專利名稱：一種超大/厚規格鑄錠生產方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬鑄錠的生產方法，尤其涉及采用模鑄和電渣重熔等方法較難生產的超大或超厚規格鑄錠的生產，屬于鑄造領域。
背景技術：
大規格鑄錠的生產一直是鑄造領域的難點所在，但市場對于大規格鋼材卻有著很大的需求，包括大規格的模具鋼、鍋爐容器用鋼及核電用鋼等。目前生產大規格電渣錠的鑄造方法主要包括模鑄、電渣重熔這兩種方法。由于冷卻條件的限制，模鑄在大規格錠型的生產方面有著很大的缺陷，一般當直徑或者厚度超過IOOOmm后，模鑄錠會出現嚴重的偏析與中心疏松，導致探傷無法通過或者產品性能達不到要求。而電渣重熔的冷卻強度雖然優于模鑄，但隨著錠型尺寸的增加，電渣錠中心的冷卻強度越來越弱，當直徑或厚度超過1200mm后，對電渣錠的凝固偏析控制就變得很困難。根據凝固理論，在鋼錠的鑄造過程中，局部凝 固時間決定了鑄錠凝固質量的好壞。局部凝固時間用下式表示tLST = δ TLS/ ε式中，\ST表示局部凝固時間，6^表示鋼液的液相線與固相線之間的溫度差，ε表示冷卻速度。因此，在鋼種成分確定的情況下，要想獲得具有良好凝固質量的低偏析、低疏松的鑄錠，必須具有較快的冷卻速度，而隨著鑄錠的直徑超過臨界尺寸，傳統模鑄或者電渣重熔鑄錠中心的冷卻速度顯著下降，無法滿足對凝固質量控制的要求。由此冶金工作者想到了通過類似于“組裝”的方式，將具有良好凝固質量的小規格鑄錠通過某種方式連接，從而“組裝”成大規格鑄錠。根據專利檢索，申請號為200810249817. 7的中國專利文獻公開了一種鑄錠的生產方法，采用將兩塊鑄坯組合疊加，裝入電子束焊機真空室抽真空，采用電子束焊接密封邊縫的方法生產特厚鋼板。該方法只能生產厚板坯，而不能生產大規格圓錠，而且利用電子槍焊接的方法只能使表面以下較淺的深度得以焊合，而不能使兩塊板坯真正“組裝”成一塊板坯。因此，隨著錠型尺寸(直徑或厚度)的增加，鑄造過程中中間部位的冷卻強度越來越弱，基于金屬凝固過程選分結晶的結果，在大規格鑄錠的中心部位會出現嚴重的偏析與疏松缺陷。在當前的技術條件下，無論是傳統的模鑄法，還是傳統的電渣重熔技術均無法滿足超大或超厚規格鑄錠對凝固質量的需求。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種超大或超厚規格鑄錠的生產方法，它解決了現有方法中所生產鑄錠中心缺陷嚴重的不足。其所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實施。一種超大/厚規格鑄錠生產方法，包括以下步驟(I)、備取空心鑄錠和實心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實心鑄錠的外形規格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內；
(2)、對實心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內表面進行表面處理后，以所述空心鑄錠為結晶器，以所述實心鑄錠為自耗電極，進行電渣重熔。作為本技術方案的進一步改進，安插于所述空心鑄錠空心腔內的所述實心鑄錠與所述空心腔的填充比為O. 6-0. 92。而保持實心鑄錠與空心鑄錠內腔壁適當的間距可以避免電渣重熔過程中電弧對產品制備的不利影響。也作為本技術方案的進一步改進，所述空心鑄錠和/或所述實心鑄錠利用模鑄方法制得。其中，所述模鑄方法為上注法或底注法。還作為本技術方案的進一步改進，所述表面處理包括表面修磨及表面氧化皮的去除。此外，所述空心鑄錠可以具有一個以上所述空心腔，而每一個所述空 心腔分別對應一個用來進行電渣重熔的所述實心鑄錠。而通過鑄模成多個空腔的空心鑄錠的方法可以實現更大規格鑄錠的生產。本發明的另一個目的是提供一種更大(厚)規格鑄錠生產方法，它通過利用上述電渣重熔制備的較大規格的鑄錠作為新的實心鑄錠，作為新的自耗電極再次利用電渣重熔的方法以制得更大規格的鑄錠。該方法包括以下步驟(I)、備取空心鑄錠和實心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實心鑄錠的外形規格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內；其中，所述實心鑄錠由前述的生產方法制備而成；(2)、對實心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內表面進行表面處理后，以所述空心鑄錠為結晶器，以所述實心鑄錠為自耗電極，進行電渣重熔。本發明基于凝固的基本原理，兼具利用模鑄方法的經濟型與電渣重熔對中小規格錠型凝固質量控制優良的特點，將大錠形分解成若干小錠型，利用模鑄方法生產出空心鑄錠和實心鑄錠分別作為結晶器和自耗電極，再進行電渣重熔。從而使生產的超大或超厚規格鑄錠既具有良好的凝固質量，極大地減輕了大規格鑄錠的中心偏析與疏松的不足。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作一詳細說明。圖I為本發明利用組合法生產大規格鑄錠的示意圖；圖2為實施例I中結合處部位的低倍照片；圖3為實施例2中所生產的WSM718R鋼的低倍照片；
具體實施例方式為了實現超大規格鑄錠生產的低成本與高質量要求，本發明根據金屬凝固的基本原理，采用小規格鑄錠“組合”成大規格鑄錠的方法，保證了鋼液的凝固過程自始至終有著較強的冷卻速度。本發明首先利用模鑄方法，將精煉完的鋼液利用上注法或者底注法澆鑄成圓形(或長方形)的實心鑄錠，以及圓形(或長方形)的空心鑄錠，實心錠直徑(長度)與空心錠內徑(長度)的比值在O. 6-0. 85之間，也就是說進行電渣重熔時的填充比在O. 6-0. 85之間。由于模鑄過程實心鑄錠的規格較小(直徑800mm或厚度500mm以下)，而空心錠受內外部的冷卻影響，鋼液的冷卻速度均較快，在鑄錠邊部的激冷層形成等軸晶，內部則形成柱狀晶，結晶組織致密，凝固質量良好。如圖I所示，為本發明整個生產方法，各步驟的作用和成型示意；沿箭頭方向圖中示意了 A、B、C三個階段的狀態，A階段為備料階段，利用模鑄方法生產出合適規格的實心與空心鑄錠；B階段則示意了以實心鑄錠為自耗電極，以空心鑄錠為結晶器，利用電渣重熔法將實心錠與空心錠熔合的狀態；C階段為經切除頭尾后生產出凝固質量優良的大規格鑄錠的產成品。其中，具體實施方法可參照以下實施例.
實施例I鋼種為H13，成分如表I所示。表I
權利要求
1.一種超大/厚規格鑄錠生產方法，包括以下步驟 (1)、備取空心鑄錠和實心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實心鑄錠的外形規格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內； (2)、對實心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內表面進行表面處理后，以所述空心鑄錠為結晶器，以所述實心鑄錠為自耗電極，進行電渣重熔。
2.根據權利要求I所述超大/厚規格鑄錠生產方法，其特征在于，安插于所述空心鑄錠空心腔內的所述實心鑄錠與所述空心腔的填充比為O. 6-0. 92。
3.根據權利要求I所述超大/厚規格鑄錠生產方法，其特征在于，所述空心鑄錠和/或所述實心鑄錠利用模鑄方法制得。
4.根據權利要求3所述超大/厚規格鑄錠生產方法，其特征在于，所述模鑄方法為上注法或底注法。
5.根據權利要求I所述超大/厚規格鑄錠生產方法，其特征在于，所述表面處理包括表面修磨及表面氧化皮的去除。
6.根據權利要求I所述超大/厚規格鑄錠生產方法，其特征在于，所述空心鑄錠具有一個以上所述空心腔，每一個所述空心腔分別對應一個所述實心鑄錠。
7.一種超大/厚規格鑄錠生產方法，包括以下步驟 (1)、備取空心鑄錠和實心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實心鑄錠的外形規格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內； 其中，所述實心鑄錠由權利要求I所述的生產方法制備而成； (2)、對實心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內表面進行表面處理后，以所述空心鑄錠為結晶器，以所述實心鑄錠為自耗電極，進行電渣重熔。
全文摘要
本發明涉及一種超大/厚規格鑄錠生產方法，包括以下步驟(1)、備取空心鑄錠和實心鑄錠，所述空心鑄錠為圓柱形或長方體形，所述實心鑄錠為圓柱形或長方體形，其中實心鑄錠的外形規格適宜安插于空心鑄錠的空心腔內；(2)、對實心鑄錠的外表面和空心鑄錠的內表面進行表面處理后，以所述空心鑄錠為結晶器，以所述實心鑄錠為自耗電極，進行電渣重熔。本方法利用模鑄方法生產出圓形或長方形的空心和實心鑄錠，再分別利用空心鑄錠和實現鑄錠作為結晶器與自耗電極進行電渣重熔，從而生產出具有優良凝固質量的大規格鑄錠。
文檔編號B22D23/10GK102886509SQ20111020301
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者沈海軍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司