一種提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的方法，其特征在于，是在鑄錠模的冒口上安裝金屬液攪拌裝置，在鋼液澆注到型腔的2/3高度處至接近攪拌裝置的接觸攪拌棒時(shí)，開始通風(fēng)或通電讓攪拌棒開始旋轉(zhuǎn)，攪拌棒轉(zhuǎn)速為：5~500轉(zhuǎn)/分鐘，在澆注結(jié)束后再持續(xù)攪拌20~30分鐘后關(guān)閉，此時(shí)鋼液的過(guò)熱度在2~10℃范圍內(nèi)，然后吊離攪拌裝置。本發(fā)明的有益效果：能夠有效提高鑄錠的中心等軸晶比率，進(jìn)而減輕甚至消除鑄錠的中心偏析、中心疏松、中心裂紋等缺陷，可解決目前尚無(wú)提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的有效手段的問(wèn)題；無(wú)需形核劑不污染金屬液、不污染環(huán)境；設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，投資及維護(hù)成本低；方法簡(jiǎn)便易行。
【專利說(shuō)明】—種提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高金屬鑄錠中心等軸晶比率的新方法，屬于金屬液澆鑄【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鑄錠凝固組織的中心等軸晶比率的高低，直接決定了鑄錠的內(nèi)部質(zhì)量。提高鑄錠的中心等軸晶比率，能夠減輕甚至消除鑄錠的中心偏析、中心疏松、中心裂紋等缺陷，進(jìn)而提高軋材成品率以及軋材質(zhì)量，提高產(chǎn)品價(jià)值、增加產(chǎn)品利潤(rùn)。一般情況下，各種金屬鑄錠的中心等軸晶比率較低，因而，其中心偏析、中心疏松、中心裂紋等缺陷相對(duì)比較嚴(yán)重。所以，如何提高鑄錠的中心等軸晶比率一直是亟待解決的難題。
[0003]通常條件下，金屬凝固過(guò)程中會(huì)形成枝晶，由于枝晶根部凝固前沿的偏析成分富集的濃度更高，所以枝晶的根部比其它部位更細(xì)些。如果在金屬液凝固的過(guò)程中，增大金屬液流動(dòng)的速度，則能夠沖擊并打斷枝晶，被打斷的枝晶在金屬液中下沉形成新生成的等軸晶的核心，于是可以增加中心等軸晶比率。
[0004]在澆注結(jié)束后的冷卻過(guò)程中，鑄錠型腔內(nèi)金屬液的流動(dòng)很弱，接近于靜止。因而，枝晶被打斷的量會(huì)很小(這一點(diǎn)從通常鑄錠的中心等軸晶比率較低的情況，可以判斷出來(lái))。如果能夠加強(qiáng)金屬液的攪動(dòng)，就會(huì)增加枝晶被打斷的幾率，被打斷的枝晶在金屬液中下沉形成新生成的等軸晶的核心，增加中心等軸晶比率。
[0005]為了增加鑄錠的等軸晶比率，有研究人員提出了低過(guò)熱度澆注技術(shù)，該技術(shù)的原理是，通過(guò)低過(guò)熱度澆注降低凝固過(guò)程中鑄錠的溫度梯度，獲得擴(kuò)大中心等軸晶比率的效果。然而，該技術(shù)存在兩大難以解決的問(wèn)題:其一，低過(guò)熱度會(huì)嚴(yán)重惡化鑄錠的表面質(zhì)量；其二，低過(guò)熱度澆注僅能較小程度上提高中心等軸晶比率，很難達(dá)到令人滿意的程度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是通過(guò)提供一種提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的方法及裝置，能夠提聞鑄淀的中心等軸晶比率，進(jìn)而減輕甚至消除鑄淀的中心偏析、中心疏松、中心裂紋等缺陷。提高鑄錠質(zhì)量、提高軋材成品率以及軋材質(zhì)量，提高產(chǎn)品價(jià)值，增加產(chǎn)品利潤(rùn)。可解決目前尚無(wú)提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的有效手段的問(wèn)題。
[0007]一種提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的方法:是在鑄錠模的冒口上安裝金屬液攪拌裝置，在鋼液澆注到型腔的2/3高度處至接近攪拌裝置的接觸攪拌棒時(shí)，開始通風(fēng)或通電讓攪拌棒開始旋轉(zhuǎn)，攪拌棒轉(zhuǎn)速為:5飛00轉(zhuǎn)/分鐘，在澆注結(jié)束后再持續(xù)攪拌2(Γ30分鐘后關(guān)閉，此時(shí)鋼液的過(guò)熱度在2?10°C范圍內(nèi)，然后吊離攪拌裝置。
[0008]本發(fā)明的工作原理是，當(dāng)金屬液上升接觸到攪拌棒后，即被攪拌棒帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，逐漸地隨之旋轉(zhuǎn)的金屬液的范圍越來(lái)越大，轉(zhuǎn)速也逐漸加大。旋轉(zhuǎn)的金屬液橫向沖擊固液前沿新生成的枝晶，枝晶從最脆弱的根部被折斷。由于枝晶的密度大于金屬液，所以被折斷的枝晶不斷下沉至鑄錠液相部分的底部，并成為新生等軸晶的晶核，于是鑄錠的等軸晶區(qū)得到有效的擴(kuò)大。鑄錠凝固冷卻一段時(shí)間后，由于金屬液的固相越來(lái)越多、溫度降低等原因，攪拌棒旋轉(zhuǎn)的阻力逐漸增大。當(dāng)攪拌棒旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速明顯降低時(shí)(金屬液的過(guò)熱度在2°C以上)，即升起金屬液攪拌裝置，依慣例向冒口中加入保溫劑。
[0009]本發(fā)明的裝置包括:攪拌棒、攪拌棒夾持板、隔熱板、風(fēng)動(dòng)泵(或電機(jī)及減速器)、壓縮空氣管線(或電纜)、吊耳、固定支架、攪拌器支座套管。其風(fēng)動(dòng)泵(或電機(jī)及減速器)固定在固定支架上，并連接壓縮空氣管線(或電纜)，壓縮空氣管線(或電纜)布在固定支架上面以避免高溫烘烤。隔熱板固定在風(fēng)動(dòng)泵下部的軸上，以避免風(fēng)動(dòng)泵被高溫烘烤。固定支架插入攪拌器支座套管，攪拌器支座套管被焊接在冒口模上。攪拌棒與風(fēng)動(dòng)泵由夾持板連接固定。吊耳被焊接在固定支架上的整體中心點(diǎn)的位置，方便吊裝及吊起。
[0010]本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)有所述攪拌棒長(zhǎng)度:10?1500mm ;直徑:5?500mm。
[0011]本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)有所述風(fēng)動(dòng)泵或電機(jī)及減速器的轉(zhuǎn)速:5?1000轉(zhuǎn)/分鐘。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0013]⑴能夠有效提聞鑄淀的中心等軸晶比率，進(jìn)而減輕甚至消除鑄淀的中心偏析、中心疏松、中心裂紋等缺陷，可解決目前尚無(wú)提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的有效手段的問(wèn)題；
[0014]⑵無(wú)需形核劑不污染金屬液、不污染環(huán)境；
[0015]⑶設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，投資及維護(hù)成本低；
[0016]⑷方法簡(jiǎn)便易行。附圖是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]I攪拌棒；2攪拌棒夾持板；3隔熱板；4風(fēng)動(dòng)泵(或電機(jī)及減速器)；5壓縮空氣管線(或電纜)；6吊耳；7固定支架；8攪拌器支座套管。

【具體實(shí)施方式】
[0019]在鑄錠模的冒口上安裝金屬液攪拌裝置，在鋼液澆注到型腔的2/3高度處至接近攪拌裝置的接觸攪拌棒時(shí)，開始通風(fēng)或通電讓攪拌棒開始旋轉(zhuǎn)，攪拌棒轉(zhuǎn)速為:5飛00轉(zhuǎn)/分鐘，在澆注結(jié)束后再持續(xù)攪拌2(Γ30分鐘后關(guān)閉，此時(shí)鋼液的過(guò)熱度在2?10°C范圍內(nèi)，然后吊離攪拌裝置。
[0020]本發(fā)明的裝置包括:攪拌棒、攪拌棒夾持板、隔熱板、風(fēng)動(dòng)泵(或電機(jī)及減速器)、壓縮空氣管線(或電纜)、吊耳、固定支架、攪拌器支座套管，風(fēng)動(dòng)泵(或電機(jī)及減速器)4固定在固定支架7上，連接壓縮空氣管線(或電纜)5，壓縮空氣管線(或電纜)5布在固定支架7上面以避免高溫烘烤。隔熱板3固定在風(fēng)動(dòng)泵(或電機(jī)及減速器)下部的軸上，以避免風(fēng)動(dòng)泵(或電機(jī)及減速器)4被高溫烘烤。固定支架7插入攪拌器支座套管8，攪拌器支座套管8被焊接在冒口模9上。攪拌棒I與風(fēng)動(dòng)泵(或電機(jī)及減速器)4由夾持板2連接固定。吊耳6被焊接在固定支架7上的整體中心點(diǎn)的位置，
[0021]實(shí)施例1:
[0022]澆注材質(zhì)為45#鋼，單重15噸的鋼錠。采用石墨材質(zhì)制作攪拌棒1，直徑30mm，長(zhǎng)度800_ ;采用風(fēng)動(dòng)泵做為驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)氣體為壓縮空氣。澆注前將金屬液攪拌裝置安裝在冒口模上。在鋼液澆注到型腔的2/3高度處時(shí)開啟金屬液攪拌裝置，攪拌棒轉(zhuǎn)速為:105轉(zhuǎn)/分鐘。在澆注結(jié)束后再持續(xù)攪拌25分鐘后關(guān)閉，此時(shí)鋼液的過(guò)熱度約在2?10°C范圍內(nèi)，然后吊離攪拌裝置。
[0023]實(shí)施例2:
[0024]澆注材質(zhì)為Cr25Ni20，單重20噸的高合金鋼錠。采用鎂鉻質(zhì)耐材制作攪拌棒1，直徑45mm,長(zhǎng)度950mm ;采用電機(jī)做為驅(qū)動(dòng)裝置,攪拌棒轉(zhuǎn)速為:150轉(zhuǎn)/分鐘。燒注前將金屬液攪拌裝置吊裝在冒口模上。在鋼液澆注到型腔的3/4高度處時(shí)開啟金屬液攪拌裝置，在澆注結(jié)束后再持續(xù)攪拌30分鐘后關(guān)閉，此時(shí)鋼液的過(guò)熱度約在8?15°C范圍內(nèi)，然后吊離攪拌裝置。
[0025]實(shí)施例3:
[0026]澆注材質(zhì)為純鋁，單重7噸的鑄錠。采用鎂質(zhì)耐材制作攪拌棒1，直徑20mm，長(zhǎng)度550mm ;采用風(fēng)動(dòng)泵做為驅(qū)動(dòng)裝置，壓縮空氣為驅(qū)動(dòng)氣體。澆注前將金屬液攪拌裝置吊裝在冒口模上。在鋁液澆注到型腔的5/7高度處時(shí)開啟金屬液攪拌裝置，攪拌棒轉(zhuǎn)速為:105轉(zhuǎn)/分鐘。在澆注結(jié)束后23分鐘后關(guān)閉，此時(shí)鋁液的過(guò)熱度約在:T7°C范圍內(nèi)，然后吊離攪拌
>j-U ρ?α裝直。
【權(quán)利要求】
1.一種提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的方法:其特征在于，是在鑄錠模的冒口上安裝金屬液攪拌裝置，在鋼液澆注到型腔的2/3高度處至接近攪拌裝置的接觸攪拌棒時(shí)，開始通風(fēng)或通電讓攪拌棒開始旋轉(zhuǎn)，攪拌棒轉(zhuǎn)速為:5飛OO轉(zhuǎn)/分鐘，在澆注結(jié)束后再持續(xù)攪拌2(Γ30分鐘后關(guān)閉，此時(shí)鋼液的過(guò)熱度在2?10°C范圍內(nèi)，然后吊離攪拌裝置。
2.一種用于權(quán)利要求1所述的提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的方法的裝置，其特征在于，包括攪拌棒、攪拌棒夾持板、隔熱板、風(fēng)動(dòng)泵或電機(jī)及減速器、壓縮空氣管線或電纜、吊耳、固定支架、攪拌器支座套管。其風(fēng)動(dòng)泵或電機(jī)及減速器固定在固定支架上，并連接壓縮空氣管線或電纜，壓縮空氣管線或電纜布在固定支架上面，隔熱板固定在風(fēng)動(dòng)泵下部的軸上，固定支架插入攪拌器支座套管，攪拌器支座套管被焊接在冒口模上，攪拌棒與風(fēng)動(dòng)泵由夾持板連接固定，吊耳被焊接在固定支架上的整體中心點(diǎn)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高鑄錠凝固組織等軸晶比率的方法的裝置，其特征在于，所述攪拌棒長(zhǎng)度:10?1500mm ;直徑:5?500mm。
【文檔編號(hào)】F27D27/00GK104226965SQ201310244683
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】黃玉平, 馬立國(guó), 唐雪峰, 李冰, 李平, 郭慶濤, 于賦志, 王阿鼎 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司