CN102615258B - 一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，它依次包括熔炼、脱氧、成分调整、浇注、磁致震荡处理、空冷、及脱模步骤。熔炼温度为1650-1700℃，脱氧处理后控制氧浓度小于等于15ppm，成分调整到位后静止5分钟。磁致震荡处理步骤是将脉冲磁致震荡线圈固定在铸型外部，浇注结束后打开脉冲电源，对钢液进行脉冲磁致震荡处理，时间1-3分钟，电流3000A。脉冲磁致震荡处理完后空冷至完全凝固，降至室温后脱模，即得到所述65Mn钢模铸锭。通过磁致震荡，使得65Mn钢的模铸锭子的柱状晶长度与未经磁致震荡处理的相比，缩短40%以上；缩孔深度也明显减少。通过一整套生产工艺使得高碳钢的模铸锭组织得到很大改观，其中等轴晶率提高一倍以上，晶粒尺寸细化2倍以上，对工业大生产有借鉴意义。

Description

一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法
技术领域
本发明涉及钢的冶炼及铸造技术领域，尤其涉及一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法。
背景技术
对模铸锭子而言，成分与组织的均匀对于在后续轧制过程中获得超细晶组织是十分有益的。均质化包括了成分均匀化和组织均匀化两个方面。在实际凝固过程中，由于选分结晶、合金组元密度差、冷却强度不同和熔体内部的对流等各种影响因素，导致了成分偏析和组织不均匀性，并同时产生缩孔、疏松和裂纹等铸造缺陷。从组织特征来看，组织与成分的不均匀往往与凝固组织粗大有关，特别是凝固过程中形成的发达柱状晶造成了材料的非均匀性。因此，要获得高均质铸锭的关键是有效控制凝固过程，促进形核，抑制柱状晶的生长，从而获得均匀细等轴晶组织。这类组织有利于抑制成分偏析，提高材料的组织和成分均匀性及加工性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，该方法可获得组织和成分均匀化的65Mn钢模铸锭。
本发明的技术方案如下：
一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，它依次包括熔炼、脱氧、成分调整、浇注、磁致震荡处理、空冷、及脱模步骤；熔炼温度为1650-1700℃，脱氧处理后控制氧浓度小于等于15ppm，成分调整到位后静止5分钟，所述磁致震荡处理步骤是将脉冲磁致震荡线圈通过支架固定在铸型外部，浇注结束后立即打开脉冲电源，对钢液进行脉冲磁致震荡处理，处理时间1-3分钟，处理电流3000A，脉冲磁致震荡处理完后空冷至完全凝固，降至室温后进行脱模，即得到所述65Mn钢模铸锭。
上述方案中，所述成分调整步骤中控制钢水量在400-450kg。
上述方案中，所述脉冲磁致震荡线圈环绕设置在铸型外部。
上述方案中，所述脉冲磁致震荡线圈顶部距铸型顶部的距离与所述脉冲磁致震荡线圈底部距铸型底部的距离相同。
上述方案中，所述脉冲磁致震荡线圈的高度为铸型高度的一半。
上述方案中，所述浇注步骤中使用的锭模由第一U形侧板、第二U形侧板、及底板焊接成筒状结构，所述第一U形侧板具有第一基板和自所述第一基板的两端延伸出的两个相互平行的第一翼板，所述第二U形侧板具有第二基板和自所述第二基板的两端延伸出的两个相互平行的第二翼板，所述第一翼板的长度大于第二翼板的长度，所述第一U形侧板的两个第一翼板的自由端的外壁分别与两个第二翼板的内壁连接，所述两个第一翼板的自由端与所述第二基板相接触，所述第一U形侧板和第二U形侧板的厚度均为9-11mm。
上述方案中，还包括浇注前将所述锭模进行烘烤30分钟以上，使锭模温度达到250℃以上的步骤。
上述方案中，所述磁致震荡处理步骤中还包括在对钢液进行脉冲磁致震荡处理的同时对线圈进行冷却的步骤。
上述方案中，所述冷却步骤所使用的冷却装置包括混合器、开关、软管、及喷头，所述混合器的出口端与所述软管的一端连接，所述软管的另一端与喷头连接，所述开关设置在所述混合器的出口端，水和气在混合器混合后，经过软管及喷头喷出雾状气水介质到所述线圈上。
上述方案中，所述熔炼步骤是在中频感应熔炼炉中进行。
本发明的有益效果为：
1.本发明利用脉冲电磁场对金属熔体（65Mn）钢凝固过程的作用实现提高形核率，细化凝固组织的目的。由于该技术实现了无接触式的作用，而且与电磁搅拌相比，所需的功率较小，但对铸坯中熔体凝固组织的影响较大，因此，可以很好地改善65Mn钢模铸锭子的内部质量。中试试验表明，通过磁致震荡，使得65Mn钢的模铸锭子的柱状晶长度与未经磁致震荡处理的相比，缩短40%以上；缩孔深度也明显减少。通过一整套的生产工艺，使得高碳钢的模铸锭组织得到很大改观，其中等轴晶率提高一倍以上，晶粒尺寸细化2倍以上，对工业大生产有借鉴意义。
2.浇注步骤中使用的锭模的结构和厚度设计一方面可确保磁致震荡处理的穿透效果，另一方面又保证了冷却过程的散热效果，此外，其厚度设计还可以较好的模拟实际生产中的坯壳。
附图说明
图1为本发明实施例的锭模的俯视图。
图2为本发明实施例的锭模的主视图。
图3为本发明实施例的冷却装置的结构示意图。
图4为未经磁致震荡处理而得到的65Mn钢模铸锭的结构示意图。
图5为经本发明的磁致震荡处理而得到的65Mn钢模铸锭的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明提供一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，它依次包括熔炼、脱氧、成分调整、浇注、磁致震荡处理、空冷、及脱模步骤。
熔炼步骤是在500Kg中频感应熔炼炉中进行，达到熔炼温度1650-1700℃后脱氧调成分。脱氧步骤控制氧浓度小于等于15ppm。钢种为65Mn钢，按照国标控制成分。成分调整步骤中控制钢水量在400-450kg。成分调整到位后静止5分钟。
浇注步骤是采用顶注式浇注。钢水符合成分和温度要求时，通过浇口杯注入锭模。在本实施例中，所使用的锭模如图1和图2所示，该锭模由第一U形侧板、第二U形侧板、及底板6焊接成筒状结构。焊接采用内外焊。该第一U形侧板具有第一基板1和自第一基板1的两端延伸出的两个相互平行的第一翼板2。第二U形侧板具有第二基板3和自第二基板3的两端延伸出的两个相互平行的第二翼板4。第一翼板2的长度大于第二翼板4的长度。第一U形侧板的两个第一翼板2的自由端的外壁分别与两个第二翼板4的内壁连接。两个第一翼板2的自由端与第二基板3相接触。第一U形侧板和第二U形侧板的厚度均为9-11mm，优选为10mm。该锭模的横截面为中空的四边形。该锭模的内部尺寸为220×220×1170 mm，外部尺寸为240×240×1200 mm。第一U形侧板和第二U形侧板采用普碳钢板（Q235）加工而成。该锭模的内壁设置有一层1-3mm厚度的耐火涂料层以便脱模，使用前进行煤气火焰烘烤30分钟以上，使锭模温度达到250℃以上。
磁致震荡处理步骤是将脉冲磁致震荡线圈通过支架固定在铸型外部，浇注结束后立即打开脉冲电源，对钢液进行脉冲磁致震荡处理，处理时间1-3分钟，处理电流3000A。在本实施例中，脉冲磁致震荡线圈环绕设置在铸型外部。脉冲磁致震荡线圈顶部距铸型顶部的距离与所述脉冲磁致震荡线圈底部距铸型底部的距离相同。在本实施例中，脉冲磁致震荡线圈的高度为铸型高度的一半。
磁致震荡过程中还对线圈同时进行冷却，可以避免铜质线圈间的绝缘垫板在磁致震荡处理过程中被高温烤坏。冷却时使用的冷却装置如图3，其包括混合器7、开关8、软管9、及喷头10。混合器7的出口端与软管9的一端连接，软管9的另一端与喷头10连接。开关8设置在混合器7的出口端，水和气在混合器7混合后，经过软管9及喷头10喷出雾状气水介质到线圈上。
脉冲磁致震荡处理完后空冷至完全凝固，降至室温后进行脱模，即得到所述65Mn钢模铸锭。

Claims (9)

1.一种中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，它依次包括熔炼、脱氧、成分调整、浇注、磁致震荡处理、空冷、及脱模步骤；熔炼温度为1650-1700℃，脱氧处理后控制氧浓度小于等于15ppm，成分调整到位后静止5分钟，所述磁致震荡处理步骤是将脉冲磁致震荡线圈通过支架固定在铸型外部，浇注结束后立即打开脉冲电源，对钢液进行脉冲磁致震荡处理，处理时间1-3分钟，处理电流3000A，脉冲磁致震荡处理完后空冷至完全凝固，降至室温后进行脱模，即得到所述65Mn钢模铸锭；
所述浇注步骤中使用的锭模由第一U形侧板、第二U形侧板、及底板焊接成筒状结构，所述第一U形侧板具有第一基板和自所述第一基板的两端延伸出的两个相互平行的第一翼板，所述第二U形侧板具有第二基板和自所述第二基板的两端延伸出的两个相互平行的第二翼板，所述第一翼板的长度大于第二翼板的长度，所述第一U形侧板的两个第一翼板的自由端的外壁分别与两个第二翼板的内壁连接，所述两个第一翼板的自由端与所述第二基板相接触，所述第一U形侧板和第二U形侧板的厚度均为9-11mm。
2.如权利要求1所述的中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，所述成分调整步骤中控制钢水量在400-450kg。
3.如权利要求1所述的中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，所述脉冲磁致震荡线圈环绕设置在铸型外部。
4.如权利要求3所述的中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，所述脉冲磁致震荡线圈顶部距铸型顶部的距离与所述脉冲磁致震荡线圈底部距铸型底部的距离相同。
5.如权利要求4所述的中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，所述脉冲磁致震荡线圈的高度为铸型高度的一半。
6.如权利要求1所述的中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，还包括浇注前将所述锭模进行烘烤30分钟以上，使锭模温度达到250℃以上的步骤。
7.如权利要求1所述的中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，所述磁致震荡处理步骤中还包括在对钢液进行脉冲磁致震荡处理的同时对线圈进行冷却的步骤。
8.如权利要求7所述的中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，所述冷却步骤所使用的冷却装置包括混合器、开关、软管、及喷头，所述混合器的出口端与所述软管的一端连接，所述软管的另一端与喷头连接，所述开关设置在所述混合器的出口端，水和气在混合器混合后，经过软管及喷头喷出雾状气水介质到所述线圈上。
9.如权利要求1所述的中试工厂生产高品质65Mn钢模铸锭的方法，其特征在于，所述熔炼步骤是在中频感应熔炼炉中进行。
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