CN113909462A - 一种铸锭快速热脱模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种铸锭快速热脱模方法，包括如下步骤：S‑1.在浇铸完成25‑40分钟内，对铸锭进行快速热脱模；S‑2.将脱模处理后铸锭置入加热炉进行脱模后处理，脱模后处理完成后进行保温处理。本发明针对合金成分复杂，冷却过程中会产生较大热应力的合金，采用本发明的热脱模技术，可确保铸锭的脱模效率，避免热脱模过程铸锭表面大量温降，导致铸锭表面及芯部中间过渡位置热应力开裂，影响锻棒的质量，适用于工程应用中大尺寸锻棒的制备。
Description
技术领域
本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种铸锭快速热脱模方法。
背景技术
为了获得综合性能更加优异的合金成分，目前合金成分优化的原则是在原有合金成分基础上添加各种微量元素用以大幅提高其力学性能、热稳定性、腐蚀性能等。但是各种微量元素的添加，会导致合金凝固过程中更加容易出现成分偏析，由于合金各组分冷却速率不一致导致体积不一致，铸锭冷却过程中产生的热应力成为了目前工程应用中的一项瓶颈。并且铸锭尺寸越大，受到铸锭热应力制约的问题越突出。
为了摆脱铸锭冷却过程中热应力的制约，考虑通过铸锭快速热脱模加锻造的方式，保证热脱模铸锭表面不产生大量温降，避免铸锭表面和芯部不同冷却速率下产生的热应力导致铸锭开裂。
目前工程上大多都是在合金浇铸、冷却后，再进行铸锭脱模处理。而为了获得理想的脱模效果，其一是通过对浇铸模具本身进行改进，其二是通过使用脱模剂，形成脱模层。前者，例如专利授权公开号为CN205147254U公开的《一种分格组合式易脱模大容量的浇铸模具》、专利授权公开号为CN212979124U公开的《一种方便快速脱模的模具》、专利授权公开号为CN210010430U公开的《一种自动铸锭脱模系统及铸锭模具》、专利授权公开号为CN212979124U公开的《一种方便快速脱模的模具》等，主要通过浇铸模具形状的设计，或增加冷却装置使铸锭表面快速降温再进行脱模，均仅适用于常温脱模处理。这是由于热胀冷缩原理，合金在高温情况下体积膨胀，与模具的摩擦力增加，脱模难度增加。另外增加冷却装置使铸锭表面快速降温使得铸锭表面和芯部的温度差更大，更加容易导致铸锭应力开裂，故以上浇铸模具的应用并不能解决工程应用中铸锭快速热脱模的难题。利用脱模剂，例如专利授权公告号为CN111299498B、授权公告日为2021年08月03日公开的一种锌合金脱模剂，将脱模剂涂抹在模具表面，然后在进行浇铸，可在模具表面形成一层致密、光滑的金属膜，有效阻止了模具中铁元素的渗透，且能使锌合金表面结晶更加致密，能实现快速脱模、不污染锌合金，且脱模后的模具不需要重新打磨就可使用。但是不仅增加了脱模步骤，需要额外涂布脱模剂，而且对合金成分较复杂的合金，无法克服冷脱模带来的内部应力开裂。
目前，关于从工艺上改进脱模效果的研究甚少。
发明内容
本发明针对合金成分较为复杂、受热应力制约的合金，提供一种铸锭快速热脱模方法，通过本发明提出的冶炼铸锭快速热脱模技术，可确保铸锭的脱模效率，避免热脱模过程铸锭表面大量温降，导致铸锭表面及芯部中间过渡位置热应力开裂，影响锻棒的质量，尤其适用于工程应用中大尺寸锻棒的制备。
本发明采用如下的技术方案：
一种铸锭快速热脱模方法，包括如下步骤：
S-1.在浇铸完成25-40分钟内，对铸锭进行快速热脱模；
S-2.将脱模处理后铸锭置入加热炉进行脱模后处理，脱模后处理完成后进行保温处理。
上述技术方案，采用热脱模加锻造的技术，摆脱了铸锭先冷却再脱模的常规思路，控制热脱模时间在浇铸完成25-40分钟内，时间过短，钢液未凝固，无法进行脱模处理，时间过长，保温帽与浇铸模凝固在一起，无法顺利去除保温帽，无法进行脱模处理。
作为上述技术方案的优选，所述脱模后处理包括升温步骤，由加热炉的起始温度上升至锻造温度，升温速率小于100℃/h，避免快速升温导致铸锭表面与芯部温度差导致热应力开裂。加热炉的起始温度是指铸锭置入加热炉时，加热炉的温度。锻造温度由合金决定，不同合金的锻造温度可能会有区别。
作为上述技术方案的优选，在铸锭置入加热炉时，加热炉温度，也即加热炉的起始温度为700℃-800℃。
作为上述技术方案的优选，所述脱模后处理包括一次升温、降温、二次升温步骤，二次升温的温度达到锻造温度。
作为上述技术方案的优选，所述一次升温将温度上升至锻造温度，降温将温度下降至锻造温度的一半。
作为上述技术方案的优选，所述一次升温的升温速率小于二次升温的速率。
作为上述技术方案的优选，保温处理时间≥1h。更进一步优选，保温处理时间为2h-3h。
通过实施上述技术方案，相比于现有技术，本发明具有如下的有益效果：
本发明针对合金成分复杂，冷却过程中会产生较大热应力的合金，采用本发明的热脱模技术，可确保铸锭的脱模效率，避免热脱模过程铸锭表面大量温降，导致铸锭表面及芯部中间过渡位置热应力开裂，影响锻棒的质量，适用于工程应用中大尺寸锻棒的制备。
附图说明
附图1为实施例1所得的成品棒材非金属夹杂物检测图，其中，A表示头部边缘，B表示头部1/2半径处，C表示尾部边缘，D表示尾部1/2半径处。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
需要说明的是，以下实施案例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施案例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施案例技术方案的范围。
实施例1
一种铸锭快速热脱模方法，包括如下步骤：
1、采用真空管感应炉进行Fe-12Cr合金的真空冶炼，投料重量为550kg。冶炼过程控制真空度≤5pa，按重量百分含量计，冶炼完成后进行浇铸。
2、浇铸完成30分钟后，将铸锭进行快速热脱模处理，热脱模方式为先去除保温帽，再采用行车加铁链将铸锭模整个倒置悬挂。采用机械手夹持铸锭冒口端后沿着铸锭重力方向运动，行车则带动铸锭模向其反方向运动。热脱模后随即放置锻造加热炉，此时加热炉的温度为750℃，脱模前铸锭表面温度为680℃。
3、铸锭随炉从750℃升温至1100℃，升温时间4h，在1100℃温度下保温2h后出炉进行锻造。锻造棒材规格Φ165mm。
4、对冷却后锻造棒材充分切除头尾后进行表面剥皮处理，得到成品棒材。
实施例2：
一种铸锭快速热脱模方法，包括如下步骤：
1.采用真空管感应炉进行Fe-12Cr合金的真空冶炼，投料重量为500kg。冶炼过程控制真空度≤5pa，按重量百分含量计，冶炼完成后进行浇铸。
2.浇铸完成40分钟后，将铸锭进行快速热脱模处理，随即放置锻造加热炉，此时加热炉的温度为750℃，脱模前铸锭表面温度为650℃。
3.铸锭随炉从750℃升温至1100℃，升温时间5h，在1100℃温度下保温2.5h后出炉进行锻造。锻造棒材规格Φ165mm。
4.对冷却后锻造棒材充分切除头尾后进行表面剥皮处理，得到成品棒材。
实施例3：
一种铸锭快速热脱模方法，包括如下步骤：
1.采用真空管感应炉进行Fe-12Cr合金的真空冶炼，投料重量为500kg。冶炼过程控制真空度≤5pa，按重量百分含量计，冶炼完成后进行浇铸。
2.浇铸完成25分钟后，将铸锭进行快速热脱模处理，随即放置锻造加热炉，此时加热炉的温度为700℃，脱模前铸锭表面温度为650℃。
3.铸锭随炉从700℃升温至1100℃，升温时间5h，在1100℃温度下保温1h后出炉进行锻造。锻造棒材规格Φ160mm。
4.对冷却后锻造棒材充分切除头尾后进行表面剥皮处理，得到成品棒材。
实施例4：
一种铸锭快速热脱模方法，包括如下步骤：
1.采用真空管感应炉进行Fe-12Cr合金的真空冶炼，投料重量为600kg。冶炼过程控制真空度≤5pa，按重量百分含量计，冶炼完成后进行浇铸。
2.浇铸完成25分钟后，将铸锭进行快速热脱模处理，随即放置锻造加热炉，此时加热炉的温度为800℃，脱模前铸锭表面温度为650℃。
3.铸锭随炉从800℃升温至1100℃，升温时间5h，在1100℃温度下保温3h后出炉进行锻造。锻造棒材规格Φ175mm。
4.对冷却后锻造棒材充分切除头尾后进行表面剥皮处理，得到成品棒材。
实施例5：
一种铸锭快速热脱模方法，包括如下步骤：
1.采用真空管感应炉进行Fe-12Cr合金的真空冶炼，投料重量为600kg。冶炼过程控制真空度≤5pa，按重量百分含量计，冶炼完成后进行浇铸。
2.浇铸完成25分钟后，将铸锭进行快速热脱模处理，随即放置锻造加热炉，此时加热炉的温度为800℃，脱模前铸锭表面温度为650℃。
3.铸锭随炉从800℃升温至1100℃，升温时间7h，再降温至550℃，随后再升至1100℃温度下保温3h后出炉进行锻造。锻造棒材规格Φ175mm。
4.对冷却后锻造棒材充分切除头尾后进行表面剥皮处理，得到成品棒材。
对各实施例所获得的成品棒材进行性能检测
1.对成品棒材按照ASME NB 2546标准逐支进行整管PT探伤，检测结果见下表1所示，均显示无缺陷。
2.对实施例1所得的成品棒材按照GB/T 10561标准进行非金属夹杂物检测，检测结果见下表2所示，夹杂物照片见附图1所示，锻棒的非金属夹杂物含量很低。
Claims (8)
1.一种铸锭快速热脱模方法，其特征在于，包括如下步骤：
S-1.在浇铸完成25-40分钟内，对铸锭进行快速热脱模；
S-2.将脱模处理后铸锭置入加热炉进行脱模后处理，脱模后处理完成后进行保温处理。
2.根据权利要求1所述的一种铸锭快速热脱模方法，其特征在于，所述脱模后处理包括升温步骤，由加热炉的起始温度上升至锻造温度，升温速率小于100℃/h。
3.根据权利要求1所述的一种铸锭快速热脱模方法，其特征在于，在铸锭置入加热炉时，加热炉的起始温度为700℃-800℃。
4.根据权利要求2或3所述的一种铸锭快速热脱模方法，其特征在于，所述脱模后处理包括一次升温、降温、二次升温步骤，二次升温的温度达到锻造温度。
5.根据权利要求4所述的一种铸锭快速热脱模方法，其特征在于，所述一次升温将温度上升至锻造温度，降温将温度下降至锻造温度的一半。
6.根据权利要求4所述的一种铸锭快速热脱模方法，其特征在于，所述一次升温的升温速率小于二次升温的速率。
7.根据权利要求1所述的一种铸锭快速热脱模方法，其特征在于，保温处理时间≥1h。
8.根据权利要求7所述的一种铸锭快速热脱模方法，其特征在于，保温处理时间为2h-3h。
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