專利名稱：一種金屬大鑄錠點澆工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬大鑄錠的澆注工藝-點澆工藝，屬于冶金鑄造領(lǐng)域，該澆注工藝可以修正鑄錠中的元素偏析、減少鑄錠的縮孔和疏松缺陷，顯著提高大尺寸鑄錠的質(zhì)量。
背景技術(shù)：
金屬型鑄造是鑄造的一種重要方法。金屬型鑄造生產(chǎn)的鑄件機械性能好，表面精度和光潔度高，質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定，鑄件工藝收得率高，液體金屬耗量少，生產(chǎn)效率高，并且金屬型壽命長，工作環(huán)境好，勞動強度小。近年來，隨著鍛造行業(yè)、電力等行業(yè)的發(fā)展，大尺寸的鑄錠越來越受到市場的青睞，在大尺寸鑄錠澆注過程中元素偏析、縮孔、疏松等問題也更加突出。元素在固液相中不同的溶解度造成元素的偏析，元素偏析會導(dǎo)致產(chǎn)品在后續(xù)熱處 理、中間退火過程中出現(xiàn)組織不均勻轉(zhuǎn)變，從而在下一步的加工中出現(xiàn)脆性斷裂而成為廢品，因此其危害尤其嚴重?？s孔和疏松是鑄錠由液相向固相轉(zhuǎn)變過程中鋼液體積收縮而引起的缺陷?？s孔和疏松嚴重影響鑄錠的致密性，減少鑄錠的有效截面積，使力學性能大大降低。甚至有些情況下不得不不切除存在缺陷部分的鑄錠，當缺陷嚴重時不得不報廢鋼錠，給生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟損失。除了將缺陷控制到冒口，然后切除，目前上沒有非常好的辦法來控制大尺寸鑄錠中元素的偏析、疏松和縮孔。本發(fā)明專利采用多次點澆工藝來澆注大尺寸鑄錠，一方面可以修正元素偏析，另一方面還能很好控制縮孔和疏松。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠修正成分偏析、減少疏松和縮孔的澆注工藝，模鑄澆鑄分3-5次完成，澆鑄采用長水口直接向缺陷部位進行澆注；第一次澆鑄金屬熔液成分為鑄錠的目標成分，以后澆鑄熔液成分均低于目標成分，使之與再次熔化的偏析凝固金屬混合后達到目標成分。本發(fā)明通過多次的點澆可以修正凝固部分的成分偏析，顯著減少疏松和縮孔，而且本發(fā)明設(shè)備投資低，工藝容易實現(xiàn)。


下圖用于進一步作為參考描述本發(fā)明，然而不限于下圖的描述，其中
圖I :金屬點澆工藝示意 圖中1_均勻凝固區(qū)；2_非均勻凝固區(qū)；3_缺陷區(qū)；4_為澆注區(qū)域；5-點澆裝置；
(五)具體實施方法
該發(fā)明采用多次點澆法，當向鑄模中澆注一定高度的鋼液，鑄模內(nèi)可以分為4個區(qū)域I為均勻凝固區(qū)域；2元素偏析凝固區(qū)；3)縮孔、疏松存在區(qū)域；4)為澆注區(qū)域。凝固一段時間后，繼續(xù)從頂部向3區(qū)域進行澆注，控制澆注的金屬熔液的過熱度和注入鋼水的量使帶入的熱量將區(qū)域2凝固的金屬熔化，同時新注入的金屬溶液的偏析元素成分高于鑄錠的目標成分，使新注入的金屬熔液和2區(qū)的熔化的金屬混合時成分滿足鑄錠的目標成分。重復(fù)以上澆注過程直到將鑄模澆滿。實施方案I
首先以澆注一個loot碳目標含量為I. 05.%的高碳鋼鑄錠為例說明點澆法的實施方法。澆注需要使用兩個鋼包連澆注完成，在澆鑄之前準備好兩種碳含量的鋼水一包碳含量為目標成分，另一包碳含量低于目標成分在實施過程中選擇則碳含量為O. 95%。第一次先燒注70t鋼水，然后迅速取樣測得偏析區(qū)談的含量為I. 1%，偏析區(qū)域約占鑄錠的三分之一體積，為了達到偏析區(qū)域碳的修正第二次再澆注25t鋼水，澆注結(jié)束測得偏析區(qū)碳的的含量為I. 08%，所以第三次再澆注O. 95%的鋼水5t。最后得到鑄錠偏析處的碳含量為I. 06%，鑄錠中沒有發(fā)現(xiàn)中心縮孔。
實施方案2
鑄錠的重量為170t，碳目標含量為2.0%。澆注需要使用兩個鋼包連澆注完成，在澆鑄之前準備好兩種碳含量的鋼水一包碳含量為目標成分，另一包碳含量低于目標成分，在實施過程中選擇則碳含量為I. 8%。第一次先澆注75t鋼水，然后迅速取樣測得偏析區(qū)碳的含量為2. 5%，偏析區(qū)域約占鑄錠的三分之一體積，為了達到偏析區(qū)域碳的修正第二次再澆注60t鋼水，澆注結(jié)束測得偏析區(qū)碳的含量為2. 3%，為了修正第二次澆注時產(chǎn)生的偏析，第三次再澆注I. 8%的鋼水30t，得到鑄錠偏析處的碳含量為2. 1%，為了修正第三次澆注時產(chǎn)生的偏析，第四次再澆注5t，最后得到鑄錠偏析處的碳含量為2. 02%，鑄錠中沒有發(fā)現(xiàn)中心縮孔錠中沒有發(fā)現(xiàn)中心縮孔。實施方案3
鑄錠的重量為265t，碳目標含量為3. 0%。澆注需要使用兩個鋼包連澆注完成，在澆鑄之前準備好兩種碳含量的鋼水一包碳含量為目標成分，另一包碳含量低于目標成分，在實施過程中選擇則碳含量為2. 8%。第一次先澆注90t鋼水，然后迅速取樣測得偏析區(qū)碳的含量為3. 6%，偏析區(qū)域約占鑄錠的三分之一體積，為了達到偏析區(qū)域碳的修正第二次再澆注90t鋼水，澆注結(jié)束測得偏析區(qū)碳的含量為3. 4%，為了修正第二次澆注時產(chǎn)生的偏析，第三次再澆注2. 8%的鋼水60t，得到鑄錠偏析處的碳含量為3. 2%，為了修正第三次澆注時產(chǎn)生的偏析，第四次再澆注20t，得到鑄錠偏析處的碳含量為3. 1%，為了修正第四次澆注時產(chǎn)生的偏析，第5次再澆注5t，最后得到鑄錠偏析處的碳含量為3. 03. %，鑄錠中沒有發(fā)現(xiàn)中心縮孔錠中沒有發(fā)現(xiàn)中心縮孔。
權(quán)利要求
1.一種金屬大鑄錠點澆工藝，其特征是模鑄澆鑄分3-5次完成，澆鑄采用長水口直接向缺陷部位進行澆注；第一次澆鑄金屬熔液成分為鑄錠的目標成分，以后澆鑄熔液成分均低于目標成分，使之與再次熔化的偏析凝固金屬混合后達到目標成分。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種大尺寸金屬鑄錠的澆注工藝。該工藝采用多次點澆法，一個鑄錠分多次澆鑄完成，當向鑄模中澆注一定高度的鋼液，凝固一段時間后，繼續(xù)從頂部向縮孔和疏松區(qū)域進行澆注，控制澆注的金屬熔液的過熱度和注入鋼水的量使帶入的熱量將不均勻凝固的金屬熔化，同時新注入的金屬溶液的偏析元素成分高于鑄錠的目標成分，使新注入的金屬熔液和再次熔化的金屬混合時成分滿足鑄錠的目標成分。重復(fù)以上澆注過程直到將鑄模澆滿。通過本工藝可以將元素的偏析指數(shù)控制到0，疏松和縮孔指數(shù)控制在0.5級以下。
文檔編號B22D7/00GK102873282SQ201210374458
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者張立峰, 楊樹峰 申請人:北京科技大學