B2)＝2.5～3.0(高宽比太大，钢锭模内的钢液表面静压力较大，钢液内的有害气体、夹杂物上浮困难，不利于排除，影响钢锭质量；高宽比太小，钢锭模横截面较大，在钢液凝固过程中，由于选分结晶的作用，会造成成分偏析、铸态组织不够致密、夹杂物聚集等现象，影响钢锭质量和成坯率)，帽容比(钢锭模上部的帽口1部分的钢液容积÷钢锭模锭身2部分的钢液容积)是11％～12％(帽容比太大，钢锭成坯率较低，生产成本上升；帽容比太小，钢锭头部的保温条件较差，易产生缩孔、疏松等钢锭铸态组织不够致密的质量问题)。小型特殊钢钢锭模的优点是由于锭型小，钢液凝固速度较快，结晶过程中所形成的偏析减小、铸态组织致密、夹杂物聚集程度轻，钢锭的质量稳定，成坯率较高，达到86~87％的水平。不足之处在于随着冶炼技术的进步，电炉炼钢技术的发展使电炉炉容量(出钢量)增大、功率加大，生产节奏加快，一方面，小型钢锭模造成同一炉钢水浇铸支数过多，生产准备繁琐，占用较多的浇铸平板和较大的生产场地，浇铸过程长，浇铸后期温度偏低，不利于钢锭质量，与炼钢技术的发展趋势不相适应；另一方面，由于钢锭模锭型较小，单支钢锭重量也较轻，降低了轧机的生产能力，同时，造成钢锭横截面尺寸较小，不能满足压缩比，限制了一火成材(直接由初轧机生产，而不再经过热轧机，钢材制造成本大幅下降)大圆钢产品的开发，无法满足大规格特殊钢产品的市场要求。目前，虽然有一些中大型钢锭模在模铸中应用，但是仅限于普通钢的钢液模铸或锻造开坯成材用。中大型特殊钢钢锭模(尤其是≥3.5吨)几乎没有(国内抚顺、北满、大冶等特钢企业都没有用于初轧机开坯生产的单重≥3.5吨的特殊钢钢锭模)，主要原因在于钢锭模锭型增大以后，钢锭模横截面也相应放大，钢锭模内的钢液凝固时间长，由于选分结晶的作用，结晶过程中更容易形成严重的偏析，以及产生缩孔、疏松、夹杂物聚集等质量问题，为保证钢锭的偏析、缩孔、疏松、夹杂物等冶金质量满足技术要求，根据常规的钢锭模设计理论和经验，中大型钢锭模须采用大的帽容比，一般达13％～15％(钢锭单重2～3吨的钢锭模帽容比是11％～12％，钢锭单重≥3吨的钢锭模帽容比是13％～15％，钢锭单重10吨以上钢锭模的帽容比甚至超过15％)，这虽然能保证钢锭质量，但是钢锭初轧机开坯成坯率却因钢锭帽容比过大而下降2％以上，造成特殊钢产品生产成本大大上升。
技术实现思路
本技术设计一种中型特殊钢钢锭模，它是对常规特殊钢钢锭模设计理论(或经验)的改进，适当增加钢锭模锭身2的高宽比，控制钢锭模横截面尺寸的放大程度，在保持小型钢锭的偏析小、铸态组织致密、夹杂物聚集程度轻等优异冶金质量的同时，降低了中大型特殊钢钢锭模设计理论(或经验)所需要的帽容比(13％～15％)，达到小型特殊钢钢锭的帽容比(11％～12％)水平，使钢锭成坯率保持86～87％的较高水平。本技术提供的中型特殊钢钢锭模，包括分体式的钢锭模锭身2、帽口1，帽口1与锭身2尺寸匹配，锭身2内腔纵截面呈“上大下小”等腰梯形、横截面呈正方形、底部呈圆弧形球冠状，其特征是钢锭模容积与单重3～5吨的钢锭尺寸匹配；在钢锭模锭身2设计中，适当增加常规设计理论(或经验)所规定的2.5～3.0的高宽比，高宽比＝2H÷(B1+B2)＝3.0～4.0(高宽比≥3.0，钢锭模内的钢液表面静压力较大，钢液内的有害气体、夹杂物上浮虽然有一定程度的困难，但是，随着现代炼钢工业设备、技术的发展进步，尤其是真空冶炼炉等技术的使用，钢液内有害气体、夹杂物大大减少，少量的有害气体、夹杂物仍然能够上浮到钢锭模帽口1，基本不影响钢锭质量；高宽比≥4.0，钢锭模内的钢液表面静压力很大，钢液内的有害气体、夹杂物不能上浮，排除困难，影响钢锭质量；高宽比太小，钢锭模横截面较大，在钢液凝固过程中，由于选分结晶的作用，会造成成分偏析、铸态组织不够致密、夹杂物聚集等现象，影响钢锭质量和成坯率)，使锭型横截面尺寸减小，从而缩短钢液凝固时间，使钢锭具有偏析小、铸态组织致密、夹杂物聚集程度轻的特点，B1、B2分别是钢锭模锭身2内腔的“等腰梯形纵截面”上、下边长，H是等腰梯形的高度；钢锭模锭身2内腔的上口尺寸B1＝550mm～600mm(B1太大，引起帽口1的下口尺寸太大，在帽容比不变的情况下，造成帽口1高度较小，影响钢锭头部的保温，易产生缩孔、疏松等钢锭质量问题；B1太小，为保证钢锭模容积与单重3～5吨钢锭的匹配，必须增加H的高度，使钢锭模内的钢液表面静压力很大，不利于钢液内有害气体、夹杂物的上浮排除，影响钢锭质量)；钢锭锥度α＝(B1-B2)÷H÷2＝2.7～3.3％(锥度太大，一方面造成初轧机轧制钢锭开坯困难，另一方面造成B1较大，引起帽口1的下口尺寸太大，在帽容比不变的情况下，造成帽口1高度较小，影响钢锭头部的保温，易产生缩孔、疏松等钢锭质量问题；锥度太小，影响钢液在钢锭模中的凝固过程，影响钢锭质量)；钢锭模模壁100～120mm(保证其坚固耐用，并靠其冷却作用使钢锭的激冷层具有一定的厚度，以承受钢液的静压力而不致产生裂纹)；帽容比(钢锭模上部的帽口1部分的钢液容积÷钢锭模锭身2部分的钢液容积)是11％～12％(帽容比太大，钢锭成坯率较低，生产成本上升；帽容比太小，帽口1高度太小，钢锭头部的保温条件较差，易产生缩孔、疏松等钢锭质量问题)；上述结合构成本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

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