[实用新型]一种抑制大型钢锭宏观偏析的内冷装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种抑制大型钢锭宏观偏析的内冷装置，具体地说是通过加入钢棒抑制大型钢锭宏观偏析的装置，属于低偏析大型钢锭制造技术。本实用新型适用于所有规格、所有材质的砂型和金属型的大型钢锭制造。

背景技术

近年来随着我国电力工业，核工业和石油化学工业的迅猛发展，对大型铸锻件的需求量越来越大，同时也对大型铸锻件的品质要求越来越高。大型钢锭是大型铸锻件的先期产品，其质量对提高大型铸锻件质量尤为重要。大型钢锭的凝固时间非常长(根据钢锭吨位不同，几十小时到上百小时不等)，使钢锭化学成分有充分的时间进行扩散，导致不同区域化学成分不均匀，造成宏观偏析和微观偏析，最后凝固区域组织粗大。对钢锭的后续处理通常是：对钢锭砍头(顶部)去尾(底部)，只取中部成分均匀部分，这严重地影响了钢锭的利用率。

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，如偏析类型，偏析位置的确定等，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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抑制大型钢锭宏观偏析的内冷装置，以解决大型钢锭化学成分不均匀，晶粒粗大，低熔点、低密度元素(C、P等)的“A”型和“V”型等宏观偏析，钢锭利用率低等问题，从而生产出化学成分均匀的低偏析大型钢锭。

本实用新型的技术方案是：

一种抑制大型钢锭宏观偏析的内冷装置，该装置设有钢棒、钢锭模，钢锭模内形成钢锭型腔，钢棒置于钢锭型腔中。

所述的抑制大型钢锭宏观偏析的内冷装置，钢棒成环状，交叉形状的横杆一侧连接立杆，横杆另一侧的中心和四周纵向连接钢棒，钢棒通过立杆挂在钢锭型腔中。

所述的抑制大型钢锭宏观偏析的内冷装置，钢锭型腔顶部设置保温冒口套，保温冒口套内侧形成保温冒口，保温冒口顶部放置保温覆盖剂。

本实用新型开发了一种抑制大型钢锭宏观偏析的内冷方法，包括如下步骤：

1)在大型钢锭浇注前，在钢锭型腔中预先布置至少一圈钢棒，钢棒加入量为钢锭毛坯(不包含浇注系统，但包含冒口)重量的0.3％～8.0％(优选范围为0.8％～3.0％)；

2)钢棒内部没有铸造缺陷，表面光洁，成分与钢锭成分相同或相近；

3)每支钢棒直径为10～60mm，长度为锭身高度的1/4～1/2；

4)钢棒在热处理炉中进行均匀预热，钢棒最终温度不低于150℃，钢棒预热温度一般为150℃～450℃；

5)钢棒分散布置在钢锭型腔圆周1/4～1/2半径位置处，钢棒顶点离冒口根部20～450mm(优选范围为50～250mm)的距离。

本实用新型钢棒为挤压成形棒材，其内部没有缩孔、疏松，不含气体和夹杂物，表面光洁，不含任何防锈剂或其它油污；钢棒成分与钢锭成分相同或相近，即C、Si和Mn元素含量与钢锭成分相同或者比钢锭低1％～2％(重量百分比)，对于高合金钢成分的钢锭，考虑到成本和生产成本方面的要求，钢棒可以采用碳钢，对合金元素不作要求，而P、S等杂质元素含量要低于钢锭成分要求0.01％以上。

本实用新型中，大型钢锭是指100～600吨的钢锭，钢锭的高度在4000mm～7000mm。

本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型以大型钢锭计算机模拟结果为依据，浇注前，在钢锭型腔中预先布置一圈或者几圈钢棒，增加钢锭内部的形核质点、加快钢锭的冷却速度，可显著提高大型钢锭的凝固速度，缩短钢锭固液两相区停留的时间，对大型钢锭的偏析有明显的抑制作用。从而，能够抑制溶质对流，防止偏析通道的形成而获得成分均匀、组织细化的低偏析钢锭。

2.本实用新型运用合理的冶炼工艺提高钢水纯净度，采用合理的预置钢棒快速冷却工艺，使钢锭化学均匀化，组织细化，大大提高了钢锭使用性能，显著减轻了钢锭顶部正偏析、底部负偏析、“A”型和“V”型宏观偏析，提高了钢锭的质量和利用率。

3.本实用新型适用于各种材质和吨位的低偏析大型钢锭的制造。利用本实用新型生产的低偏析大型钢锭具有高性能、高材料利用率、低成本的特点，很容易得到用户认可，由于市场潜力巨大，一旦被广泛采用，将有几十亿元以上的产值。

4.本实用新型设计了保温冒口，有效地实现了钢锭的补缩，浇注过程中采用氩气保护，通过对加入钢棒位置、尺寸、长度以及质量分数等关键工艺参数的控制，保证了低偏析大型钢锭的质量。

附图说明

图1大型钢锭宏观偏析示意图；图中，8、冒口偏析带；9、“A”型偏析带；10、“V”型偏析带；11柱状晶；12细等轴晶；13负偏析带。