[发明专利]中频电加热钢胚铸造补缩孔装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢胚冶炼浇注技术领域，具体说是一种中频电加热大型钢胚铸造补缩孔的装置，以及用该装置补缩孔的工艺方法。

背景技术

在现有钢胚特别是大中型钢胚的冶炼浇注过程中，通常是将熔溶的钢液先经冒口流入钢模型腔中，再经冷却脱模后形成钢胚。钢液在钢模型腔内冷凝过程中体积会发生三次收缩，即第一次是合金液从浇注温度冷却到开始凝固的温度称为液态收缩，第二次是从开始凝固的温度冷却到金属液全部凝固的温度称为凝固收缩，第三次是从全部凝固的温度冷却到室温称为固态收缩；而钢液的收缩大小与钢胚大小有关，钢液每降低100度，体积均收缩0.78-1.2%，因此浇注温度越高，液态收缩越大。另外钢液中的合金元素不同，收缩率也不同，如锰、硫量越大，收缩也越大，如碳、硅含量高，收缩小。由于热胀冷缩的原因，钢液进入型腔后，靠近型壁的金属液散热快，冷却速度快而后向钢模中心逐次凝固，钢胚在冷却过程中，一般液态收缩时可以得到浇包中冒口中的液态金属的补充，这个阶段的收缩对钢胚质量影响不大。固态收缩对形成缩孔、缩松缺陷影响也不大。但如果在凝固收缩时得不到及时的补充，就会在钢胚中心内部如温度最高中心处形成缩孔与缩松缺陷，造成钢胚的次废品率达到30%以上。缩孔、缩松缺陷在钢胚中产生的一个地方是发生在钢胚中心部位，因为这些地方金属液的散热最慢，最后凝固而形成缺陷；另一个地方是冒口下方部位，因为这里冷却速度快，钢胚内部气体、钢渣得不到排除，使金属液与外界隔离，而冒口上方确已凝固，最后形成缺陷，降低了冒口的补缩效率。缩孔、缩松缺陷多发生在钢胚内部，且很相似，危害都很大。如此之高的次废品率不仅浪费大量的资源及能源，也严重影响企业的经济效率，是长期困扰钢胚制造企业进一步提高经济效益的瓶颈，也是人们长期以来想要解决而未能解决的一大难题。

为解决钢胚缩孔及缩松缺陷，以往制造业主要采取增加冒口直径和高度，以及改变发热冒口发热材料来补充模腔内缺损的方法，但效果不明显。其原因在于：冒口处于模腔最上方，壁厚薄，降温速度快，结晶速度大于模腔中心结晶速度，使钢模中心的气体、杂质得不到排出；而冒口液体因受外界因素所限，明冒暴露在空气中凝固，促使冒口金属液与外界隔离，降低了冒口的收缩效率，造成大部分钢胚内都存在缩孔及缩松现象，产品合格率非常低。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种中频电加热钢胚铸造补缩孔装置及工艺，以实现在大中型钢胚的冶炼浇注过程中完全避免形成缩孔及缩松缺陷的目的。

为实现上述目的，本发明的钢模的上部装有浇铸冒口，其特征在于：中频感应加热配电柜经电容器与感应加热圈连接，感应加热圈内的冷却液与冷却源相通，感应加热圈套装在浇铸冒口外，所述浇铸冒口为用30目-50目石英砂混合泡花碱压制的复合型结构；

所述的中频电加热钢胚铸造补缩孔工艺，其特征在于：

（a）先将温度为1500℃-1600℃的钢水从冒口浇入钢模型腔内，并使钢水（4）上液面至冒口上部端面；

（b）再将感应加热圈套合在冒口外壁上，并加热使冒口内钢水温度保持为1500℃-1600℃、8-10分钟，至冒口内钢水全部补充进入钢模型腔内；

（c）然后按每分钟降温100℃-120℃的速度使冒口内钢水降温，直到凝固；

（d）最后脱模得到无缩孔和缩松缺陷的钢胚。

本发明由于在钢模型上部设有由石英沙与泡花碱混合制成的冒口与浇口合一的冒口，并配备中频感应加热炉，使中频感应加热炉的感应加热圈与冒口外壁套合，因而当将温度为1500℃-1600℃的钢水浇入钢模型腔内并浇满冒口时，及时将感应加热圈套在冒口的外壁上，加热使冒口内钢水温度保持为1500℃-1600℃，这样处于液体状态的钢水慢慢不断补入钢模型腔内，约8-10分钟，冒口内钢水全部补充进入钢模型腔内，然后逐步降低电流，使冒口内钢水温度按每分钟100℃-120℃的速度降温，直到凝固，通过这种方法起到了慢补缩作用，使钢液中的渣质、气体有时间向外排出，使钢胚的缩孔、渣孔、气孔得以彻底解决，使钢胚由珠光体转变到渗碳体、奥氏体，达到最佳的结晶状态，使产品合格率达到100%。

本发明与现有技术相比，可有效降低浇铸冒口的冷却速度，延长钢液与外界隔离时间，使钢液中的渣质、气体及时向外排除，钢胚的缩孔、渣孔、气孔得以彻底解决，使钢胚由珠光体转变到渗碳体、奥氏体，达到最佳的结晶状态，降低了冒口的收缩效率，使产品合格率得到大幅度提高。

附图说明

附图是本发明的结构示意简图。

具体实施方式