CN116372122A - 一种减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，具体包括以下步骤：S1、在保温帽砖上部包裹纤维毯，并在纤维毯和保温帽砖外部安装钢套进行固定；S2、将钢锭模烘烤到400℃以上；S3、同轴布置钢锭模、保温帽砖和漏斗砖；S4、调整好钢水的浇注温度后开始浇注，浇注温度T满足：钢水的液相线+20℃≤T≤钢水的液相线+60℃；当钢水浇注到钢锭模的1/2至3/4高度时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.8‑0.9倍，继续浇注至铸锭与保温帽砖接触时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.3‑0.7倍，将钢水升温至T1≥T+30℃继续进行浇注，直至浇注完成。采用本发明得到的铸锭冒口与锭身接触处的裂纹显著减少。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体而言，尤其涉及一种减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法。
背景技术
铸锭的冒口是为了防止铸锭锭身存在缩孔、缩松等缺陷而设置的，冒口位置设置在锭身之上，需要在钢锭模上方放保温帽砖以形成冒口并保证冒口冷却速度较慢，达到补缩冒口下方锭身的目的。但对于一些合金含量较高的钢种或合金，其在冶炼铸锭时，由于冒口处接触的是耐火材料，而锭身接触的是铸铁材质的钢锭模，因为两者冷却速度不同，内应力过大，极易在冒口与锭身连接处附近产生裂纹，裂纹位置一般产生在锭身上部10cm以内区域，对于产生的裂纹，为防止影响到铸锭下一步的工序，要将产生裂纹的部分连同冒口一同切掉，裂纹的产生，会影响到铸锭产品的成材率，对于裂纹比较严重的铸锭，可能直接导致铸锭的报废，铸锭冒口处裂纹会增加后续加工的处理量，增加了产品生产成本。
针对铸锭冒口处裂纹的产生，现有技术如专利CN110090927和CN105598374A，均采用底注式砂型铸造的方法，流程复杂，专利CN111014586A通过设置冒口圈与采用两次清除冒口配合的方法减少裂纹的产生，但是这种方法也存在流程和操作复杂，不适用于真空感应炉的冶炼环境等问题，效率较低，无法满足节约成本的产品开发要求；陈雪松发表的论文《高强度铸钢件冒口根部裂纹缺陷的分析和对策》提出，可以有针对性的在冒口设计和冒口清理两个方面进行改进，选用发热保温冒口，经改进措施后的生产验证，冒口根部的裂纹达到了彻底解决，但是论文提出的方法针对的是某特定钢种，提供发热冒口的方式，应用于砂型铸造，解决了冒口根部裂纹，但对一些高合金钢种，这种方式效果不够明显。
发明内容
根据上述提出现有技术减轻铸锭冒口处裂纹的方法存在流程复杂、效率较低且适用范围有限等技术问题，而提供一种减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法。
本发明采用的技术手段如下：
一种减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，具体包括以下步骤：
S1、在保温帽砖上部包裹纤维毯，并在所述纤维毯和所述保温帽砖外部安装钢套进行固定；所述保温帽砖与所述钢套之间的缝隙处填充耐火材料；
S2、将钢锭模烘烤到400℃以上；
S3、同轴布置所述钢锭模、所述保温帽砖和漏斗砖；
S4、将真空感应炉合炉抽真空，开始炼钢；调整好钢水的浇注温度后开始浇注，所述浇注温度T满足：钢水的液相线+20℃≤T≤钢水的液相线+60℃，根据钢种及锭型大小确定初始浇注速度，浇注方式为上注；当所述钢水浇注到所述钢锭模的1/2至3/4高度时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.8-0.9倍；继续浇注至铸锭与所述保温帽砖接触时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.3-0.7倍，并在浇注的同时，将所述钢水升温至T1继续进行浇注，直至浇注完成，T1≥T+30℃。
进一步地，所述保温帽砖下部内径与铸锭直径相等；所述纤维毯厚度在10mm以上。
进一步地，步骤S1中，填充的所述耐火材料为混合玻璃油的镁砂或石英石。
进一步地，步骤S3还包括，在所述漏斗砖与所述保温帽砖之间设置有侧面开口的无缝管作为观察口。
进一步地，所述无缝管侧面设置有宽度为所述无缝管周长2/5的开口。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
采用本发明提供的减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，得到的铸锭冒口与锭身接触处的裂纹显著减少，同时，铸锭的内部无缺陷，没有增加冒口重量。
基于上述理由本发明可在钢铁冶金领域广泛推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，具体包括以下步骤：
S1、在保温帽砖上部包裹纤维毯，并在所述纤维毯和所述保温帽砖外部安装钢套进行固定，所述钢套用于固定所述保温帽砖与所述纤维毯，防止所述帽砖在浇注时开裂；所述保温帽砖与所述钢套之间的缝隙处填充耐火材料，打实并烘干水分，防止浇注时所述保温帽砖受热开裂；所述保温帽砖下部内径与铸锭直径相等；
S2、将钢锭模烘烤到400℃以上；
S3、同轴布置所述钢锭模、所述保温帽砖和漏斗砖；真空感应炉常用的锭模组件包括由上至下同轴设置的漏斗砖、保温帽砖和钢锭模，钢水浇注时首先进入到所述漏斗砖，由所述漏斗砖中心部的小孔流入到所述钢锭模内，直至钢水液面上升至所述保温帽砖为止；
S4、将真空感应炉合炉抽真空，开始炼钢；调整好钢水的浇注温度后开始浇注，所述浇注温度T采用钢水的低过热度，满足：钢水的液相线+20℃≤T≤钢水的液相线+60℃，根据钢种及锭型大小确定初始浇注速度，浇注方式为上注；当所述钢水浇注到所述钢锭模的1/2至3/4高度时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.8-0.9倍，继续浇注至铸锭与所述保温帽砖接触时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.3-0.7倍，并在浇注的同时，将所述钢水升温至T1继续进行浇注，直至浇注完成，T1≥T+30℃。
进一步地，步骤S1中，所述纤维毯包裹在所述保温帽砖上1/3部分外部，厚度在10mm以上。
进一步地，步骤S1中，填充的所述耐火材料为混合玻璃油(主要成分为硅酸钠)的镁砂或石英石等耐火材料。
进一步地，步骤S3还包括，在所述漏斗砖与所述保温帽砖之间设置有侧面开口的无缝管作为观察口，用于观察钢水浇注到所述钢锭模内的情形，进而调整浇注速度。
进一步地，步骤S3中，所述无缝管侧面设置有宽度为所述无缝管周长2/5的开口。
本发明提供的减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，通过提高钢锭模温度，并对保温帽砖上部进行保温处理，从而减少了锭身和保温帽砖接触处的温度差，同时，在钢水浇注到保温帽砖时，降低浇注速度，并开始升高浇注温度，这样降低冒口处铸锭的凝固速度，降低凝固产生的应力，通过延长冒口浇注时间，增强保温帽砖的补缩能力，防止出现缩孔、缩松缺陷；采用本发明提供的方法冶炼的铸锭，裂纹现象显著减少、减轻。
实施例1
本实施例中，将本发明提供的方法应用到50kg真空感应炉冶炼某Fe-C-Mn-Al钢种中，钢锭模直径130mm，高度410mm，具体包括以下步骤：
S1、在保温帽砖上1/3部分外部包裹10mm厚的纤维毯，并在所述纤维毯和所述保温帽砖外部安装钢套进行固定；所述保温帽砖与所述钢套之间的缝隙处填充耐火材料；
S2、将钢锭模烘烤到到600℃；
S3、同轴布置所述钢锭模、所述保温帽砖和漏斗砖；在所述漏斗砖与所述保温帽砖之间设置有侧面开口的无缝管作为观察口，所述无缝管高度为80mm，可以通过该观察口观察到钢水浇注到钢锭模内的情形；
S4、将真空感应炉合炉抽真空，开始炼钢；调整好钢水的浇注温度后开始浇注，所述浇注温度T＝钢水的液相线+25℃＝1528℃，初始浇注速度为0.8kg/s，浇注方式为上注；当所述钢水浇注到所述钢锭模的3/4高度时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.9倍，继续浇注至铸锭与所述保温帽砖接触时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.6倍，并在浇注的同时，将所述钢水升温至钢水的液相线以上55℃，即1558℃，继续进行浇注，直至浇注完成。
对本实施例冶炼的铸锭进行统计，裂纹情况得到明显改善。
实施例2
本实施例中，将本发明提供的方法应用到200kg真空感应炉冶炼某工具钢中，钢锭模直径175mm左右，高度450mm，具体包括以下步骤：
S1、在保温帽砖上1/3部分外部包裹20mm厚的纤维毯，并在所述纤维毯和所述保温帽砖外部安装钢套进行固定；所述保温帽砖与所述钢套之间的缝隙处填充耐火材料；
S2、将钢锭模烘烤到到800℃；
S3、同轴布置所述钢锭模、所述保温帽砖和漏斗砖；在所述漏斗砖与所述保温帽砖之间设置有侧面开口的无缝管作为观察口，所述无缝管高度为120mm，可以通过该观察口观察到钢水浇注到钢锭模内的情形；
S4、将真空感应炉合炉抽真空，开始炼钢；调整好钢水的浇注温度后开始浇注，所述浇注温度T＝钢水的液相线+20℃＝1548℃，初始浇注速度为1.5kg/s，浇注方式为上注；当所述钢水浇注到所述钢锭模的3/4高度时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.8倍，继续浇注至铸锭与所述保温帽砖接触时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.5倍，并在浇注的同时，将所述钢水升温至钢水的液相线以上50℃，即1578℃，继续进行浇注，直至浇注完成。
对冶炼的铸锭进行统计，裂纹情况得到明显改善。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施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例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、在保温帽砖上部包裹纤维毯，并在所述纤维毯和所述保温帽砖外部安装钢套进行固定；所述保温帽砖与所述钢套之间的缝隙处填充耐火材料；
S2、将钢锭模烘烤到400℃以上；
S3、同轴布置所述钢锭模、所述保温帽砖和漏斗砖；
S4、将真空感应炉合炉抽真空，开始炼钢；调整好钢水的浇注温度后开始浇注，所述浇注温度T满足：钢水的液相线+20℃≤T≤钢水的液相线+60℃，根据钢种及锭型大小确定初始浇注速度，浇注方式为上注；当所述钢水浇注到所述钢锭模的1/2至3/4高度时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.8-0.9倍；继续浇注至铸锭与所述保温帽砖接触时，降低浇注速度至初始浇注速度的0.3-0.7倍，并在浇注的同时，将所述钢水升温至T1继续进行浇注，直至浇注完成，T1≥T+30℃。
2.根据权利要求1所述的减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，其特征在于，所述保温帽砖下部内径与铸锭直径相等；所述纤维毯厚度在10mm以上。
3.根据权利要求1所述的减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，其特征在于，步骤S1中，填充的所述耐火材料为混合玻璃油的镁砂或石英石。
4.根据权利要求1所述的减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，其特征在于，步骤S3还包括，在所述漏斗砖与所述保温帽砖之间设置有侧面开口的无缝管作为观察口。
5.根据权利要求4所述的减少铸锭冒口与锭身连接处裂纹的方法，其特征在于，所述无缝管侧面设置有宽度为所述无缝管周长2/5的开口。
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2023
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