[发明专利]制造包括镗孔的金属铸锭的方法、铸锭和相关的铸造装置

说明书

技术领域

本发明涉及制造包括纵向镗孔的金属铸锭，且尤其涉及制造用于形成环形锻造零件的钢锭。

背景技术

为了形成锻造环形零件，例如用于建造核电站槽或用于建造石油化工反应器的套管，已知使用铸锭，这些铸锭或者是实心锭，或者是直接浇铸的、包括中心镗孔的铸锭，所述实心铸锭必须对它们进行包括轴向孔钻孔的锻造操作，所述直接浇铸的、包括中心镗孔的铸锭可以直接转换为套管形状。

这两类铸锭的区别特别在于浇铸条件，尤其是所述浇铸条件表现为液态中氢的含量，并且所述浇铸条件可能同时影响得到零件的特性和制造条件。

实际上，实心铸锭可以真空浇铸，这样可以使它们形成真空浇铸时已经除气的钢，以得到保证小于1ppm的氢含量。

相反，包括中心镗孔的铸锭在空气源中浇铸。借助在浇包冶金操作的过程中已经除气的液态金属或液态钢浇铸这些铸锭，这样保证氢的整体含量小于1.5ppm。但是，当经过空气并与构成源的耐火材料接触而进行底注时，钢再次得到大约0.3ppm的含氢量，因此当钢在锭模中为液态时，很难得到可以保证氢含量小于1.8ppm的铸锭。

然而，对某些应用，尤其是在核反应堆建造领域中的应用，需要得到最终零件上的氢含量小于0.8ppm的零件。可以用真空浇铸的实心钢锭得到这样的含量，特别是当真空浇铸槽中的压力约为0.1Torr时。但是，对于底注铸锭，且尤其是包括纵向镗孔的铸锭，只能通过使零件在它们的锻造过程中经过一系列长时间的和昂贵的热处理保证氢含量，尤其是使氢扩散的热处理保证氢含量。因此，这些区别导致具有纵向镗孔的铸锭可以用比整块铸锭简化的锻造过程进行锻造，但相反，具有纵向镗孔的铸锭需要非常长时间和非常昂贵的除气处理，所述除气处理使过程更复杂。

相反，实心铸锭尽管具有低的氢含量且因此不需要除气处理，但需要更复杂的锻造过程。实际上，该过程应至少包括用于形成中心孔的阶段，该阶段要求几次锻造和在炉中再加热的操作。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺点，提出得到具有纵向镗孔同时氢含量从开始就足够低的锻造铸锭，以便能够保证最终零件上的氢含量低的条件，而不需要许多除气热处理。

为此，本发明的目的是提出一种通过将液态金属浇铸到模型中制造包括纵向镗孔的金属铸锭的方法，所述模型包括大体上为环形的造型腔，所述造型腔由垂直延伸在支座之上并包括向上开放空腔的锭模、位于锭模空腔内的垂直型芯和底部形成。

根据该方法：

模型位于真空浇铸槽内，真空浇铸槽的上部包括液态金属进入部件；

位于造型腔上部的液态金属的接收和分配装置，用于接收进入真空浇铸槽中的液态钢并使液态金属重新分配到造型腔中；

使液态金属进入真空浇铸槽中，以在真空下形成第一液态钢喷射流，以便使液态金属倾倒至接收和分配装置中，并在真空中至少形成来自接收和分配装置且到达造型腔的第二液态钢浇铸流，以便使液态金属浇铸到造型腔中。

根据本发明的方法可以包括以下特征中的一种或几种：

液态金属接收和分配装置是槽形分配器，所述槽形分配器包括至少一个通向造型腔的排管。排管可以具有不同的形状(直管、弯管等)和不同的位置(水平、倾斜等)；

液态金属接收和分配装置是端部用于接收第一液态钢喷射流的耐火材料的锥体；

液态金属接收和分配装置贴靠在型芯的上端；

型芯由耐火材料制成的整体柱形体构成，所述整体柱形体包括轴向金属框架；

型芯的框架是金属管，例如钢制金属管，金属管的壁包括多个孔；

模型大体上为圆形；

液态金属为液态钢；

真空槽内的压力小于0.2Torr。

本发明的另一目的是提出一种通过真空浇铸得到的、包括纵向镗孔的钢锭。例如铸锭的整体形状为圆形。

铸锭的氢含量可以小于1.2ppm，优选小于或等于1ppm，并且更优选地小于或等于0.8ppm。

本发明的目的还在于提出一种用于真空浇铸包括纵向镗孔的金属铸锭的装置，该装置包括由下述部分限定的造型腔：

锭模；

垂直位于锭模中的加固耐火材料的型芯；以及

底部，

还包括贴靠型芯上端的液态金属接收和分配装置。

根据一些变型：

液态金属接收和分配装置是槽形分配器，所述槽形分配器包括至少一个通向造型腔的排管；

液态金属接收和分配装置是端部用于接收第一液态钢喷射流的耐火材料的椎体。

附图说明