一種金屬大鑄錠點澆方法與流程

2023-06-08 04:51:31

本發明涉及一種金屬大鑄錠的澆注工藝-點澆工藝，屬於冶金鑄造領域，該澆注工藝可以修正鑄錠中的元素偏析、減少鑄錠的縮孔和疏鬆缺陷，顯著提高大尺寸鑄錠的質量。

背景技術：

金屬型鑄造是鑄造的一種重要方法。金屬型鑄造生產的鑄件機械性能好，表面精度和光潔度高，質量和尺寸穩定，鑄件工藝收得率高，液體金屬耗量少，生產效率高，並且金屬型壽命長，工作環境好，勞動強度小。近年來，隨著鍛造行業、電力等行業的發展，大尺寸的鑄錠越來越受到市場的青睞，在大尺寸鑄錠澆注過程中元素偏析、縮孔、疏鬆等問題也更加突出。

元素在固液相中不同的溶解度造成元素的偏析，元素偏析會導致產品在後續熱處理、中間退火過程中出現組織不均勻轉變，從而在下一步的加工中出現脆性斷裂而成為廢品，因此其危害尤其嚴重。縮孔和疏鬆是鑄錠由液相向固相轉變過程中鋼液體積收縮而引起的缺陷。縮孔和疏鬆嚴重影響鑄錠的緻密性，減少鑄錠的有效截面積，使力學性能大大降低。甚至有些情況下不得不不切除存在缺陷部分的鑄錠，當缺陷嚴重時不得不報廢鋼錠，給生產帶來巨大的經濟損失。

除了將缺陷控制到冒口，然後切除，目前上沒有非常好的辦法來控制大尺寸鑄錠中元素的偏析、疏鬆和縮孔。本發明專利採用多次點澆工藝來澆注大尺寸鑄錠，一方面可以修正元素偏析，另一方面還能很好控制縮孔和疏鬆。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種能夠修正成分偏析、減少疏鬆和縮孔的澆注工藝, 模鑄澆鑄分3-5次完成，澆鑄採用長水口直接向缺陷部位進行澆注；第一次澆鑄金屬熔液成分為鑄錠的目標成分，以後澆鑄熔液成分均低於目標成分，使之與再次熔化的偏析凝固金屬混合後達到目標成分。

本發明通過多次的點澆可以修正凝固部分的成分偏析，顯著減少疏鬆和縮孔，而且本發明設備投資低，工藝容易實現。

具體實施方式

該發明採用多次點澆法，當向鑄模中澆注一定高度的鋼液，鑄模內可以分為4個區域：1為均勻凝固區域；2元素偏析凝固區；3）縮孔、疏鬆存在區域；4）為澆注區域。凝固一段時間後，繼續從頂部向3區域進行澆注，控制澆注的金屬熔液的過熱度和注入鋼水的量使帶入的熱量將區域2凝固的金屬熔化，同時新注入的金屬溶液的偏析元素成分高於鑄錠的目標成分，使新注入的金屬熔液和2區的熔化的金屬混合時成分滿足鑄錠的目標成分。重複以上澆注過程直到將鑄模澆滿。

實施方案1

首先以澆注一個100t碳目標含量為1.05.%的高碳鋼鑄錠為例說明點澆法的實施方法。澆注需要使用兩個鋼包連澆注完成，在澆鑄之前準備好兩種碳含量的鋼水一包碳含量為目標成分，另一包碳含量低於目標成分在實施過程中選擇則碳含量為0.95%。第一次先澆注70t鋼水，然後迅速取樣測得偏析區談的含量為1.1%，偏析區域約佔鑄錠的三分之一體積，為了達到偏析區域碳的修正第二次再澆注25t鋼水，澆注結束測得偏析區碳的的含量為1.08%，所以第三次再澆注0.95%的鋼水5t。最後得到鑄錠偏析處的碳含量為1.06%，鑄錠中沒有發現中心縮孔。

實施方案2

鑄錠的重量為170t，碳目標含量為2.0%。澆注需要使用兩個鋼包連澆注完成，在澆鑄之前準備好兩種碳含量的鋼水一包碳含量為目標成分，另一包碳含量低於目標成分，在實施過程中選擇則碳含量為1.8%。

第一次先澆注75t鋼水，然後迅速取樣測得偏析區碳的含量為2.5%，偏析區域約佔鑄錠的三分之一體積，為了達到偏析區域碳的修正第二次再澆注60t鋼水，澆注結束測得偏析區碳的含量為2.3%，為了修正第二次澆注時產生的偏析，第三次再澆注1.8%的鋼水30t，得到鑄錠偏析處的碳含量為2.1%，為了修正第三次澆注時產生的偏析，第四次再澆注5t，最後得到鑄錠偏析處的碳含量為2.02%，鑄錠中沒有發現中心縮孔錠中沒有發現中心縮孔。

實施方案3

鑄錠的重量為265t，碳目標含量為3.0%。澆注需要使用兩個鋼包連澆注完成，在澆鑄之前準備好兩種碳含量的鋼水一包碳含量為目標成分，另一包碳含量低於目標成分，在實施過程中選擇則碳含量為2.8%。第一次先澆注90t鋼水，然後迅速取樣測得偏析區碳的含量為3.6%，偏析區域約佔鑄錠的三分之一體積，為了達到偏析區域碳的修正第二次再澆注90t鋼水，澆注結束測得偏析區碳的含量為3.4%，為了修正第二次澆注時產生的偏析，第三次再澆注2.8%的鋼水60t，得到鑄錠偏析處的碳含量為3.2%，為了修正第三次澆注時產生的偏析，第四次再澆注20t，得到鑄錠偏析處的碳含量為3.1%，為了修正第四次澆注時產生的偏析，第5次再澆注5t，最後得到鑄錠偏析處的碳含量為3.03.%，鑄錠中沒有發現中心縮孔錠中沒有發現中心縮孔。

以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護範圍內。