通过加快底部、侧壁冷却获得低偏析大型钢锭的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种通过加快底部、侧壁冷却获得低偏析大型钢锭的装置，涉及各种级别大型钢锭的制造过程，适用于碳钢和合金钢锭各种成分的偏析控制，可以用于真空浇注和非真空浇注钢锭的铸造过程，控制宏观偏析和减轻微观偏析。本实用新型专利技术的钢锭模设置于底盘上，在钢锭模侧壁中下部和底盘中布置通气管道。本实用新型专利技术设计了大型钢锭底盘和锭模侧壁通压缩空气的冷却系统，大大提高了大型钢锭的冷却速度，有效地抑制了大型钢锭的各种偏析，解决目前大型钢锭偏析严重，生产效率低下的问题；根据大型钢锭吨位，确定不同的大型钢锭底盘、侧壁通气的时间及流量，保证大型钢锭偏析得到抑制的同时，不产生其它铸造缺陷。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种通过加快底部、侧壁冷却获得低偏析大型钢锭的装置，涉 及各种级别大型钢锭的制造过程，适用于碳钢和合金钢锭各种成分的偏析控制， 可以用于真空浇注和非真空浇注钢锭的铸造过程，控制宏观偏析和减轻微观偏析。
技术介绍
近年来随着电力、冶金、石化、航天、造船等工业设备继续向整体化和大型化方向发展，对大锻件的需求量越来越大，因itkx寸大型钢锭的等级要求也越来越 高。大型钢锭的凝固过程非常漫长，从几十小时到上百小时不等，溶质再分配充 分，使钢锭不同区域化学成分不均匀，形成宏观偏析和微观偏析。成分偏析严重 影响钢锭质量，甚至导致钢锭报废。钢锭偏析问题已经成为影响大型锻件质量的 关键。大型钢锭的偏析问题倍受科研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，但是在偏析控制措施方面进展缓慢，几乎没有一项有效的措 施可以来抑制宏观偏析。重型企业曾经采用多包合浇的方法，来抑制偏析，但由 于钢水在锭模中迅速混合，抑制偏析的效果非常有限。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种通过加快底部、侧壁冷却获得低偏析大型钢锭的装置，解决目前大型钢锭偏析严重，生产效率低下的问题；根据大型钢锭吨 位，确定不同的大型钢锭底盘、侧壁通气的时间及流量，保证大型钢锭偏析得到 抑制的同时，不产生其它缺陷。 本技术的技术方案是一种通过加快底部、侧壁冷却获得低偏析大型钢锭的装置，钢锭模设置于底 盘上，在钢锭模顶幢中下部和底盘中布置通气管道。所述的通过加快底部、侧壁冷却获得低偏析大型钢锭的装置，钢锭模顶部设 置保温冒口，保温冒口外侧设置保温绝热板，保温绝热板外侧设置冒口套。所述的通过加快底部、侧壁冷却获得低偏析大型钢锭的装置，保温冒口顶部 放有发热剂和保温覆盖剂。采用本技术获得低偏析大型钢锭的制造方法，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) 在钢锭模中下部及钢锭模底盘中预铸通气管道；6) 钢锭浇注结束后底盘即可开始通压縮空气，1 6小时后钢锭模侧壁方可通压縮空气。本技术所用材料的化学成分中，按重量百分比计，C:0.01 0.75%， S 、 P:《0.030%。本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，材料为优质耐火桐料高铝砖、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 3:1。本技术采用冒口加发热齐诉口保温覆盖剂；钢锭模预热温度为50 200°C。 本技术在钢锭模侧壁中下部和底盘中布置管道，管道直径依据钢働屯位来确定，内径范围30 200mm。本技术在钢锭底部凝固层厚度达到150mm以上厚度时，侧壁开始通压縮空气。本技术中，压縮空气开始时通气量要小，而后逐渐加大流量，压縮空气 的流量在3 10kg/s范围内变化，压縮空气的压力为5 8个大气压。 本技术中，大型钢锭是指100 600吨的钢锭。 本技术中，计算机模拟使用的软件为ProCast。本技术具有如下有益效果1.本技术工艺设计合理，通过改变大型钢锭外部换热条件，采用了在大 型钢锭底盘和侧壁通压縮空气的方法，大大提高了大型钢锭的冷却速度，能够显 著縮短钢锭的凝固时间，縮短脱模时间，提高钢锭的生产效率，从而提高大型铸锻件的产量。2. 本技术设计合理的通气系统，压縮空气可m钢,誠盘，钢锭模侧壁 进行冷却，系统简单，安全性高，可操作性强，企业容易实现。3. 采用本技术，钢锭的凝固时间大为缩短，对大型钢锭的各种宏观偏析，尤其魏严重影响钢锭质量的"A"型偏析有明显的抑制作用。4. 本技术适用于各种材质的大型钢锭的制造。利用本技术生产的大 型钢锭具有偏析低、组织激密、成本低、周期短的特点，很容易得到广大研究机 构和工厂认可， 一旦,泛采用，可大幅度提高大型钢锭生产效率，提高钢锭质 量，带来几十到几百个亿的效益。5. 本技术3Iil^关键工艺参数的设计，保证了在提高大型钢锭生产率， 抑制钢锭偏析的同时没有其它铸造缺陷产生。附图说明图l大型钢锭模装配示意图；图中l钢,定丰莫；2钢牵定；3^^温冒口； 4^^温纟色热板；5冒口套；6发热齐U; 7 {^温覆盖剂；8底盘；9通气管道。具條駄式本技术一种舰加鹏部、侧壁7糊获得低偏析大型钢锭的體如下 1、本实用新M^用高品质保温冒口使钢锭顶部钢水保持高温，有利于保辦冈锭顶§ ^，使冒口金属舰钢锭本体进行补縮，避免縮孔疏松产生，保温冒口高度由计算机模拟软件计算后得到。图1为大型钢锭模装配示意图，组件包括钢锭模l、钢锭2、保温冒口3、保 温绝热板4、冒口套5、发热剂6、保温a^剂7、底盘8、通气管道9等，钢锭 模1设置于底盘8上，钢锭模1顶部设置保温冒口 3，保温冒口 3外侧设置保温 绝热板4，保温绝热板4外侧设置冒口套5，钢锭模l内的空腔形成钢锭2，保温 冒口 3顶部放有发热剂6、保温覆盖剂7，在钢锭模1侦幢中下部和底盘8中布置 通气管道9，通气管道9的管道直径依据钢锭吨位来确定，内径范围30 200mm。3、 大型钢锭由于凝固时间长，钢锭底部在凝固层厚度达到一定厚度后，热阻 在钢锭已凝固的部位，如果侧壁通气加强冷却时间过早，可能会导致钢锭侧壁冷 却过快，增加钢锭中心疏松产生的趋势。4、 本技术是从大型钢锭宏观偏析产生的机理出发，基于钢锭的凝固时间和凝固〗i^^对宏观偏析的产生有着重要的影响，ffl31加强大型钢锭与外部环境的 换热剝牛，缩短大型钢锭的凝固时间，强化凝固jl,，从而达到抑制大型钢锭偏 析的目的。以下结合附图及实施例详述本技术。实施例1如图1所示，钢锭模材料为灰口織HT150,钢锭模预掛鹏为100°C,冒 口采用保温冒口，冒口锥度为15.6%，钢锭高径比为1:1;浇注金属液重量130吨， 浇注时间25min，真空浇注，浇注温度为1580°C，本技术所采用的钢种是 H13，按重量百分比计，其化学成分C: 0.32 0.45°/。， Si: 0.80 1.20%， Mn: 0.20 0.50% ， Cr: 4.75 5.50%, Mo: 1.10 1.75%， V: 0.80 1.20 %, S ,P: <0.030%， Fe余 量。浇注完毕后，于冒口上方填充发热剂和保温覆盖剂；钢锭浇注结束后底盘即 可开始通压缩空气，2 3小时后，钢锭模侧壁方可开始通压縮空气。本实施例中，压縮空气开始日寸通气量要小，而后逐渐加大流量，压縮空气的 流量在3 8kg/s范围内变化，压缩空气的压力为6个大气压。采用如下工艺(l)采用顶注式浇注，浇注之前抽真空，减少二次氧化。(2) 同时使用保温冒口和发热齐吸保温覆盖剂，尽量 >钢锭縮孔、疏松，陷。(3) 钢锭浇注结束后底盘即可开始通压缩空气，2 3小时后，钢锭模侧壁方可开始通 压縮空气。钢锭凝固时间由原来的34小时^1>到30小时，生产率提高了12%。但;W 过模拟可以看出，底盘与钢锭模侧壁通气后，显著本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过加快底部、侧壁冷却获得低偏析大型钢锭的装置，其特征在于：钢锭模（１）设置于底盘（８）上，在钢锭模（１）侧壁中下部和底盘（８）中布置通气管道（９）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：桑宝光，李殿中，夏立军，康秀红，陈露贵，傅排先，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]