CN102166632B

CN102166632B - 一种大型钢锭的浇注方法

Info

Publication number: CN102166632B
Application number: CN 201110109400
Authority: CN
Inventors: 高建军; 王宝忠; 杨建春; 巴钧涛; 赵林; 李金良
Original assignee: Tianjin Heavy Equipment Engineering Research Co Ltd; China First Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Tianjin Heavy Equipment Engineering Research Co Ltd; China First Heavy Industries Co Ltd
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: CN102166632A

Abstract

本发明公开了一种 大型钢锭的浇注方法 ，属于 铸锭浇铸技术领域， 钢锭模上设置冒口，冒口外部安装加热烘烤装置，钢锭浇注的具体步骤为五步:第一次浇注，浇注温度1450-1500℃，浇注速度控制在3-7t/min；第二步：当凝固壳厚度达到350-450mm时，进行第二次补充浇注；第三步：进行第二次补充浇注，浇注温度1400-1600℃，浇注速度控制在3-7t/min；第四步：在第一次浇注结束后立即开始加热保温冒口外部，使冒口外表面温度达到400℃-600℃；第五步：钢水中碳（C）元素为次包比头包含量降低0.10%至0.12%，钢水中钼（Mo）元素含量随包次增加而降低0.04%至0.07%。

Description

一种大型钢锭的浇注方法

技术领域

本发明涉及一种大型钢锭的浇注方法，具体地说是一种大型钢锭浇注中抑制碳偏析和减少孔洞类缺陷的方法，属于铸锭浇铸技术领域。

背景技术

目前，大型钢锭特别是300吨以上级别碳钢和合金钢超大型钢锭生产中，工艺上采用多包一次性合浇的方法，即用一个中间包作为过渡容器，2至7包钢液连续浇入中间包，再由中间包浇入锭模中。由于钢液在锭模中凝固时选分结晶，元素偏析现象不可避免，且超大型钢锭横截面积较大，碳偏析量同钢锭截面直径呈线性增加关系，因此如何控制成分偏析，尤其碳偏析成为提高钢锭冶金质量的关键。另外，大型钢锭浇注后完全凝固所需时间长，采用一次性浇注完毕的方法，会使得钢锭上部保温冒口处的钢液向钢锭下部树枝状晶体组织间供应不足，从而导致钢锭缩孔疏松缺陷较深，甚至进入锭身部位。超大型钢锭的偏析和孔洞类缺陷一旦形成，在后续的锻造和热处理过程中很难消除，由此造成的损失单个钢锭就达到数百万元，有些材质甚至达到千万元，损失极大。因此，在最初工序，即炼钢浇注过程中消除和减轻此类缺陷尤为重要。

发明内容

为了克服上述技术上的不足，本发明的目的在于提供了一种能抑制碳偏析和减少孔洞类缺陷的大型钢锭的浇注方法，该浇注方法能有效控制大型钢锭碳、钼成分的偏析，有效降低钢锭孔洞类缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在浇注前，钢锭模上设置冒口，冒口内部绝热板采用耐高温硅酸钙绝热板，绝热板互相挤紧，其间隙小于1mm；工作层浇注面采用粘土砖砌筑；冒口外部安装加热烘烤装置，钢锭浇注的具体步骤为：

第一步:第一次浇注，浇注温度1450-1500℃，浇注速度控制在3-7 t/min；

第二步：在第一次浇注后数小时开始，用凝固壳厚度测量装置每隔数小时在冒口处进行探测，当凝固壳厚度达到350-450mm时，进行第二次补充浇注；

第三步：进行第二次补充浇注，浇注温度1400-1600℃，浇注速度控制在3-7t/min；

第四步：在第一次浇注结束后立即开始加热保温冒口外部，使冒口外表面温度达到400℃-600℃，至第二次开始补充浇注前撤出，当第二次补充浇注结束后，继续使用该加热烘烤装置使帽口外表面温度达400℃±600℃，加热至脱模规定的时间；

第五步：由于碳、钼等元素易在钢锭上部正偏析，因此多包合浇钢锭所用钢水中碳（C）、钼（Mo）元素含量采用不同配比，钢水中碳、钼元素含量随包次增加而依次降低；钢水中碳（C）元素为次包比头包含量降低0.10%至0.12%，钢水中钼（Mo）元素含量随包次增加而降低0.04%至0.07%；重量在300-600吨钢锭，多包合浇钢锭采用2至6包钢水合浇。

本发明抑制大型钢锭浇注中碳偏析和减少孔洞类缺陷的方法，其中：第一次浇注和第二次补充浇注采用钢液在电炉粗炼 + 钢包精炼炉精炼（真空脱气）+ 真空浇注的工艺流程；第一次浇注后1至5小时开始，用凝固壳厚度测量装置每隔1至3小时在冒口处进行探测，当凝固壳厚度达到350-450mm时停止探测；在第一次浇注结束后立即使用加热装置对帽口开始加热，加热帽口外表面温度至400℃-600℃；加热烘烤装置的型号为JR-100。

本发明的有益效果是：由于选分结晶和钢液对流造钢锭上部C、Mo等元素的正偏析，采取了大钢锭浇注所需的各包钢水采用不同的成分配比的方法，促使钢锭成分分布均匀；合理控制各包的浇注温度，消除由浇注温度不合适而引起钢锭表面裂纹、表面结痕等缺陷，最终得到锭身致密、成分均匀、表面质量良好的钢锭。

具体实施方式

本发明一种大型钢锭的浇注方法，在浇注前，钢锭模上设置冒口，冒口内部绝热板采用耐高温硅酸钙绝热板，绝热板互相挤紧，其间隙小于1mm；工作层浇注面采用粘土砖砌筑；冒口外部安装加热烘烤装置，钢锭浇注的具体步骤为：

实施例1：

1、第一次浇注用钢液采用电炉粗炼 +钢包精炼（ LF）炉精炼（真空脱气）+ 真空浇注的工艺流程，浇注温度1450℃，浇注速度控制为6t/min。

2、在第一次浇注后3小时开始，用凝固壳厚度测量装置每隔1小时在冒口处进行探测，当凝固壳厚度达到350mm时，进行第二次补充浇注。

3、第二次补充浇注钢液采用电炉粗炼 +钢包精炼（ LF）炉精炼（真空脱气）+ 真空浇注的工艺流程，浇注温度1400℃，浇注速度控制为7t/min。

4、保温冒口内绝热板采用耐高温硅酸钙绝热板，绝热板要互相挤紧，其间隙小于1mm，工作层（浇注面）采用粘土砖砌筑。安装在保温冒口外部的加热烘烤装置在第一次浇注结束后立即开始加热，加热冒口外表的温度达到600℃，至第二次开浇前撤出。当第二次补充结束后，继续使用该加热烘烤装置使帽口外表面温度达600℃，加热至脱模规定的时间。

5、由于碳、钼等元素易在钢锭上部正偏析，因此2至6包合浇钢锭所用钢水C、Mo元素含量采用不同的配比，越往后浇注的钢水碳、钼含量依次降低。C、Mo含量较高的钢种次包比头包C含量降低0.10%至0.12%，Mo含量降低0.04%至0.07%，依次类推。通常300-600吨钢锭采用2至6包钢水合浇。以三包合浇钢锭所用钢液为例，其首包钢水中C的含量为0.75%，Mo的含量为0.65；次包钢水中C的含量为0.65%，Mo的含量为0.61%；末包即补充浇注钢水中C的含量为0.63%，Mo的含量为0.58%。

实施例2：

1、第一次浇注用钢液采用电炉粗炼 +钢包精炼（ LF）炉精炼（真空脱气）+ 真空浇注的工艺流程，浇注温度1500℃，浇注速度控制为6.5t/min。

2、在第一次浇注后4小时开始，用凝固壳厚度测量装置每隔1小时在冒口处进行探测，当凝固壳厚度达到450mm时，进行第二次补充浇注。

3、第二次补充钢液采用电炉粗炼 +钢包精炼（ LF）炉精炼（真空脱气）+ 真空浇注的工艺流程，浇注温度1400℃，浇注速度控制为6.5t/min。

4、保温冒口内绝热板采用耐高温硅酸钙绝热板，绝热板要互相挤紧，其间隙小于1mm，工作层（浇注面）采用粘土砖砌筑。安装在保温冒口外部的加热烘烤装置在第一次浇注结束后立即开始加热，加热冒口外表的温度达到500℃，至第二次开浇前撤出。当第二次补充结束后，继续使用该加热烘烤装置使冒口外表面温度达500℃，加热至脱模规定的时间。

5、由于碳、钼等元素易在钢锭上部正偏析，因此2至6包合浇钢锭所用钢水C、Mo元素含量采用不同的配比，越往后浇注的钢水碳、钼含量依次降低。C、Mo含量较高的钢种次包比头包C含量降低0.10%至0.12%，Mo含量降低0.04%至0.07%，依次类推。通常大钢锭采用2至6包钢水合浇，钢锭重约300至600吨。以三包合浇钢锭所用钢液为例，其首包钢水中C的含量为0.78%，Mo的含量为0.68；次包钢水中C的含量为0.68%，Mo的含量为0.62%；末包（补充浇注）钢水中C的含量为0.66%，Mo的含量为0.64%。

实施例3：

1、第一次浇注用钢液采用电炉粗炼 +钢包精炼（ LF）炉精炼（真空脱气）+ 真空浇注的工艺流程，浇注温度1550℃，浇注速度控制为6.3t/min。

2、在第一次浇注后5小时开始，用凝固壳厚度测量装置每隔1小时在冒口处进行探测，当凝固壳厚度达到400mm时，进行第二次补充浇注。

3、第二次补充钢液采用电炉粗炼 +钢包精炼（ LF）炉精炼（真空脱气）+ 真空浇注的工艺流程，浇注温度1600℃，浇注速度控制为6.8t/min。

4、保温冒口内绝热板采用耐高温硅酸钙绝热板，绝热板要互相挤紧，其间隙小于1mm，工作层（浇注面）采用粘土砖砌筑。安装在保温冒口外部的加热烘烤装置在第一次浇注结束后立即开始加热，加热冒口外表的温度达到500℃，至第二次开浇前撤出。当第二次补充结束后，继续使用该加热烘烤装置使冒口外表面温度达600℃，加热至脱模规定的时间。

5、由于碳、钼等元素易在钢锭上部正偏析，因此2至6包合浇钢锭所用钢水C、Mo元素含量采用不同的配比，越往后浇注的钢水碳、钼含量依次降低。C、Mo含量较高的钢种次包比头包C含量降低0.10%至0.12%，Mo含量降低0.04%至0.07%，依次类推。通常大钢锭采用2至6包钢水合浇，钢锭重约300至600吨。以四包合浇钢锭所用钢液为例，其首包钢水中C的含量为0.85%，Mo的含量为0.70；次包钢水中C的含量为0.75%，Mo的含量为0.65%；三包钢水中C的含量为0.73%，Mo的含量为0.60%；末包即补充浇注钢水中C的含量为0.43%，Mo的含量为0.63%。

本实施例中涉及的电炉粗炼、LF炉精炼（真空脱气）、真空浇注为现有技术，故不再进行详细赘述。

本发明抑制大型钢锭浇注中碳偏析和减少孔洞类缺陷的方法的工作原理：

本发明采用凝固壳厚度测量装置，在第一次浇注完毕后的钢锭冒口处测量凝固壳的厚度，当厚度达到要求值时，停止测量，进行第二次补充浇注，利用第二次补充钢液流股对锭身心部未凝固部分进行冲击，在钢液的循环流动下，促使易偏析元素C、Mo和夹杂物充分上移，在帽口处附集，待钢锭最终凝固完成时切除冒口。

帽口内部除采用高级保温材料外，外部设有天然气加热烘烤装置，减少帽口热量损失，使帽口处钢液长时间处于过热状态，为锭身凝固收缩不断补充钢液，防止锭身缩孔和疏松的产生。

在真空浇注和非真空浇注下，分别采用不同内径的水口合理控制补浇钢水的浇注速度，保证钢液流股有一定的冲击强度，加强钢液的循环对流，使锭身内部的碳在钢液对流运动的作用下向帽口上移，从而得到锭身成分均匀的钢锭。

由于选分结晶和钢液对流造钢锭上部C、Mo等元素的正偏析，采取了大钢锭浇注所需的各包钢水采用不同的成分配比的方法，促使钢锭成分分布均匀；合理控制各包的浇注温度，消除由浇注温度不合适而引起钢锭表面裂纹、表面结痕等缺陷，最终得到锭身致密、成分均匀、表面质量良好的钢锭。

Claims

1.一种大型钢锭的浇注方法，其特征是：在浇注前，钢锭模上设置冒口，冒口内部绝热板采用耐高温硅酸钙绝热板，绝热板互相挤紧，其间隙小于1mm；工作层浇注面采用粘土砖砌筑，冒口外部安装加热烘烤装置；

钢锭浇注的具体步骤为：

第一步:第一次浇注，浇注温度1450-1500℃，浇注速度控制在3-7 t/min；

第二步：在第一次浇注后数小时开始，用凝固壳厚度测量装置每隔数小时在冒口处进行探测，当凝固壳厚度达到350-450mm时，进行第二次补充浇注；

第三步：进行第二次补充浇注，浇注温度1400-1600℃，浇注速度控制在3-7t/min；

第四步：在第一次浇注结束后立即开始加热保温冒口外部，使冒口外表面温度达到400℃-600℃，至第二次开始补充浇注前撤出，当第二次补充浇注结束后，继续使用该加热烘烤装置使冒口外表面温度达400℃—600℃，加热至脱模规定的时间；

第五步：由于碳、钼元素易在钢锭上部正偏析，因此多包合浇钢锭所用钢水中碳（C）、钼（Mo）元素含量采用不同配比，钢水中碳、钼元素含量随包次增加而依次降低；钢水中碳（C）元素为次包比头包含量降低0.10%至0.12%，钢水中钼（Mo）元素含量随包次增加而降低0.04%至0.07%；重量在300-600吨钢锭，多包合浇钢锭采用2至6包钢水合浇；

其中：第一次浇注和第二次补充浇注采用钢液在电炉粗炼 + 钢包精炼炉精炼+ 真空浇注的工艺流程；第一次浇注后1至5小时开始，用凝固壳厚度测量装置每隔1至3小时在冒口处进行探测，当凝固壳厚度达到350-450mm时停止探测；在第一次浇注结束后立即使用加热装置对冒口开始加热，加热冒口外表面温度至400℃-600℃；加热烘烤装置的型号为JR-100。