CN111468704A - 一种提高大钢锭内部质量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高大钢锭内部质量的方法，包括如下步骤：S1,准备相关设备，包括行波磁场搅拌器两套，行波磁场搅拌器为厢式搅拌器，搅拌器的具体尺寸可以根据铸锭模的尺寸设计，为了达到较好的搅拌效果，其长度应≥1/2铸锭对角线长度；水冷系统一套，该水冷系统可以采用内冷方式，也可以采用外冷方式；供电系统两套，为两套行波磁场搅拌器提供电源。S2,两套行波磁场搅拌器分别放在铸模的外部，交叉成45度到90度(按照交叉的锐角算)；S3,对钢锭模中钢水施加行波搅拌；S4,待铸锭凝固后关闭行波磁场搅拌器电源及冷却水的电源。本发明的有益效果是：对于缓解铸锭的密度偏析、中心偏析具有非常好的效果。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种模铸铸锭凝固过程的电磁控制技术。
背景技术
模铸大钢锭在实际的生产过程中容易产生偏析，铸锭的内部容易产生中心疏松和缩孔等，影响了铸件的质量，严重的时候会导致数十吨的铸锭报废，造成巨大的经济损失。由于大铸锭的尺寸过大，目前采取的减轻铸锭中心偏析、缩孔等缺陷的方法主要是通过优化冷铁、冒口等，但取得的效果有限。同时由于铸锭的头部、尾部凝固差异，使铸锭的头、尾元素偏差也较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高大钢锭内部质量的方法，即在大钢锭凝固过程中通过行波磁场推动金属液体形成螺旋流动，利用该种流动降低铸锭内的温度梯度，促进同时凝固，减轻铸锭中心的偏析、缩孔现象，降低铸锭头、尾的成分差异。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种提高大钢锭内部质量的方法，主要通过在大铸锭两侧同时施加行波磁场搅拌器的方法，来提高大钢锭的内部质量，包括如下步骤：
S1,准备相关设备，主要包括：1)行波磁场搅拌器两套，行波磁场搅拌器为厢式搅拌器，搅拌器的结构如图1、图2所示，该搅拌器的尺寸根据铸锭的不同而不同，长(0.5～4m)×宽(0.1～2m)×厚(0.25～1m)，搅拌器的具体尺寸可以根据铸锭模的尺寸设计，为了达到较好的搅拌效果，其长度应≥1/2铸锭对角线长度；2)水冷系统一套，搅拌器在工作时会产生感应热，同时大铸锭附近的温度也较高，因而需要对搅拌器进行水冷降温，该水冷系统可以采用内冷方式，也可以采用外冷方式；3)供电系统两套，为两套行波磁场搅拌器提供电源，其功率依据铸锭大小的不同，范围从50kW到1000kW连续可调，频率从0～50Hz连续可调；
S2,两套行波磁场搅拌器如图3所示，分别放在铸模的外部，铸模可以是扁锭、圆锭等，两个行波搅拌器交叉成45度到90度(按照交叉的锐角算)；连接好搅拌器的水冷系统和供电系统；开启水冷系统；将冶炼好的钢水浇入钢锭模；
S3,打开行波磁场搅拌器电源，对钢锭模中钢水施加行波搅拌,为了避免钢水表面的杂质进入，可以在钢水充满钢锭模后再施加搅拌,两个搅拌器的搅拌力可以倾斜向下，如图3中箭头所示，对钢水施加如图中所示的两个电磁推力后，钢水具有了周向流动的同时还存在一个垂直方向的流动，该流动对于缓解铸锭的密度偏析、中心偏析具有非常好的效果；
S4,待铸锭凝固后关闭行波磁场搅拌器电源；待环境温度在100度以下后再关闭行波磁场搅拌器的冷却水电源。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
对钢水施加如图3中所示的两个电磁推力后，钢水具有了周向流动的同时还存在一个垂直方向的流动，综合起来为螺旋流动，该流动对于缓解铸锭的密度偏析、中心偏析具有非常好的效果。
附图说明
图1是本发明的行波磁场搅拌器的结构示意图(主视图)。
图2是本发明的行波磁场搅拌器的结构示意图(俯视图)。
图3是钢水利用行波磁场搅拌器形成螺旋流的示意图。
图中：1：线圈；2：上垫块；3：磁轭背；4：磁轭端部；5下垫块；6：箱体7：进水口； 8出水口；9电源接口；11：磁轭，12：行波搅拌器；13：铸模
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种提高大钢锭内部质量的方法作进一步的详细说明。
如图1至图2所示，是本发明所述方法使用的设备，行波磁场搅拌器的结构示意图(主视图和俯视图)。其中包括线圈1；上垫块2；磁轭背3；磁轭端部4；下垫块5；箱体6；进水口7；出水口8；电源接口9；磁轭11，行波搅拌器12；铸模13。
图3是钢水利用行波磁场搅拌器形成螺旋流的示意图。
本发明的一种提高大钢锭内部质量的方法，主要通过在大铸锭两侧同时施加行波搅拌器的方法，来提高大钢锭的内部质量，主要包括如下步骤：
S1,准备相关设备，主要包括：1)行波磁场搅拌器两套，行波磁场搅拌器为厢式搅拌器，搅拌器的结构如图1、图2所示，该搅拌器的尺寸根据铸锭的不同而不同，长(0.5～4m)×宽(0.1～2m)×厚(0.25～1m)，搅拌器的具体尺寸可以根据铸锭模的尺寸设计，为了达到较好的搅拌效果，其长度应≥1/2铸锭对角线长度；2)水冷系统一套，搅拌器在工作时会产生感应热，同时大铸锭附近的温度也较高，因而需要对搅拌器进行水冷降温，该水冷系统可以采用内冷，也可以采用外冷；3)供电系统两套，为两套行波磁场搅拌器提供电源，其功率依据铸锭大小的不同，范围从50kW到1000kW连续可调，频率从0～50Hz连续可调；
S2,两套行波磁场搅拌器如图3所示，分别放在铸模的外部，铸模可以是扁锭、圆锭等，两个行波搅拌器交叉成45度到90度(按照交叉的锐角算)；连接好搅拌器的水冷系统和供电系统；开启水冷系统；将冶炼好的钢水浇入钢锭模；
S3,打开行波磁场搅拌器电源，对钢锭模中钢水施加行波搅拌,为了避免钢水表面的杂质进入，可以在钢水充满钢锭模后再施加搅拌,两个搅拌器的搅拌力可以倾斜向下，如图3中箭头所示，对钢水施加如图中所示的两个电磁推力后，钢水具有了周向流动的同时还存在一个垂直方向的流动，该流动对于缓解铸锭的密度偏析、中心偏析具有非常好的效果；
S4,待铸锭凝固后关闭行波磁场搅拌器电源；待环境温度在100度以下后再关闭行波磁场搅拌器的冷却水电源。
实施例1：
对15kg铝硅合金在凝固过程中施加螺旋流动，铸锭的上、中、下成分差异明显减轻，具体检测结果如表1所示。从表1可以看出使用螺旋电磁搅拌后，铸锭的上中下Si含量极差低于施加传统搅拌的铸锭，在电流50A时Si含量极差降低到0.37％，远低于旋转搅拌时的结果。
表1.对Al-8％Si合金合金施加不同搅拌时铸锭的上中下成分差异。
实施例2：
对500kg钢锭凝固过程施加螺旋流动，凝固后对铸坯各部位C含量进行检验，结果如表2 所示。从表2可以看出施加螺旋流动后铸锭中心C偏析从1.11降低到1.08，铸锭上、下部的C偏析差值由0.07降低到0.04.
表2. 500kg铸锭施加螺旋流后C偏析对比
| 旋转搅拌 | 螺旋搅拌 | |
| 铸锭中心C偏析 | 1.11 | 1.08 |
| 铸锭上部、底部C偏析差值 | 0.06(上部1.15，下部1.09) | 0.03(上部1.09，下部1.06) |
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
对钢水施加如图3中所示的两个电磁推力后，钢水具有了周向流动的同时还存在一个垂直方向的流动，综合起来为螺旋流动，该流动对于缓解铸锭的密度偏析、中心偏析具有非常好的效果。
Claims (1)
1.一种提高大钢锭内部质量的方法，通过在大铸锭两侧同时施加行波磁场搅拌器的方法，来提高大钢锭的内部质量，其特征在于，包括如下步骤：
S1,准备相关设备，主要包括：1)行波磁场搅拌器两套，行波磁场搅拌器为厢式搅拌器，搅拌器的尺寸根据铸锭的不同而不同，长(0.5～4m)×宽(0.1～2m)×厚(0.25～1m)，搅拌器的具体尺寸可以根据铸锭模的尺寸设计，为了达到较好的搅拌效果，其长度应≥1/2铸锭对角线长度；2)水冷系统一套，搅拌器在工作时会产生感应热，同时大铸锭附近的温度也较高，因而需要对搅拌器进行水冷降温，该水冷系统可以采用内冷方式，也可以采用外冷方式；3)供电系统两套，为两套行波磁场搅拌器提供电源，其功率依据铸锭大小的不同，范围从50kW到1000kW连续可调，频率从0～50Hz连续可调；
S2,两套行波磁场搅拌器分别放在铸模的外部，铸模可以是扁锭、圆锭等，两个行波搅拌器交叉成45度到90度(按照交叉的锐角算)；连接好搅拌器的水冷系统和供电系统；开启水冷系统；将冶炼好的钢水浇入钢锭模；
S3,打开行波磁场搅拌器电源，对钢锭模中钢水施加行波搅拌,为了避免钢水表面的杂质进入，可以在钢水充满钢锭模后再施加搅拌,两个搅拌器的搅拌力可以倾斜向下，对钢水施加两个电磁推力后，钢水具有了周向流动的同时还存在一个垂直方向的流动，该流动对于缓解铸锭的密度偏析、中心偏析具有非常好的效果；
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