專利名稱：金屬線材水平連鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域。主要適用于生產(chǎn)直徑為3～15mm的難于變形的高合金線材。
一些高合金由于強度、硬度高，室溫及高溫塑性差，變形困難，采用通常的鍛、軋工藝成形，則成材率很低，成本高。為此，一些技術(shù)先進的國家，先后開發(fā)了線材水平連鑄技術(shù)，生產(chǎn)難變形的高合金產(chǎn)品。
金屬線材水平連鑄技術(shù)屬于八十年代發(fā)展起來的高新技術(shù)，主要通過水平連鑄方法生產(chǎn)高合金線材。其具體的工藝過程為鋼液或母合金放入中間包中，中間包包底開水口與結(jié)晶器相連接，結(jié)晶器水平放置，鋼液經(jīng)結(jié)晶器凝固后由拉坯裝置進行拉坯，拉坯參數(shù)由計算機控制，鑄出的的線材經(jīng)精整、剪切后可直接使用(《Stahlu Eisen》106(1986)，Nr.1，P5～12;《Ironmaking and steelmaking》1991，Vol.18，No2)。
上述方法存在如下缺點〈1〉鑄絲出口溫度高，造成表面氧化，影響鑄絲質(zhì)量，特別是表面質(zhì)量。
〈2〉結(jié)晶器冷卻效果差，鑄絲凝固殼較薄，在拉坯過程中容易斷絲，影響生產(chǎn)效率。
〈3〉結(jié)晶器內(nèi)壁錐度大，容易讓空氣進入，造成凝固殼表面氧化。
由于上述原因，致使所生產(chǎn)的鑄絲(線材)表面質(zhì)量差，生產(chǎn)效率低。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的金屬線材水平連鑄方法，利用該方法不僅可直接成形難變形的高合金線材，而且線材表面不氧化，表面光亮，可直接應(yīng)用或進行冷拔等二次加工。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明所采用的主要技術(shù)措施包括①嚴格控制連鑄前的鋼液溫度，避免鋼液過熱，影響凝固殼的形成和線坯芯部熱量返回表面而造成表面缺陷和氧化;②結(jié)晶器采用后端進水方式，避免形成氣膜，增強冷卻效果;一般水平連鑄采用前端進水方式，由于結(jié)晶器溫度高，易產(chǎn)生氣膜，影響冷卻效果;③減小結(jié)晶器內(nèi)壁錐度，避免空氣進入而造成凝固殼表面氧化;④控制合適的拉坯速度，保證鋼液在結(jié)晶器內(nèi)凝固后，表面溫度不超過通常高合金的氧化溫度，因拉坯速度過快，出結(jié)晶器的鑄絲表面溫度則高，造成表面氧化;⑤拉坯系統(tǒng)采用直流力矩機組能有效地控制拉坯過程加速度。
本發(fā)明金屬線材水平連鑄方法所采用的工藝裝備示意圖如附圖1所示。
附圖1中，1為中間包，2為結(jié)晶器，3為導(dǎo)向輥，4為控制系統(tǒng)，5為拉坯機，6為輥道，7為剪切機，8為精整系統(tǒng)。
冶煉爐熔煉鋼水→中間包(調(diào)整溫度)→結(jié)晶器凝固→拉坯機拉坯-精整。
具體的工藝過程及參數(shù)如下由冶煉爐熔煉的鋼水或母合金進入帶中頻感應(yīng)加熱裝置的中間包，通過感應(yīng)加熱裝置，調(diào)整中間包內(nèi)的鋼液溫度和進行保溫，保證鋼水溫度穩(wěn)定;鋼液溫度以控制在高于熔點50～150℃為宜;中間包通過包底水口與結(jié)晶器相連接，鋼水通過水口進入結(jié)晶器。為防止鋼水氧化，中間包置于密封室內(nèi)，并采用惰性氣體保護。
結(jié)晶器內(nèi)壁錐度為1/1000，結(jié)晶器水平放置，其冷卻系統(tǒng)采用后端進水冷卻方式，防止形成氣膜，增強冷卻效果，以便合理控制結(jié)晶器的冷卻強度，增加鋼水過熱度，保證鑄絲表面質(zhì)量，通過水冷系統(tǒng)的冷卻，進入結(jié)晶器的鋼液逐漸被凝固，形成鑄絲。
已凝固的鑄絲由拉坯機按照附圖2所示的拉-推-停的工藝曲線進行拉坯，拉坯速度控制在2～6米/分為宜，拉坯頻率為150～200次/分，使鋼液在結(jié)晶器內(nèi)凝固后的表面溫度不超過500℃，即不超過一般高合金的氧化溫度，保證鑄絲表面不氧化。
拉坯系統(tǒng)由直流力矩馬達、脈沖調(diào)寬電源和計算機控制系統(tǒng)三大部分組成，整個拉坯系統(tǒng)以推、拉、停的方式完成拉坯。拉坯系統(tǒng)的工作過程是由計算機發(fā)出拖坯動作的模擬信號，模擬信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，脈寬電源按電脈沖信號向力矩電機輸出電信號，力矩馬達按電信號動作并完成拉坯。
拉出的線材，經(jīng)輥道，進入剪切機，按所需的長度規(guī)格，切割成段，隨后進入精整機進行精整，成材。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點是鑄絲表面質(zhì)量好，表面光亮，無劃傷刻痕等，同時，由于鑄絲冷卻強度大，提高了鑄絲的精度，減小了橢園度，增加了鑄絲的致密性。


附圖1為本發(fā)明金屬線材水平連鑄方法的工藝裝備流程示意圖。
附圖2為金屬線材水平連鑄拉坯曲線圖。
附圖2中，橫座標為時間t，縱座標為拉坯速度n，9為正拉速度，10為正拉時間，11為反推速度，12為反推時間，13為停頓時間。
實施例根據(jù)本發(fā)明所述的方法，在金屬線材水平連鑄裝置上連續(xù)鑄造了直徑為φ3～10mm的CoCrW、NiCrCoMo、NiCrMoW、FeNiCrAl、1Cr18Ni9Ti和OCr25Ni35Ti六種合金的線材。連鑄過程的工藝參數(shù)如表1所示。對所鑄出的線材，除檢驗表面質(zhì)量外，還進行了焊接性能試驗，其結(jié)果均列入了表2。
表1 實施例線材水平連鑄的工藝參數(shù)

表2 實施例連鑄線材的表面質(zhì)量及物理性能

權(quán)利要求
1.一種金屬線材水平連鑄方法，它的工藝過程為鋼液或母合金放入中間包中，鋼水經(jīng)中間包包底水口流入結(jié)晶器，結(jié)晶器水平放置，且用水冷卻，進入結(jié)晶器的鋼液逐漸被凝固，形成鑄絲，已凝固的鑄絲由拉坯機按拉-推-停工藝曲線進行拉坯，拉出的鑄絲(線材)經(jīng)輥道進入剪切機，按所需尺寸切割成段，隨后進入精整機進行精整，成為成品，其特征在于A、中間包帶中頻加熱裝置；B、鋼液溫度控制在高于熔點50-150℃；C、結(jié)晶器冷卻系統(tǒng)采用從后端進水的冷卻方式；D、結(jié)晶器內(nèi)壁錐度為1/1000；E、拉坯速度2～6米/分；F、鑄絲出口溫度小于500℃；G、拉坯系統(tǒng)由直流力矩馬達、脈沖調(diào)寬電源和計算機組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于中間包置于密封室內(nèi)，并采用惰性氣體保護。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于拉坯時，拉坯頻率為150～200次/分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬線材水平連鑄方法。其工藝流程為鋼水或母合金放入帶中頻加熱裝置的中間包中，鋼液溫度控制在高于熔點50～150℃；結(jié)晶器采用后端進水冷卻方式，使鑄絲出口溫度小于500℃；經(jīng)結(jié)晶器冷卻凝固的鑄絲，由拉坯機按拉—推—停工藝曲線進行拉坯，拉出的鑄絲經(jīng)剪切機切割后進行精整成材。本發(fā)明適用于生產(chǎn)直徑為3～15mm的難于變形的高合金線材。
文檔編號B22D11/04GK1071867SQ9211352
公開日1993年5月12日 申請日期1992年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月5日
發(fā)明者馮滌, 陳蓓京, 張春福, 任傳有, 駱合力, 孫長青 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院