CN102166635B - 一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法 - Google Patents
一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102166635B CN102166635B CN 201010562829 CN201010562829A CN102166635B CN 102166635 B CN102166635 B CN 102166635B CN 201010562829 CN201010562829 CN 201010562829 CN 201010562829 A CN201010562829 A CN 201010562829A CN 102166635 B CN102166635 B CN 102166635B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel ingot
- continuous casting
- long nozzle
- casting steel
- teeming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 157
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 157
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims abstract description 110
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 11
- 230000008602 contraction Effects 0.000 title abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 7
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 7
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 7
- 229910001051 Magnalium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 3
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 3
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 abstract 4
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
本发明属于钢锭制造与冶金工程领域,具体地说是一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔和疏松的方法,解决现有技术中连铸钢锭中心质量差,废品率高,且难于向大型化发展的问题。采用连铸方式生产钢锭,拉坯结束后,待钢锭凝固一段时间,将一特定尺寸的长水口由钢锭顶部插入其中心一定深度,补浇钢水。随钢水不断浇入,长水口逐渐上升,直至到达钢锭顶部。采用该种长水口补浇钢水的方法补充凝固收缩所需的金属液,从而达到减轻并消除连铸钢锭中心缩孔和疏松的目的。
Description
技术领域
本发明属于钢锭制造与冶金工程领域,具体地说是一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔和疏松的方法。
背景技术
钢锭是大型锻件的母材,利用钢锭锻造的大型锻件广泛应用于水电、火电、核电等能源领域,以及采矿、炼钢、轧钢等冶金领域,还有火车、汽车、船舶等运输领域。大型锻件是诸多行业中大型设备的核心部件和骨干部件,如火电低压转子、大型船用曲轴、宽厚板轧机支承辊等。大型锻件质量决定着大型设备的运行质量,而决定大型锻件质量的关键正是钢锭,我国每年需要大型钢锭约2000万吨。
目前,钢锭的制备方法主要是模铸法。利用金属模具,采用上注或下注方法进行浇注,金属液在钢锭模中凝固。这种方法生产的钢锭存在严重的偏析、夹杂、缩孔疏松问题,钢锭平均利用率不足60%。而且采用模铸法制备大型钢锭生产周期长、效率低、能耗高。
为了提高钢锭生产效率,同时提高材料利用率,近年来采用连铸方法生产大直径的钢锭越来越受到重视。该技术是将金属液连续浇注到水冷结晶器中,钢水在水冷结晶器中凝固,并通过引锭装置不断将凝固部分由下端拉出,实现钢锭的连续铸造。钢锭连铸技术分为两类:其一为半连续铸造(立式连铸),即将钢锭垂直拉坯一定长度后,静置,使其完全凝固后,入炉保温;其二为全连续铸造(弧形连铸),即钢锭拉出后通过弯曲和矫直机构将连铸钢锭由竖直状态转变为水平状态,通过切割装置将连铸钢锭切取成所需尺寸,半连续铸造方法更适用于制造超大直径的连铸钢锭。
连铸钢锭直径一般大于Φ600mm,出结晶器后,钢锭表面凝固层厚度只有几十毫米,芯部金属仍处于液态。由于截面尺寸较大,蓄热量大,凝固时间长,且高径比大,凝固后期,金属液难于实现长程补缩,从而造成连铸钢锭中心疏松、缩孔甚至缩裂,致使连铸钢锭报废。目前,中心疏松、缩孔和缩裂是制约钢锭连铸技术向大截面和超大截面发展的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除大型连铸钢锭中心缩孔疏松缺陷的方法,解决现有技术中连铸钢锭中心质量差,废品率高,且难于向大型化发展的问题。
基于此目的,本发明的技术方案是:
一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,采用长水口补浇金属液的方法生产无缩孔疏松缺陷、直径为Φ600~1800mm的连铸钢锭。
所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,采用连铸方法生产直径为Φ600~1800mm、高度h为5~15m的钢锭;连铸钢锭拉坯结束后,在其表面覆盖发热保温材料或采用电加热方式保证钢锭上表面长时间处于液态而不发生凝固。
所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,待连铸钢锭拉坯结束凝固结晶1~5h后,钢锭凝固层厚度50-300mm,连铸钢锭中心处于固液两相区时,去除钢锭顶部保温材料或电加热装置;将内径为Φ20~100mm的长水口由钢锭顶部中心插入,插入深度2~10m,插入速度以连铸钢锭液面不上升为宜。
所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,通过长水口向连铸钢锭中补浇金属液,金属液补浇重量为连铸钢锭总重的1~3%。
所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,补浇钢水过程中,不断使长水口向上移动,直至长水口完全拉出连铸钢锭,补浇结束;金属液补浇速度与长水口上移速度相互匹配,以连铸钢锭液面不降低为宜。
所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,长水口采用镁铝或锆基耐火材料,使用前长水口预热温度为1200~1600℃。
所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,该方法同样适用于模铸钢锭的生产,即,采用长水口补浇金属液的方法消除模铸钢锭中心缩孔疏松缺陷。
本发明的有益效果是:
1、本发明采用长水口补浇金属液的方法,减轻或消除连铸钢锭中心疏松、缩孔和缩裂缺陷的产生。
2、本发明在连铸钢锭凝固一定时间后,中心进入固液两相区时,采用长水口补浇,为钢锭提供凝固收缩所需的金属液。
3、本发明长水口采用耐侵蚀的镁铝或锆基高温材料制造,避免长水口插入连铸钢锭芯部过程中,因耐热度低或强度低而剥落,产生夹杂物。
4、本发明长水口预热温度需达到1200~1600℃,避免其插入钢锭芯部时,大量金属液在长水口表面凝固。
5、本发明连铸钢锭拉坯结束后,钢锭表面采用发热保温剂或电加热装置进行保护,保证铸锭表面钢液不凝固,以有利于长水口插入。
6、本发明补浇时机的选择需要通过计算机模拟严格计算。补浇过早时,钢锭芯部大量金属液仍处于液相线以上,凝固收缩量较小,补浇效果不明显。若补浇过晚,则芯部凝固分数较大,长水口插入受阻,不能进行顺利补浇。连铸钢锭芯部金属液固相分数为30~60%时,适宜实施补浇。
7、本发明长水口插入钢锭中时,速度缓慢,迫使连铸钢锭芯部金属液沿径向补缩,避免插入过快,钢锭液面上升。补浇过程中,长水口逐渐上移,避免上移速度过快,气体卷入造成氧化。
8、本发明钢水补浇量约为钢锭总重量的1~3%,补充钢锭凝固收缩量,消除中心缩孔与疏松。
附图说明
图1为立式连铸生产钢锭及长水口补浇金属液示意图。
图中,1-结晶器;2-连铸钢锭;3-钢锭液芯;4-引锭装置;5-钢包;6-金属液;7-长水口。
图2(a)-图2(b)为实施例2生产的连铸钢锭。其中,图2(a)为连铸钢锭横断面,图2(b)为横断面中心酸洗后的缩孔疏松情况。
图3(a)-图3(b)为未采用长水口补浇生产的连铸钢锭。其中,图3(a)为连铸钢锭横断面,图3(b)为横断面中心酸洗后的缩孔疏松情况。
具体实施方式
本发明涉及的连铸钢锭中心缩孔疏松消除方法实施步骤与方式如下:
如图1所示,本发明钢锭连铸设备主要包括:水冷结晶器1、连铸钢锭2、引锭机构4、钢包5和长水口7,钢包5底部出水口与长水口7相连接,长水口7伸至连铸钢锭2中,水冷结晶器1设置于连铸钢锭2的四周,引锭机构4设置于连铸钢锭2的底部。连铸钢锭2通过引锭装置4拉出结晶器1后,中心仍然有较大的钢锭液芯3。若不采取任何措施,钢锭中心将形成疏松、缩孔,甚至缩裂。
本实施例中,采用半连续立式连铸方法,连铸钢锭2高度为5~15m,结晶器1直径尺寸范围为Φ600~1800mm,长水口7内径尺寸范围为Φ20~100mm、长度为2-10m,长水口采用高强度镁铝或锆基耐火材料。
采用本发明所设计的连铸钢锭缩孔疏松消除方法,首先将熔炼处理好的钢水浇入水冷结晶器1中,待钢水凝固结晶一定厚度(凝固层厚度30-100mm)时,采用引锭装置4,以0.02~0.50m/min的速度将连铸钢锭2拉出结晶器1。待连铸过程结束后,连铸钢锭2中心存在较大的钢锭液芯3,在连铸钢锭2顶部加发热保温剂或采用电加热技术保证钢锭表面金属液不发生凝固。利用常规的计算机模拟技术,计算连铸钢锭2中心的钢锭液芯3进入凝固糊状区的时间,从而确定长水口7补浇时机。连铸结束后1~5小时,待钢锭液芯3进入凝固糊状区(即连铸钢锭中心处于固液两相区)时,去除钢锭顶部保温材料或电加热装置,将预热至1200~1600℃的长水口由钢锭顶部中心插入连铸钢锭芯部。根据钢锭实际高度确定长水口插入深度,插入深度一般应达到钢锭高度的2/3,插入速度以连铸钢锭液面不上升为宜。长水口插入后,逐渐上移,上移过程中,通过长水口将与连铸钢锭成分一致的金属液6浇入连铸钢锭的钢锭液芯3中,金属液补浇重量约为连铸钢锭总重的1~3%。
本发明补浇钢水过程中,不断使长水口向上移动,直至长水口完全拉出连铸钢锭,补浇结束。金属液补浇速度与长水口上移速度相互匹配,以连铸钢锭液面不降低为宜。
长水口由上而下插入连铸钢锭的过程中,将进入糊状区的金属液由连铸钢锭中心向四周挤压,从而提高长水口周围钢水致密度,降低缩孔疏松倾向。长水口向上拉出过程中,不断将金属液浇入,原来易产生轴线缩孔疏松缺陷的钢锭中心被补浇的金属液填充,有效消除了中心疏松、缩孔和缩裂缺陷。
实施例1
连铸钢锭材质:Q345;
连铸钢锭直径:600mm;
连铸钢锭高度:10m;
连铸钢锭抽拉速度:0.3m/min;
长水口内径:20mm;
长水口长度:8m;
长水口插入时机:连铸结束后1h;
补浇金属液重量:200kg;
本实施例中,无损探伤发现,连铸钢锭内部无疏松、缩孔和缩裂缺陷。
实施例2
连铸钢锭材质:20CrNi2Mo;
连铸钢锭直径:1000mm;
连铸钢锭高度:8m;
连铸钢锭抽拉速度:0.1m/min;
长水口内径:60mm;
长水口长度:6m;
长水口插入时机:连铸结束后2h;
补浇金属液重量:800kg;
如图2(a)-图2(b)所示,本实施例中,连铸锭采用长水口补浇技术,经无损探伤发现,钢锭内部无缩孔疏松缺陷。
如图3(a)-图3(b)所示,未实施长水口补浇时,大型连铸钢锭中心存在中心疏松、缩孔和缩裂缺陷,钢锭中心质量差,废品率高。
实施例3
连铸钢锭材质:34MnV;
连铸钢锭直径:1500mm;
连铸钢锭高度:6m;
连铸钢锭抽拉速度:0.03m/min;
长水口内径:100mm;
长水口长度:4m;
长水口插入时机:连铸结束后4h;
补浇金属液重量:800kg;
本实施例中,连铸钢锭经无损探伤,芯部无疏松、缩孔和缩裂缺陷。
结果表明,本发明根据连铸钢锭的直径大小及液芯尺寸,待连铸钢锭凝固一定时间后,将适当直径和长度的长水口插入连铸钢锭轴心,补浇一定重量的金属液,从而达到了减轻并消除连铸钢锭中心缩孔和疏松的目的。
Claims (5)
1.一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,其特征在于:采用长水口补浇金属液的方法生产无缩孔疏松缺陷、直径为Φ600~1800mm、高度为5~15m的连铸钢锭;连铸钢锭拉坯结束后,在其表面覆盖发热保温材料或采用电加热方式保证钢锭上表面长时间处于液态而不发生凝固;
待连铸钢锭拉坯结束凝固结晶1~5h后,钢锭凝固层厚度50-300mm,连铸钢锭中心处于固液两相区时,去除钢锭顶部保温材料或电加热装置;将内径为Φ20~100mm的长水口由钢锭顶部中心插入,插入深度2~10m,插入速度以连铸钢锭液面不上升为宜。
2.按照权利要求1所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,其特征在于:通过长水口向连铸钢锭中补浇金属液,金属液补浇重量为连铸钢锭总重的1~3%。
3.按照权利要求1或2所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,其特征在于:补浇钢水过程中,不断使长水口向上移动,直至长水口完全拉出连铸钢锭,补浇结束;金属液补浇速度与长水口上移速度相互匹配,以连铸钢锭液面不降低为宜。
4.按照权利要求1所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,其特征在于:长水口采用镁铝或锆基耐火材料,使用前长水口预热温度为1200~1600℃。
5.按照权利要求1所述的通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法,其特征在于:该方法同样适用于模铸钢锭的生产,即,采用长水口补浇金属液的方法消除模铸钢锭中心缩孔疏松缺陷。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010562829 CN102166635B (zh) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | 一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010562829 CN102166635B (zh) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | 一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102166635A CN102166635A (zh) | 2011-08-31 |
CN102166635B true CN102166635B (zh) | 2013-01-30 |
Family
ID=44488060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201010562829 Active CN102166635B (zh) | 2010-11-26 | 2010-11-26 | 一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102166635B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109732047B (zh) * | 2019-03-01 | 2021-03-05 | 太原科技大学 | 一种大型钢锭或钢坯的渐进凝固成型方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1036156A (zh) * | 1988-04-01 | 1989-10-11 | 冶金工业部攀枝花钢铁公司钢铁研究院 | 模铸镇静钢封顶铸锭方法 |
CN101869968A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-27 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种三十吨级不锈钢钢锭的浇注方法 |
-
2010
- 2010-11-26 CN CN 201010562829 patent/CN102166635B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1036156A (zh) * | 1988-04-01 | 1989-10-11 | 冶金工业部攀枝花钢铁公司钢铁研究院 | 模铸镇静钢封顶铸锭方法 |
CN101869968A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-27 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种三十吨级不锈钢钢锭的浇注方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP昭48-6697 1973.02.28 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102166635A (zh) | 2011-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101428335B (zh) | 在直形连铸机上生产直径≥φ800mm圆坯的连铸方法 | |
CN102886501B (zh) | 一种宽厚板轧机用宽厚板坯高效制备工装和制备方法 | |
CN102380588A (zh) | 中频感应定向凝固铸锭方法及其装置 | |
CN104889350A (zh) | 圆钢锭模及圆钢锭制造方法 | |
CN104174819B (zh) | 一种海洋平台爬升机三级行星架的铸造工艺 | |
CN104259413A (zh) | 一种生产大规格椭圆坯的连铸系统及连铸工艺 | |
CN102166637B (zh) | 一种消除连铸钢锭中心缩孔和疏松的方法 | |
CN202146980U (zh) | 一种改善大型铸钢件宏观偏析和疏松的装置 | |
CN102161080B (zh) | 一种宽厚板轧机用高致密宽厚板坯的制造工装和方法 | |
CN201342480Y (zh) | 一种抑制大型钢锭宏观偏析的内冷装置 | |
CN102069163B (zh) | 结晶器、生产铸坯的装置和方法、铸坯以及超大断面铸坯 | |
CN101596590B (zh) | 一种通过机械搅拌抑制大型钢锭宏观偏析的方法 | |
CN103350216A (zh) | 一种铸锭均质化的控制方法 | |
CN104249142B (zh) | 纯净化均质化致密化细晶化钢铁大铸坯的压力铸造方法 | |
CN202762983U (zh) | 一种宽厚板轧机用宽厚板坯高效制备工装 | |
CN100591438C (zh) | 一种低偏析大型钢锭制造方法 | |
CN203184610U (zh) | 用于大型特厚板坯的钢锭模 | |
CN102166635B (zh) | 一种通过长水口补浇消除连铸钢锭中心缩孔与疏松的方法 | |
CN201304475Y (zh) | 在直形连铸机上生产直径≥φ800mm圆坯的连铸设备 | |
CN102806330B (zh) | 一种提高厚大断面连铸坯内部质量的方法 | |
CN201913204U (zh) | 结晶器、生产铸坯的装置、铸坯以及超大断面铸坯 | |
CN105251954A (zh) | 一种钢锭浇注模具及浇注方法 | |
CN204209084U (zh) | 一种生产大规格椭圆坯的连铸系统 | |
CN103128268B (zh) | 用于大型特厚板坯的中低温打箱的方法 | |
CN201940550U (zh) | 一种宽厚板轧机用高致密宽厚板坯的制造工装 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |