專利名稱：一種超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鑄錠的生產(chǎn)方法，尤其涉及采用模鑄和電渣重熔等方法較難生產(chǎn)的超大或超厚規(guī)格鑄錠的生產(chǎn)，屬于鑄造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大規(guī)格鑄錠的生產(chǎn)一直是鑄造領(lǐng)域的難點(diǎn)所在，但市場對于大規(guī)格鋼材卻有著很大的需求，包括大規(guī)格的模具鋼、鍋爐容器用鋼及核電用鋼等。目前生產(chǎn)大規(guī)格電渣錠的鑄造方法主要包括模鑄、電渣重熔這兩種方法。由于冷卻條件的限制，模鑄在大規(guī)格錠型的生產(chǎn)方面有著很大的缺陷，一般當(dāng)直徑或者厚度超過IOOOmm后，模鑄錠會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏析與中心疏松，導(dǎo)致探傷無法通過或者產(chǎn)品性能達(dá)不到要求。而電渣重熔的冷卻強(qiáng)度雖然優(yōu)于模鑄，但隨著錠型尺寸的增加，電渣錠中心的冷卻強(qiáng)度越來越弱，當(dāng)直徑或厚度超過1200mm后，對電渣錠的凝固偏析控制就變得很困難。根據(jù)凝固理論，在鋼錠的鑄造過程中，局部凝 固時(shí)間決定了鑄錠凝固質(zhì)量的好壞。局部凝固時(shí)間用下式表示tLST = δ TLS/ ε式中，\ST表示局部凝固時(shí)間，6^表示鋼液的液相線與固相線之間的溫度差，ε表示冷卻速度。因此，在鋼種成分確定的情況下，要想獲得具有良好凝固質(zhì)量的低偏析、低疏松的鑄錠，必須具有較快的冷卻速度，而隨著鑄錠的直徑超過臨界尺寸，傳統(tǒng)模鑄或者電渣重熔鑄錠中心的冷卻速度顯著下降，無法滿足對凝固質(zhì)量控制的要求。由此冶金工作者想到了通過類似于“組裝”的方式，將具有良好凝固質(zhì)量的小規(guī)格鑄錠通過某種方式連接，從而“組裝”成大規(guī)格鑄錠。根據(jù)專利檢索，申請?zhí)枮?00810249817. 7的中國專利文獻(xiàn)公開了一種鑄錠的生產(chǎn)方法，采用將兩塊鑄坯組合疊加，裝入電子束焊機(jī)真空室抽真空，采用電子束焊接密封邊縫的方法生產(chǎn)特厚鋼板。該方法只能生產(chǎn)厚板坯，而不能生產(chǎn)大規(guī)格圓錠，而且利用電子槍焊接的方法只能使表面以下較淺的深度得以焊合，而不能使兩塊板坯真正“組裝”成一塊板坯。因此，隨著錠型尺寸(直徑或厚度)的增加，鑄造過程中中間部位的冷卻強(qiáng)度越來越弱，基于金屬凝固過程選分結(jié)晶的結(jié)果，在大規(guī)格鑄錠的中心部位會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏析與疏松缺陷。在當(dāng)前的技術(shù)條件下，無論是傳統(tǒng)的模鑄法，還是傳統(tǒng)的電渣重熔技術(shù)均無法滿足超大或超厚規(guī)格鑄錠對凝固質(zhì)量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種超大或超厚規(guī)格鑄錠的生產(chǎn)方法，它解決了現(xiàn)有方法中所生產(chǎn)鑄錠中心缺陷嚴(yán)重的不足。其所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)施。一種超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，包括以下步驟(I)、備取空心鑄錠和實(shí)心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實(shí)心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實(shí)心鑄錠的外形規(guī)格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內(nèi)；
(2)、對實(shí)心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內(nèi)表面進(jìn)行表面處理后，以所述空心鑄錠為結(jié)晶器，以所述實(shí)心鑄錠為自耗電極，進(jìn)行電渣重熔。作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，安插于所述空心鑄錠空心腔內(nèi)的所述實(shí)心鑄錠與所述空心腔的填充比為O. 6-0. 92。而保持實(shí)心鑄錠與空心鑄錠內(nèi)腔壁適當(dāng)?shù)拈g距可以避免電渣重熔過程中電弧對產(chǎn)品制備的不利影響。也作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述空心鑄錠和/或所述實(shí)心鑄錠利用模鑄方法制得。其中，所述模鑄方法為上注法或底注法。還作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述表面處理包括表面修磨及表面氧化皮的去除。此外，所述空心鑄錠可以具有一個(gè)以上所述空心腔，而每一個(gè)所述空 心腔分別對應(yīng)一個(gè)用來進(jìn)行電渣重熔的所述實(shí)心鑄錠。而通過鑄模成多個(gè)空腔的空心鑄錠的方法可以實(shí)現(xiàn)更大規(guī)格鑄錠的生產(chǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種更大(厚)規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，它通過利用上述電渣重熔制備的較大規(guī)格的鑄錠作為新的實(shí)心鑄錠，作為新的自耗電極再次利用電渣重熔的方法以制得更大規(guī)格的鑄錠。該方法包括以下步驟(I)、備取空心鑄錠和實(shí)心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實(shí)心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實(shí)心鑄錠的外形規(guī)格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內(nèi)；其中，所述實(shí)心鑄錠由前述的生產(chǎn)方法制備而成；(2)、對實(shí)心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內(nèi)表面進(jìn)行表面處理后，以所述空心鑄錠為結(jié)晶器，以所述實(shí)心鑄錠為自耗電極，進(jìn)行電渣重熔。本發(fā)明基于凝固的基本原理，兼具利用模鑄方法的經(jīng)濟(jì)型與電渣重熔對中小規(guī)格錠型凝固質(zhì)量控制優(yōu)良的特點(diǎn)，將大錠形分解成若干小錠型，利用模鑄方法生產(chǎn)出空心鑄錠和實(shí)心鑄錠分別作為結(jié)晶器和自耗電極，再進(jìn)行電渣重熔。從而使生產(chǎn)的超大或超厚規(guī)格鑄錠既具有良好的凝固質(zhì)量，極大地減輕了大規(guī)格鑄錠的中心偏析與疏松的不足。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作一詳細(xì)說明。圖I為本發(fā)明利用組合法生產(chǎn)大規(guī)格鑄錠的示意圖；圖2為實(shí)施例I中結(jié)合處部位的低倍照片；圖3為實(shí)施例2中所生產(chǎn)的WSM718R鋼的低倍照片；
具體實(shí)施例方式為了實(shí)現(xiàn)超大規(guī)格鑄錠生產(chǎn)的低成本與高質(zhì)量要求，本發(fā)明根據(jù)金屬凝固的基本原理，采用小規(guī)格鑄錠“組合”成大規(guī)格鑄錠的方法，保證了鋼液的凝固過程自始至終有著較強(qiáng)的冷卻速度。本發(fā)明首先利用模鑄方法，將精煉完的鋼液利用上注法或者底注法澆鑄成圓形(或長方形)的實(shí)心鑄錠，以及圓形(或長方形)的空心鑄錠，實(shí)心錠直徑(長度)與空心錠內(nèi)徑(長度)的比值在O. 6-0. 85之間，也就是說進(jìn)行電渣重熔時(shí)的填充比在O. 6-0. 85之間。由于模鑄過程實(shí)心鑄錠的規(guī)格較小(直徑800mm或厚度500mm以下)，而空心錠受內(nèi)外部的冷卻影響，鋼液的冷卻速度均較快，在鑄錠邊部的激冷層形成等軸晶，內(nèi)部則形成柱狀晶，結(jié)晶組織致密，凝固質(zhì)量良好。如圖I所示，為本發(fā)明整個(gè)生產(chǎn)方法，各步驟的作用和成型示意；沿箭頭方向圖中示意了 A、B、C三個(gè)階段的狀態(tài)，A階段為備料階段，利用模鑄方法生產(chǎn)出合適規(guī)格的實(shí)心與空心鑄錠；B階段則示意了以實(shí)心鑄錠為自耗電極，以空心鑄錠為結(jié)晶器，利用電渣重熔法將實(shí)心錠與空心錠熔合的狀態(tài)；C階段為經(jīng)切除頭尾后生產(chǎn)出凝固質(zhì)量優(yōu)良的大規(guī)格鑄錠的產(chǎn)成品。其中，具體實(shí)施方法可參照以下實(shí)施例.
實(shí)施例I鋼種為H13，成分如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，包括以下步驟 (1)、備取空心鑄錠和實(shí)心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實(shí)心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實(shí)心鑄錠的外形規(guī)格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內(nèi)； (2)、對實(shí)心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內(nèi)表面進(jìn)行表面處理后，以所述空心鑄錠為結(jié)晶器，以所述實(shí)心鑄錠為自耗電極，進(jìn)行電渣重熔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，其特征在于，安插于所述空心鑄錠空心腔內(nèi)的所述實(shí)心鑄錠與所述空心腔的填充比為O. 6-0. 92。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，其特征在于，所述空心鑄錠和/或所述實(shí)心鑄錠利用模鑄方法制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，其特征在于，所述模鑄方法為上注法或底注法。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，其特征在于，所述表面處理包括表面修磨及表面氧化皮的去除。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，其特征在于，所述空心鑄錠具有一個(gè)以上所述空心腔，每一個(gè)所述空心腔分別對應(yīng)一個(gè)所述實(shí)心鑄錠。
7.一種超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，包括以下步驟 (1)、備取空心鑄錠和實(shí)心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實(shí)心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實(shí)心鑄錠的外形規(guī)格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內(nèi)； 其中，所述實(shí)心鑄錠由權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)方法制備而成； (2)、對實(shí)心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內(nèi)表面進(jìn)行表面處理后，以所述空心鑄錠為結(jié)晶器，以所述實(shí)心鑄錠為自耗電極，進(jìn)行電渣重熔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超大/厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)、備取空心鑄錠和實(shí)心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實(shí)心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實(shí)心鑄錠的外形規(guī)格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內(nèi)；(2)、對實(shí)心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內(nèi)表面進(jìn)行表面處理后，以所述空心鑄錠為結(jié)晶器，以所述實(shí)心鑄錠為自耗電極，進(jìn)行電渣重熔。本方法利用模鑄方法生產(chǎn)出圓形或長方形的空心和實(shí)心鑄錠，再分別利用空心鑄錠和實(shí)現(xiàn)鑄錠作為結(jié)晶器與自耗電極進(jìn)行電渣重熔，從而生產(chǎn)出具有優(yōu)良凝固質(zhì)量的大規(guī)格鑄錠。
文檔編號B22D23/10GK102886509SQ20111020301
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者沈海軍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司