本發(fā)明涉及金屬冶煉以及連續(xù)鑄鋼領(lǐng)域，尤其是一種適用于加工環(huán)型鍛件的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

隨著連鑄澆注工藝的普及以及連鑄圓坯產(chǎn)品的快速發(fā)展，其在針對風(fēng)電法蘭等環(huán)型鍛件的加工過程中由于連鑄圓坯相對于環(huán)鍛件屬于近終型坯料，其加工工藝得以節(jié)省，致使其加工效率提高，同時可適用于大批量的生產(chǎn)加工。然而，通過連鑄圓坯加工所得的環(huán)形鍛件往往會在靠近其中心區(qū)域出現(xiàn)裂紋，致使其合格率難以得到保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于加工環(huán)型鍛件的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝，其可使得成型后的連鑄圓坯避免其內(nèi)部中心等軸晶區(qū)面積過大，進(jìn)而使得通過連鑄圓坯加工所得的環(huán)型鍛件部裂紋現(xiàn)象得以消除。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明涉及一種適用于加工環(huán)型鍛件的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝，其包括有如下工藝步驟：

1)取適量廢鋼置于電爐之中通過電極對其加熱，在加熱過程中兌入鐵水，以對電爐內(nèi)物料進(jìn)行冶煉；

2)將步驟1）中冶煉所得的鋼水置于精煉設(shè)備中進(jìn)行精煉處理；

3)將盛裝有步驟2）中精煉所得的鋼水的鋼包置于連鑄回轉(zhuǎn)臺之上，將鋼水導(dǎo)入至圓形結(jié)晶器之中進(jìn)行結(jié)晶處理直至坯件成型，并對于成型后的坯件進(jìn)行冷卻處理；

所述步驟3）中，鋼水于連鑄設(shè)備之中包含有對于鋼水的電磁攪拌工藝，其包括有結(jié)晶器電磁攪拌與凝固末端電磁攪拌，其中，結(jié)晶器電磁攪拌至多為100A/2Hz，凝固末端電磁攪拌的參數(shù)至多為400A/6Hz；坯件進(jìn)行冷卻過程中采用氣霧噴淋冷卻的方式對其進(jìn)行冷卻，其噴淋長度至少為1.65米，噴淋過程中的比水量至少為0.12L/kg。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟1）中，廢鋼與鐵水之間的重量百分比為：廢鋼15至30％、鐵水70至85％；所述步驟2）中，步驟1）中冶煉所得鋼水導(dǎo)出時，鋼水中磷的含量至多為0.008％，碳的含量為0.05％至0.10％。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟1）中，廢鋼與鐵水于電爐內(nèi)進(jìn)行冶煉過程中采用偏心爐底出鋼方式進(jìn)行出鋼。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2）中，鋼水的精煉處理包括有：

2.1）將步驟1）中冶煉所得鋼水導(dǎo)入鋼包爐內(nèi)進(jìn)行精煉，精煉過程向鋼包爐內(nèi)導(dǎo)入氬氣進(jìn)行攪拌處理；

2.2）將步驟2.1）中所得鋼水導(dǎo)入真空脫氣爐中進(jìn)行精煉處理；

2.3）對于步驟2.2）中處理后的鋼水進(jìn)行吹軟氬處理，吹軟氬時間至少為15分鐘。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2.2）中，真空脫氣爐內(nèi)的高真空度至少為67Pa；鋼水于真空脫氣爐之中進(jìn)行高真空度處理的時間至少為15分鐘。

采用上述工藝步驟，其通過對于鋼水冶煉過程中的冶煉工藝及其參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使得用于進(jìn)行連鑄澆注的鋼水純凈度得以改善，致使通過上述鋼水連鑄澆注所得的圓坯的質(zhì)量得以提高。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2）中，完成精煉處理的鋼水由如下組分按其重量百分比構(gòu)成：C：0.15％～0.17％、Si：0.22％～0.28％、Mn：1.32％～1.40％、P：≤0.013％、S：≤0.005％、Nb：0.025％～0.040％、V：0.030％～0.050％、Al：0.025％～0.035％、B：0.0010％～0.0018％、H：≤0.0002％、O：≤0.0025％、N：0.0080％～0.0110％、As：≤0.015％、Sn：≤0.01％、Sb：≤0.01％、Pb：≤0.01％、Bi：≤0.01％、Cr：≤0.1％、Ni：≤0.1％、Cu：≤0.1％、Mo：≤0.1％、Ti：≤0.1％。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述完成精煉處理的鋼水之中，As、Sn、Sb、Pb、Bi的重量百分比之和至多為0.035％。

采用上述技術(shù)方案，其可通過以上述組分構(gòu)成的鋼水進(jìn)行圓坯的連鑄澆注，從而通過不同組分之間的相互配合，以使得鋼水以及成型的圓坯質(zhì)量得以改善，以避免圓坯在環(huán)型鍛件加工過程中，由于其材料性能不佳以導(dǎo)致內(nèi)部裂紋的出現(xiàn)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟3）中，將盛裝有步驟2）中精煉所得的鋼水的鋼包置于連鑄回轉(zhuǎn)臺之上，并將鋼水通過長水口氬封保護的方式導(dǎo)入至中間包之中；位于中間包內(nèi)的鋼水通過內(nèi)裝式浸入式水口導(dǎo)入至圓形結(jié)晶器之中。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟3）之中，鋼水在進(jìn)行連鑄澆注過程中采用保護渣覆蓋。

采用上述技術(shù)方案的適用于加工環(huán)型鍛件的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝，其可依次通過鋼水的冶煉、精煉以及連鑄澆注處理，以實現(xiàn)圓坯的生產(chǎn)加工；冶煉過程中，其通過兌入鐵水進(jìn)行冶煉可提高冶煉速度的同時控制鋼中有害元素。成型后的坯件在宏觀角度下，其由外至內(nèi)依次分布有細(xì)小等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)。在連鑄圓坯成型過程中，細(xì)小等軸區(qū)和柱狀晶區(qū)由于受到強冷而形成，故其相對比較密實，而中心等軸晶區(qū)由于溫度梯度小，在凝固后期形成粗大的等軸晶粒，上述粗大等軸晶粒之間由低熔點的液體填充。當(dāng)加工溫度低于臨界溫度時低熔點液體突然凝固，其凝固收縮后產(chǎn)生縫隙，致使連鑄坯件在宏觀上于中心等軸晶區(qū)區(qū)域形成疏松現(xiàn)象。

上述圓坯在連鑄澆注過程中，其首先通過結(jié)晶器電磁攪拌以使得鋼水在結(jié)晶過程中的溫度得以均勻化，并促進(jìn)鋼水中的氣泡和夾雜物上浮，以提高成型后的圓坯表面質(zhì)量，同時，本申請中對于結(jié)晶器電磁攪拌的強度進(jìn)行控制，避免因其攪拌強度過大而可能導(dǎo)致的鋼水液相中的結(jié)晶率提高，致使其圓坯在低倍觀察下的中心等軸晶區(qū)面積過大。與此同時，上述連鑄澆注工藝進(jìn)一步采用末端電磁攪拌以在加工過程中的糊狀區(qū)溫度得以均勻，并通過對末端電磁攪拌的強度進(jìn)行控制，以使得糊狀區(qū)中的低熔點雜質(zhì)集中于糊狀區(qū)中部區(qū)域，致使其后期可在環(huán)形鍛件沖孔過程中將其消除，以間接提高了采用本申請中的連鑄圓坯進(jìn)行鑄造的環(huán)形鍛件的探傷合格率。

與此同時，上述圓坯在連鑄澆注過程中進(jìn)一步對于其冷卻工藝進(jìn)行控制，即延長冷卻長度并增加冷卻過程中的比水量；上述冷卻工藝的改善一方面可提高連鑄圓坯中凝固前沿與表面之間的溫度梯度，致使其在低倍觀察下有助于連鑄圓坯內(nèi)部柱狀晶區(qū)的發(fā)展，以縮小中心等軸晶區(qū)的面積，致使中心等軸晶區(qū)集中于環(huán)形鍛件加工過程中沖孔范圍內(nèi)，以避免環(huán)形鍛件內(nèi)部大顆粒等軸晶粒出現(xiàn)的可能。

綜合上述分析，本申請中的適用于加工環(huán)型鍛件的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝通過對于電磁攪拌以及冷卻工藝的改進(jìn)，使得成型后的坯件在低倍觀察下，其柱狀晶區(qū)的面積得以增加，致使中心等軸晶區(qū)的面積得以減小并集中于坯件的中心區(qū)域，即對應(yīng)于環(huán)型鍛件加工過程中的沖孔區(qū)域內(nèi)。上述連鑄圓坯中，中心等軸晶區(qū)形成的粗大等軸晶?？稍诃h(huán)型鍛件加工過程中，通過沖孔將其一并去除，以避免成型后的環(huán)型鍛件之中存留有粗大等軸晶粒，進(jìn)而在改善連鑄圓坯的疏松狀態(tài)的前提下，有效避免環(huán)型鍛件內(nèi)部出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝所得連鑄圓坯在低倍組織下的縱向剖視圖；

圖2為本申請的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝所得連鑄圓坯在低倍組織下的縱向剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

一種適用于加工環(huán)型鍛件的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝，其包括有如下工藝步驟：

1)取適量廢鋼置于電爐之中通過電極對其加熱，在加熱過程中兌入鐵水，以對電爐內(nèi)物料進(jìn)行冶煉；

2)將步驟1）中冶煉所得的鋼水置于精煉設(shè)備中進(jìn)行精煉處理；

3)將盛裝有步驟2）中精煉所得的鋼水的鋼包置于連鑄回轉(zhuǎn)臺之上，將鋼水導(dǎo)入至圓形結(jié)晶器之中進(jìn)行結(jié)晶處理直至坯件成型，并對于成型后的坯件進(jìn)行冷卻處理；

所述步驟3）中，鋼水于連鑄設(shè)備之中包含有對于鋼水的電磁攪拌工藝，其包括有結(jié)晶器電磁攪拌與凝固末端電磁攪拌，其中，結(jié)晶器電磁攪拌至多為100A/2Hz，凝固末端電磁攪拌的參數(shù)至多為400A/6Hz；坯件進(jìn)行冷卻過程中采用氣霧噴淋冷卻的方式對其進(jìn)行冷卻，其噴淋長度至少為1.65米，噴淋過程中的比水量至少為0.12L/kg。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟1）中，廢鋼與鐵水之間的重量百分比為：廢鋼15％、鐵水85％；所述步驟2）中，步驟1）中冶煉所得鋼水導(dǎo)出時，鋼水中磷的含量至多為0.008％，碳的含量為0.05％。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟1）中，廢鋼與鐵水于電爐內(nèi)進(jìn)行冶煉過程中采用偏心爐底出鋼方式進(jìn)行出鋼。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2）中，鋼水的精煉處理包括有：

2.1）將步驟1）中冶煉所得鋼水導(dǎo)入鋼包爐內(nèi)進(jìn)行精煉，精煉過程向鋼包爐內(nèi)導(dǎo)入氬氣進(jìn)行攪拌處理；

2.2）將步驟2.1）中所得鋼水導(dǎo)入真空脫氣爐中進(jìn)行精煉處理；

2.3）對于步驟2.2）中處理后的鋼水進(jìn)行吹軟氬處理，吹軟氬時間至少為15分鐘。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2.2）中，真空脫氣爐內(nèi)的高真空度至少為67Pa；鋼水于真空脫氣爐之中進(jìn)行高真空度處理的時間至少為15分鐘。

采用上述工藝步驟，其通過對于鋼水冶煉過程中的冶煉工藝及其參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使得用于進(jìn)行連鑄澆注的鋼水純凈度得以改善，致使通過上述鋼水連鑄澆注所得的圓坯的質(zhì)量得以提高。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2）中，完成精煉處理的鋼水由如下組分按其重量百分比構(gòu)成：C：0.15％、Si：0.22％、Mn：1.32％、P：0.013％、S：0.005％、Nb：0.025％、V：0.030％％、Al：0.025％％、B：0.0010％％、H：0.0002％、O：0.0025％、N：0.0080％、As：0.015％、Sn：0.01％、Sb：0.01％、Pb：0.01％、Bi：0.01％、Cr：0.1％、Ni：0.1％、Cu：0.1％、Mo：0.1％、Ti：0.1％。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述完成精煉處理的鋼水之中，As、Sn、Sb、Pb、Bi的重量百分比之和至多為0.035％。

采用上述技術(shù)方案，其可通過以上述組分構(gòu)成的鋼水進(jìn)行圓坯的連鑄澆注，從而通過不同組分之間的相互配合，以使得鋼水以及成型的圓坯質(zhì)量得以改善，以避免圓坯在環(huán)型鍛件加工過程中，由于其材料性能不佳以導(dǎo)致內(nèi)部裂紋的出現(xiàn)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟3）中，將盛裝有步驟2）中精煉所得的鋼水的鋼包置于連鑄回轉(zhuǎn)臺之上，并將鋼水通過長水口氬封保護的方式導(dǎo)入至中間包之中；位于中間包內(nèi)的鋼水通過內(nèi)裝式浸入式水口導(dǎo)入至圓形結(jié)晶器之中。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟3）之中，鋼水在進(jìn)行連鑄澆注過程中采用保護渣覆蓋。

以φ700mm規(guī)格的連鑄圓坯進(jìn)行分析，針對采用原有工藝鑄造的連鑄圓坯所加工所得的環(huán)形鍛件樣品進(jìn)行分析；對于環(huán)形鍛件樣品進(jìn)行探傷檢測即可發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部缺陷分布在距內(nèi)環(huán)側(cè)20～30mm的圓周之上，缺陷本體寬度在30～50mm之間，且呈連續(xù)性。為進(jìn)一步獲悉上述缺陷產(chǎn)生的原因，對于環(huán)形鍛件樣品進(jìn)行低倍酸洗檢驗，發(fā)現(xiàn)樣品表面存在多個微裂紋，裂紋存在于樣品內(nèi)部缺陷區(qū)域范圍內(nèi)，其呈發(fā)紋狀，且裂紋區(qū)域的邊界線清晰明顯?；谏鲜龇治隹芍?，環(huán)形鍛件樣品在探傷過程中所檢測到的缺陷是由于裂紋產(chǎn)生。

進(jìn)一步對于用于生產(chǎn)的環(huán)形鍛件樣品的連鑄圓坯進(jìn)行分析，通過低倍組織觀察可知，連鑄圓坯內(nèi)部其由外至內(nèi)依次分布有細(xì)小等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)；其中，細(xì)小等軸晶區(qū)與柱狀晶區(qū)的晶粒細(xì)小而密實，并且其在連鑄圓坯進(jìn)行鐓粗與捻環(huán)時在外部受力狀態(tài)下得以進(jìn)一步的緊實處理，而避免該區(qū)域的連鑄圓坯產(chǎn)生疏松狀態(tài)；而中心等軸晶區(qū)由于其晶粒較大，且其分布于連鑄圓坯靠近中心區(qū)域，故使得其無法在外力作用下得以閉合，以使得連鑄圓坯在中心等軸晶區(qū)對應(yīng)區(qū)域形成疏松狀態(tài)。

對比之下，采用上述技術(shù)方案的適用于環(huán)型鍛件加工的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝，其可依次通過鋼水的冶煉、精煉以及連鑄澆注處理，以實現(xiàn)圓坯的生產(chǎn)加工。成型后的坯件在宏觀角度下，其由外至內(nèi)依次分布有細(xì)小等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)。在連鑄圓坯成型過程中，細(xì)小等軸區(qū)和柱狀晶區(qū)由于受到強冷而形成，故其相對比較密實，而中心等軸晶區(qū)由于溫度梯度小，在凝固后期形成粗大的等軸晶粒，上述粗大等軸晶粒之間由低熔點的液體填充。當(dāng)加工溫度低于臨界溫度時低熔點液體突然凝固，其凝固收縮后產(chǎn)生縫隙，致使連鑄坯件在宏觀上于中心等軸晶區(qū)域形成疏松現(xiàn)象。

上述圓坯在連鑄澆注過程中，其首先通過結(jié)晶器電磁攪拌以使得鋼水在結(jié)晶過程中的溫度得以均勻化，并促進(jìn)鋼水中的氣泡和夾雜物上浮，以提高成型后的圓坯表面質(zhì)量，同時，本申請中對于結(jié)晶器電磁攪拌的強度所進(jìn)行的控制，避免因其攪拌強度過大而可能導(dǎo)致的鋼水液相中的結(jié)晶率提高，致使其圓坯在低倍組織觀察下的中心等軸晶區(qū)面積過大。與此同時，上述連鑄澆注工藝進(jìn)一步采用末端電磁攪拌以在加工過程中的糊狀區(qū)溫度得以均勻，并通過對于末端電磁攪拌的強度控制，以使得糊狀區(qū)中的低熔點雜質(zhì)集中于糊狀區(qū)中部區(qū)域，致使其后期可在環(huán)形鍛件沖孔過程中將其消除，以間接提高了采用本申請中的連鑄圓坯進(jìn)行鑄造的環(huán)形鍛件的探傷合格率。

與此同時，上述圓坯在連鑄澆注過程中進(jìn)一步對于其冷卻工藝進(jìn)行控制，即延長冷卻長度并增加冷卻過程中的比水量；上述冷卻工藝的改善一方面可提高連鑄圓坯中凝固前沿與表面之間的溫度梯度，致使其在低倍組織觀察下有助于連鑄圓坯內(nèi)部柱狀晶區(qū)的發(fā)展，以縮小中心等軸晶區(qū)的面積，致使中心等軸晶區(qū)集中于環(huán)形鍛件加工過程中沖孔范圍內(nèi)，以避免環(huán)形鍛件內(nèi)部大顆粒等軸晶粒出現(xiàn)的可能。

綜合上述分析，本申請中的適用于環(huán)型鍛件加工的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝通過對于電磁攪拌以及冷卻工藝的改進(jìn)，使得成型后的坯件在低倍觀察下，其柱狀晶區(qū)的面積得以增加，致使中心等軸晶區(qū)的面積得以減小并集中于坯件的中心區(qū)域，即對應(yīng)于環(huán)型鍛件加工過程中的沖孔區(qū)域內(nèi)。上述連鑄圓坯中，中心等軸晶區(qū)對應(yīng)形成的粗大等軸晶粒可在環(huán)型鍛件加工過程中，通過沖孔將其一并去除，以避免成型后的環(huán)型鍛件之中存留有粗大等軸晶粒，進(jìn)而在改善連鑄圓坯的疏松狀態(tài)的前提下，有效避免環(huán)型鍛件內(nèi)部出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象。

圖1為采用現(xiàn)有的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝所得連鑄圓坯在低倍組織下的縱向剖視圖，圖2為采用本申請的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝所得連鑄圓坯在低倍組織下的縱向剖視圖，由圖1與圖2的對比可獲知，圖2中間區(qū)域的中心等軸晶帶面積明顯較于圖1中中間區(qū)域的中心等軸晶帶面積得以減?。ㄓ?65mm減小至57.5mm），故此，采用本申請中的連鑄圓坯生產(chǎn)工藝所得連鑄圓坯，其中心等軸晶帶面積可得以減小。

實施例2

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟1）中，廢鋼與鐵水之間的重量百分比為：廢鋼30％、鐵水70％；所述步驟2）中，步驟1）中冶煉所得鋼水導(dǎo)出時，鋼水中磷的含量至多為0.008％，碳的含量為0.10％。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2）中，完成精煉處理的鋼水由如下組分按其重量百分比構(gòu)成：C：0.17％、Si：0.28％、Mn：1.40％、P：0.010％、S：0.003％、Nb：0.040％、V：0.050％、Al：0.035％、B：0.0018％、H：0.0001％、O：0.0018％、N：0.0110％、As：0.012％、Sn：0.01％、Sb：0.01％、Pb：0.01％、Bi：0.01％、Cr：0.1％、Ni：0.1％、Cu：0.1％、Mo：0.1％、Ti：0.1％。

本實施例其余特征與優(yōu)點均與實施例1相同。

實施例3

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟1）中，廢鋼與鐵水之間的重量百分比為：廢鋼23％、鐵水78％；所述步驟2）中，步驟1）中冶煉所得鋼水導(dǎo)出時，鋼水中磷的含量至多為0.008％，碳的含量為0.08％。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2）中，完成精煉處理的鋼水由如下組分按其重量百分比構(gòu)成：C：0.16％、Si：0.25％、Mn：1.36％、P：0.013％、S：0.005％、Nb：0.030％、V：0.040％、Al：0.030％、B：0.0015％、H：0.0002％、O：0.0025％、N：0.010％、As：0.015％、Sn：0.01％、Sb：0.01％、Pb：0.01％、Bi：0.01％、Cr：0.1％、Ni：0.1％、Cu：0.1％、Mo：0.1％、Ti：0.1％。

本實施例其余特征與優(yōu)點均與實施例1相同。