本發明專利技術公開了一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法及裝置，該方法包括選取芯坯，調整芯坯的溫度，芯坯表面預除鱗，芯坯表面的氧化鐵皮還原，澆鑄復合，復合錠的冷卻，復合錠的重復澆鑄復合。該方法采用的裝置包括：爐體、外殼、保溫層、內殼、排氣口、真空抽氣裝置、惰性氣體入口、鋼錠模、墊鐵、芯坯、鐵帽口、絕熱板、澆口磚、連接螺栓、密封膠圈、還原氣體入口、爐蓋、澆鑄通道、閥桿、閥體、閥板、石棉墊片、滑動水口、鋼水包。利用本發明專利技術的方法和裝置，可以制備出普通模鑄方法無法生產的大型和特大型模鑄鋼錠。本發明專利技術制備的鋼錠具有生產成本低，內部偏析小，內部質量好，鋼錠成材率高等特點。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法及裝置，該方法包括選取芯坯，調整芯坯的溫度，芯坯表面預除鱗，芯坯表面的氧化鐵皮還原，澆鑄復合，復合錠的冷卻，復合錠的重復澆鑄復合。該方法采用的裝置包括：爐體、外殼、保溫層、內殼、排氣口、真空抽氣裝置、惰性氣體入口、鋼錠模、墊鐵、芯坯、鐵帽口、絕熱板、澆口磚、連接螺栓、密封膠圈、還原氣體入口、爐蓋、澆鑄通道、閥桿、閥體、閥板、石棉墊片、滑動水口、鋼水包。利用本專利技術的方法和裝置，可以制備出普通模鑄方法無法生產的大型和特大型模鑄鋼錠。本專利技術制備的鋼錠具有生產成本低，內部偏析小，內部質量好，鋼錠成材率高等特點。【專利說明】一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法及其裝置
本專利技術涉及合金鋼錠的生產方法及其裝置，特別是一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法及其裝置。
技術介紹
目前，模鑄鋼錠和電渣重熔鋼錠仍然是大型鋼錠的主要生產方法，但這兩種鋼錠生產方法都存在一些缺點。模鑄大型鋼錠時，隨著錠型的增大，凝固速度減慢，由此帶來一系列的質量問題，例如，各種偏析加劇、疏松及縮孔增加、非金屬夾雜物增多、柱狀晶更發達、等軸晶更粗大，由此也導致鋼錠的成材率大幅度下降。為了提高大鋼錠的內部質量，20世紀50年代，人們開發出電渣重熔方法，目前，電渣重熔大型鋼錠可達600多噸，電渣重熔方法生產的大型鋼錠純凈度高、成分均勻、組織致密、成材率高，但與傳統的模鑄相比，電渣重熔鑄錠的電能消耗高，電極熔化速度慢，導致生產效率下降，生產成本提高，如果渣系中含有氟化鈣還會導致氟的大氣污染。為此，人們又開發了其它制備大型鋼錠的技術，專利文獻CN103212674和CN201157895公開了一種在鑄模底部和側壁通水強制冷卻條件下進行鑄錠的技術，通過這種定向凝固或單向凝固技術可以生產出比普通模鑄技術單重更大的鋼錠，錠重最大可達80噸，該技術能夠減少甚至消除鋼錠內部的疏松和偏析，提高鋼錠本體的均勻性，最終達到提高產品質量的目的。但這種定向凝固將夾雜物和偏析物都集中在鋼錠的頭部，凝固后需將頭部偏析帶除去，加工量增加，而且鋼錠柱狀晶粒發達，對提高特厚板的沖擊韌性非常不利。專利文獻CN101927336公開了一種以連鑄坯為結晶器模腔進行復合鑄造的方法；專利文獻CN101406937和CN101279359公開了一種在鑄模中心加裝低溫芯棒生產低偏析大型空心鋼錠的制造方法，此類方法的特點是:在澆鑄鋼水前，在鋼錠型腔中預先布置一圈或幾圈低溫鋼棒，這樣可以增加鋼錠內部的形核質點、加速鋼錠冷卻、提高大型鋼錠的冷卻凝固速度，對大型鋼錠的偏析具有明顯的抑制作用，因而能夠獲得成分比較均勻、組織細小的低偏析大型鋼錠。但該方法布料比較繁瑣，且棒料不易固定，棒料與錠重比例需要控制在0.8%?3%范圍。
技術實現思路
本專利技術提供了一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法及其裝置，能夠低成本、高質量地生產出大型和特大型鋼錠。 本專利技術提供的一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法，其特征是該方法包括以下步驟: a.選取芯還:芯還或為連鑄還，或為軋制還，或為鍛造還，或為已經饒鑄出來的小鋼錠，芯坯的成分與所鑄成品鋼錠的成分相同，芯坯的形狀或為圓形，或為方形，或為矩形，或為多邊形，芯坯表面無夾渣、重皮和裂紋缺陷； b.調整芯坯的溫度:選用冷坯或冷錠做芯坯時，先對芯坯進行加熱，將芯坯加熱到500°C?1300°C，選用現場澆鑄的小鋼錠做芯坯時，先將澆鑄后脫模的小鋼錠帽口部分切除，然后冷卻到500°C?1300°C ； c.芯坯表面預除鱗:利用高壓空氣或高壓氮氣或高壓水噴吹芯坯表面，將芯坯表面較厚的氧化鐵皮打掉，或向芯坯表面噴射鐵砂，將芯坯表面較厚的氧化鐵皮層打掉； d.芯坯表面的氧化鐵皮還原:將鋼錠模放進復合裝置中，在鋼錠模底部放置3?8塊墊鐵，用于支撐芯坯，墊鐵的成分與芯坯及成品大鋼錠的成分相同，墊鐵或為圓形，或為矩形，墊鐵高度為20mm?500mm，然后再將表面經過預除鱗的芯坯放進鋼錠模內，置于墊鐵的上面，在鋼錠模上部裝好帽口和絕熱板，蓋上復合裝置的上蓋，將鋼錠模和芯坯全部密封在復合裝置中，利用真空抽氣裝置將復合裝置中的空氣抽出，然后充入惰性氣體，再將復合裝置中的惰性氣體抽出，確保復合裝置中氧氣的體積分數降低到0.1%以下，然后，關閉真空抽氣裝置，向復合裝置中充入還原性氣體，此還原性氣體或為氫氣，或為氫氣與氮氣的混合氣氛，或為氫氣、氮氣與一氧化碳的混合氣氛，目的是使還原性氣體與芯坯表面的氧化鐵皮發生還原反應，反應形成的水蒸氣由排氣口排出，當芯坯表面的氧化鐵皮被還原性氣體全部還原成金屬鐵后，關閉還原氣體入口，利用真空抽氣裝置將復合裝置中的還原性氣體抽出，或向復合裝置中充入惰性氣體，將裝置中的還原性氣體排空； e.澆鑄復合:將預先準備好的盛有鋼水的鋼水包吊放在復合裝置頂部，打開復合裝置頂部的密封蝶閥，打開鋼水包下部的滑動水口，向復合裝置中的鋼錠模內澆鑄液態鋼水，鋼水進入鋼錠模后包圍在芯坯和墊鐵周圍，在芯坯與鋼錠模之間的間隙內凝固，隨著鋼液的凝固，不斷地向鋼錠模內澆注鋼水，直到鋼液全部充滿芯坯和鋼錠模之間的間隙并淹沒芯坯抵達帽口的液相線位置； f.復合錠的冷卻:當鋼水澆鑄完成后，向復合裝置中充入惰性氣體，打開復合裝置的上蓋，向帽口中投入保護渣，再向復合裝置中噴吹大量的惰性氣體或冷空氣，將復合錠冷卻到脫模溫度，然后將鋼錠及鋼錠模吊出復合裝置進行脫模； g.復合錠的重復澆鑄復合:更換大于步驟d所述鋼錠模尺寸的鋼錠模，重復步驟c至步驟f，利用澆鑄復合后的鋼錠做芯坯，對澆鑄復合后的鋼錠進行重復澆鑄復合，直至制備出符合重量要求的大型鋼錠。 本專利技術提供的一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法采用的裝置，其特征是該裝置包括以下部件: 爐體、外殼、保溫層、內殼、排氣口、真空抽氣裝置、惰性氣體人□、鋼錠模、墊鐵、芯坯、鐵帽口、絕熱板、澆口磚、連接螺栓、密封膠圈、還原氣體入口、爐蓋、澆鑄通道、閥桿、閥體、閥板、石棉墊片、滑動水口、鋼水包，所述爐體由外殼、保溫層和內殼組成，外殼采用普通鋼板焊接制成，內殼采用耐熱鋼板焊接制成，保溫層采用耐火材料填充，爐體或為圓柱形，或為矩形，或為多邊形，爐體內部放置鋼錠模、鐵帽口和絕熱板，墊鐵放置在鋼錠模底部，芯坯放置在墊鐵上，用墊鐵支撐，爐體與爐蓋之間采用連接螺栓鎖緊，利用密封膠圈密封；所述排氣口設置在爐體的下部，用于排出爐體內部的空氣以及反應生成的水蒸氣；所述還原氣體入口設置在爐蓋上部，用于向爐體內部充入還原性氣體；所述惰性氣體入口設置在爐體的上部，用于向爐體內部充入惰性氣體，或用于澆鑄完成后向爐體內噴入冷卻用空氣；所述真空抽氣裝置設置在爐體外部，并與爐體相連，用于將爐體內的氣體抽出；所述澆鑄通道焊接在爐蓋的頂部，澆鑄通道內放置澆口磚，澆口磚采用耐火材料制成；所述閥體、閥板和閥桿組成一個密封蝶閥，設置在澆鑄通道的頂端，閥體與澆鑄通道之間使用連接螺栓密封連接，閥桿旋轉，帶動閥板在閥體內左右移動，以便打開或關閉澆鑄通道；所述鋼水包坐落在閥體上面，鋼水包底部設置滑動水口，滑動水口對準澆鑄通道；所述石棉墊片設置在鋼水包與閥體之間。 所述的一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法所采用的裝置，在爐體內部還設置有監測鋼錠溫度的測本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種大型鋼錠的還原澆鑄復合方法，其特征是該方法包括以下步驟：a.選取芯坯：芯坯或為連鑄坯，或為軋制坯，或為鍛造坯，或為已經澆鑄出來的小鋼錠，芯坯的成分與所鑄成品鋼錠的成分相同，芯坯的形狀或為圓形，或為方形，或為矩形，或為多邊形，芯坯表面無夾渣、重皮和裂紋缺陷；b.調整芯坯的溫度：選用冷坯或冷錠做芯坯時，先對芯坯進行加熱，將芯坯加熱到500℃～1300℃，選用現場澆鑄的小鋼錠做芯坯時，先將澆鑄后脫模的小鋼錠帽口部分切除，然后冷卻到500℃～1300℃；c.芯坯表面預除鱗：利用高壓空氣或高壓氮氣或高壓水噴吹芯坯表面，將芯坯表面較厚的氧化鐵皮打掉，或向芯坯表面噴射鐵砂，將芯坯表面較厚的氧化鐵皮層打掉；d.芯坯表面的氧化鐵皮還原：將鋼錠模放進復合裝置中，在鋼錠模底部放置3～8塊墊鐵，用于支撐芯坯，墊鐵的成分與芯坯及成品大鋼錠的成分相同，墊鐵或為圓形，或為矩形，墊鐵高度為20mm～500mm，然后再將表面經過預除鱗的芯坯放進鋼錠模內，置于墊鐵的上面，在鋼錠模上部裝好帽口和絕熱板，蓋上復合裝置的上蓋，將鋼錠模和芯坯全部密封在復合裝置中，利用真空抽氣裝置將復合裝置中的空氣抽出，然后充入惰性氣體，再將復合裝置中的惰性氣體抽出，確保復合裝置中氧氣的體積分數降低到0.1％以下，然后，關閉真空抽氣裝置，向復合裝置中充入還原性氣體，此還原性氣體或為氫氣，或為氫氣與氮氣的混合氣氛，或為氫氣、氮氣與一氧化碳的混合氣氛，目的是使還原性氣體與芯坯表面的氧化鐵皮發生還原反應，反應形成的水蒸氣由排氣口排出，當芯坯表面的氧化鐵皮被還原性氣體全部還原成金屬鐵后，關閉還原氣體入口，利用真空抽氣裝置將復合裝置中的還原性氣體抽出，或向復合裝置中充入惰性氣體，將裝置中的還原性氣體排空；e.澆鑄復合：將預先準備好的盛有鋼水的鋼水包吊放在復合裝置頂部，打開復合裝置頂部的密封蝶閥，打開鋼水包下部的滑動水口，向復合裝置中的鋼錠模內澆鑄液態鋼水，鋼水進入鋼錠模后包圍在芯坯和墊鐵周圍，在芯坯與鋼錠模之間的間隙內凝固，隨著鋼液的凝固，不斷地向鋼錠模內澆注鋼水，直到鋼液全部充滿芯坯和鋼錠模之間的間隙并淹沒芯坯抵達帽口的液相線位置；f.復合錠的冷卻：當鋼水澆鑄完成后，向復合裝置中充入惰性氣體，打開復合裝置的上蓋，向帽口中投入保護渣，再向復合裝置中噴吹大量的惰性氣體或冷空氣，將復合錠冷卻到脫模溫度，然后將鋼錠及鋼錠模吊出復合裝置進行脫模；g.復合錠的重復澆鑄復合：更換大于步驟d所述鋼錠模尺寸的鋼錠模，重復步驟c至步驟f，利用澆鑄復合后的鋼錠做芯坯，對澆鑄復合后的鋼錠進行重復澆鑄復合，直至制備出符合重量要求的大型鋼錠。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：井玉安，張磊，許長軍，張桐，晏笑林，袁月明，
申請(專利權)人：遼寧科技大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21
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