一种降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法与流程

1.本发明涉及真空感应熔炼领域，具体而言，尤其涉及一种降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法。


背景技术：

2.钢锭在凝固过程中，会发生体积收缩，在钢液最后凝固的区域会产生缩孔缩松，为了提高钢锭的质量，保证锭身本体没有缺陷，需要在铸锭上部设置冒口，用以补充因钢锭收缩而损失的钢液；为保证冒口能够充分的完成补缩任务，需要在冒口部位使用保温砖以延长钢液的凝固时间，还可以采用发热冒口或者在浇注后向冒口上部加入保温剂或发热剂的方式，实现冒口处的钢液最后凝固，达到正常补缩的目的；冒口的比重根据钢锭的形状而不同，一般冒口重量占整个钢锭的20％-25％左右，而对于一些收缩量大的钢种，其冒口比重甚至能够达到铸锭总质量的40％以上。过大的冒口比重，对冒口后续的切割和重熔使用，造成人力和资源的浪费，降低成品率，提高成本；在使用真空感应炉冶炼铸锭时，由于整个冶金过程都是在负压的真空炉体内进行，现有技术中提供的发热冒口或者在浇注后加保温剂的方式并不适用，且在降低冒口比重方面效果较差，因此需要提供一种能够适用于真空感应炉冶炼的减轻冒口比重的方法。


技术实现要素：

3.根据上述提出现有的降低冒口比重的方法效果较差且不适用于真空感应炉冶炼环境的技术问题，而提供一种降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，通过钢锭模、保温冒砖预热配合合适的浇注工艺，可以将冒口占钢锭的比重降低到12.5％以下，从而提高产品的成材率，节约资源，降低成本。
4.本发明采用的技术手段如下：
5.一种降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，具体包括以下内容：
6.(1)锭模组件包括由上至下同轴设置的漏斗砖、保温帽砖和钢锭模；所述保温帽砖与所述漏斗砖之间设置有侧面开口的圆环管，用于作为观察钢水浇注到所述钢锭模内部情况的观察口；
7.(2)在浇注前，对所述钢锭模、所述保温帽砖和所述漏斗砖加热至200℃以上；
8.(3)开始浇注，浇注方式为上注，初始浇注温度t1≥钢水的液相线+20℃，初始浇注速度为0.4kg/s-0.8kg/s；
9.(4)浇注过程中，在钢水液面上升到所述钢锭模总高度的1/3-1/2时，提高浇注温度至t2≥钢水的液相线+30℃，降低浇注速度至0.3kg/s-0.5kg/s；
10.(5)当钢水浇注满所述钢锭模，开始上升到所述保温帽砖内部时，降低浇注速度至0.1kg/s-0.3kg/s，提高浇注温度至t3≥钢水的液相线+40℃，继续进行浇注，直至浇注完成；浇注温度t1、t2、t3满足：t3＞t2＞t1。
11.进一步地，所述保温帽砖和所述漏斗砖采用耐火材料制成。
12.进一步地，当钢水开始上升到所述保温帽砖内部时，降低浇注速度后，采用间断浇注的方式进行浇注直至浇注完成，所述间断浇注的方式是指重复浇注一段时间后停止浇注的过程。
13.进一步地，当钢水开始上升到所述保温帽砖内部时，通过所述圆环管上的开口实时观察钢水液面情况，若由于钢水温降过快导致出现铸锭边缘向中心凝固的现象，则需要提高浇注温度。
14.进一步地，还包括在真空感应炉感应圈主轴位于炉体外的部分，或者在炉体外部与所述感应圈主轴相连接的电缆上设置用于测量所述感应圈主轴倾转角度的角度测量尺。
15.进一步地，采用的所述漏斗砖的中心孔径为10-30mm。
16.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
17.本发明提供的降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，能够使铸锭冒口的比重大幅减少，由原来的20％左右降低到12.5％以下，冒口减小的同时，能够铸锭的内部无缺陷，且成分偏析情况得到改善。
18.基于上述理由本发明可在真空感应熔炼领域广泛推广。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本发明提供了一种降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，具体包括以下内容：
21.(1)真空感应炉常用的锭模组件包括由上至下同轴设置的漏斗砖、保温帽砖和钢锭模，钢水浇注时首先进入到所述漏斗砖，由所述漏斗砖中心部的小孔流入到所述钢锭模内，直至钢水液面上升至所述保温帽砖内部为止；
22.本技术中，所述保温帽砖与所述漏斗砖之间设置有侧面开口的圆环管，用于作为观察钢水浇注到所述钢锭模内部情况的观察口，进而调整浇注速度；
23.(2)在浇注前，对所述钢锭模、所述保温帽砖和所述漏斗砖加热至200℃以上；
24.(3)开始浇注，浇注方式为上注，初始浇注温度t1≥钢水的液相线+20℃，初始浇注速度为0.4kg/s-0.8kg/s；
25.(4)浇注过程中，在钢水液面上升到所述钢锭模总高度的1/3-1/2时，增大加热功率提高浇注温度至t2≥钢水的液相线+30℃，降低浇注速度至0.3kg/s-0.5kg/s；
26.(5)当钢水浇注满所述钢锭模，开始上升到所述保温帽砖内部时，降低浇注速度至0.1kg/s-0.3kg/s，提高浇注温度至t3≥钢水的液相线+40℃，继续进行浇注，直至浇注完成；浇注温度t1、t2、t3满足：t3＞t2＞t1。
27.进一步地，所述保温帽砖和所述漏斗砖采用耐火材料制成。
28.进一步地，当钢水开始上升到所述保温帽砖内部时，降低浇注速度后，采用间断浇注的方式进行浇注直至浇注完成，所述间断浇注的方式是指重复浇注一段时间后停止浇注的过程，间断浇注过程中，浇注时间和停止浇注的时间均可根据实际需要进行调整。
29.进一步地，当钢水开始上升到所述保温帽砖内部时，通过所述圆环管上的开口实时观察钢水液面情况，若由于钢水温降过快导致出现铸锭边缘向中心凝固的现象，则需要提高浇注温度。
30.进一步地，所述降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法还包括在真空感应炉感应圈主轴位于炉体外的部分，或者在炉体外部与所述感应圈主轴相连接的电缆上设置用于测量所述感应圈主轴倾转角度的角度测量尺；根据所述感应圈主轴倾转角度能够确定所述真空感应炉坩埚内剩余钢水的重量，工作人员在通过观察窗观察钢水浇注到所述钢锭模内部情况控制钢水浇注速度时，坩埚内剩余钢水的重量也能够提供一定的参考；当所述感应圈主轴因所述真空感应炉内坩埚重量变化而发生倾转时，与所述感应圈主轴相连接的电缆也会随所述感应圈主轴同步倾转，因此其倾转角度也可以表示所述感应圈主轴的倾转角度；针对不同的真空感应炉，其感应圈主轴倾转角度与炉内坩埚剩余钢水重量之间的具体对应关系可以由工作人员通过多次试验进行标定。
31.进一步地，采用的所述漏斗砖的中心孔径为10-30mm，具体可根据铸锭的重量进行选择。
32.进一步，浇注过程中，能够通过所述圆环管上的开口观察钢水上升情况，保证钢水在所述钢锭模内缓慢上升。
33.本发明提供的降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，通过设置的圆环管观察浇注过程中钢水在钢锭模组内的位置，进而调整浇注速度等参数，还能够观察钢水的液面情况，及时调整浇注温度，采用本发明提供的方法，能够使铸锭冒口的比重大幅减少，由原来的20％左右降低到12.5％以下，冒口减小的同时，能够保证铸锭的内部无缺陷，且成分偏析情况得到改善。
34.实施例1
35.在本实施例中，将本发明提供的方法应用到500kg真空感应炉冶炼某钢种中，钢锭模直径在380mm左右，高度在600mm，根据理论计算，冒口重量要占总重19.8％，一般正常的浇注速度为0.8kg/s-1.2kg/s，具体包括以下内容：
36.(1)在所述保温帽砖与所述漏斗砖之间设置有侧面开口的圆环管，用于作为观察钢水浇注到所述钢锭模内部情况的观察口；
37.(2)在浇注前，对所述钢锭模、所述保温帽砖和所述漏斗砖加热至800℃；采用的所述漏斗砖的中心孔径为20mm；
38.(3)使用真空感应炉进行钢种的冶炼，钢水熔化后，开始浇注，浇注方式为上注，初始浇注温度t1为1550℃，初始浇注速度为0.75kg/s；
39.(4)浇注过程中，在钢水液面上升到所述钢锭模总高度的1/3时，提高浇注温度至t2＝1570℃，降低浇注速度至0.45kg/s；
40.(5)当钢水浇注满所述钢锭模，开始上升到所述保温帽砖内部时，降低浇注速度至0.25kg/s继续进行浇注，提高浇注温度至t3≥1600℃，继续进行浇注，直至浇注完成；浇注温度t1、t2、t3满足：t3＞t2＞t1；因为浇注速度较慢，需要使用间断浇注的方式直至浇注完成，即浇注5s，停止10或者15s的方式；浇注时，通过所述圆环管上的开口实时观察钢水液面情况，若由于钢水温降过快导致出现铸锭边缘向中心凝固的现象，则需要提高浇注温度。
41.通过对本实施例冶炼的钢锭进行切割称重，结果表明锭身表面质量完好均匀，冒
口切割处无缩孔、缩松等缺陷，冒口所占比重为10.6％。
42.实施例2
43.在本实施例中，将本发明提供的方法应用到200kg真空感应炉冶炼某钢种中，钢锭模直径在175mm左右，高度在450mm，根据理论计算，冒口重量要占总重20％，一般正常的浇注速度为0.7kg/s-0.9kg/s，具体包括以下内容：
44.(1)在所述保温帽砖与所述漏斗砖之间设置有侧面开口的圆环管，用于作为观察钢水浇注到所述钢锭模内部情况的观察口；
45.(2)在浇注前，对所述钢锭模、所述保温帽砖和所述漏斗砖加热至600℃；采用的所述漏斗砖的中心孔径为15mm；
46.(3)使用真空感应炉进行钢种的冶炼，钢水熔化后，开始浇注，浇注方式为上注，初始浇注温度t1为1536℃，初始浇注速度为0.6kg/s；
47.(4)浇注过程中，在钢水液面上升到所述钢锭模总高度的1/3时，提高浇注温度至t2＝1556℃，降低浇注速度至0.4kg/s；
48.(5)当钢水浇注满所述钢锭模，开始上升到所述保温帽砖内部时，降低浇注速度至0.25kg/s继续进行浇注，提高浇注温度至t3≥1576℃，继续进行浇注，直至浇注完成；浇注温度t1、t2、t3满足：t3＞t2＞t1；因为浇注速度较慢，需要使用间断浇注的方式直至浇注完成，即浇注3-5s，停止5-8s或更长时间的方式；浇注时，通过所述圆环管上的开口实时观察钢水液面情况，若由于钢水温降过快导致出现铸锭边缘向中心凝固的现象，则需要提高浇注温度。
49.通过对本实施例冶炼的钢锭进行切割称重，结果表明锭身表面质量完好均匀，冒口切割处无缩孔、缩松等缺陷，冒口所占比重为12.2％。
50.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，其特征在于，具体包括以下内容：(1)锭模组件包括由上至下同轴设置的漏斗砖、保温帽砖和钢锭模；所述保温帽砖与所述漏斗砖之间设置有侧面开口的圆环管，用于作为观察钢水浇注到所述钢锭模内部情况的观察口；(2)在浇注前，对所述钢锭模、所述保温帽砖和所述漏斗砖加热至200℃以上；(3)开始浇注，浇注方式为上注，初始浇注温度t1≥钢水的液相线+20℃，初始浇注速度为0.4kg/s-0.8kg/s；(4)浇注过程中，在钢水液面上升到所述钢锭模总高度的1/3-1/2时，提高浇注温度至t2≥钢水的液相线+30℃，降低浇注速度至0.3kg/s-0.5kg/s；(5)当钢水浇注满所述钢锭模，开始上升到所述保温帽砖内部时，降低浇注速度至0.1kg/s-0.3kg/s，提高浇注温度至t3≥钢水的液相线+40℃，继续进行浇注，直至浇注完成；浇注温度t1、t2、t3满足：t3＞t2＞t1。2.根据权利要求1所述的降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，其特征在于，所述保温帽砖和所述漏斗砖采用耐火材料制成。3.根据权利要求1所述的降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，其特征在于，当钢水开始上升到所述保温帽砖内部时，降低浇注速度后，采用间断浇注的方式进行浇注直至浇注完成，所述间断浇注的方式是指重复浇注一段时间后停止浇注的过程。4.根据权利要求1所述的降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，其特征在于，当钢水开始上升到所述保温帽砖内部时，通过所述圆环管上的开口实时观察钢水液面情况，若由于钢水温降过快导致出现铸锭边缘向中心凝固的现象，则需要提高浇注温度。5.根据权利要求1所述的降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，其特征在于，还包括在真空感应炉感应圈主轴位于炉体外的部分，或者在炉体外部与所述感应圈主轴相连接的电缆上设置用于测量所述感应圈主轴倾转角度的角度测量尺。6.根据权利要求1所述的降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，其特征在于，采用的所述漏斗砖的中心孔径为10-30mm。

技术总结
本发明提供一种降低真空感应炉铸锭冒口比重的方法，具体包括以下内容：(1)保温帽砖与漏斗砖之间设置有侧面开口的圆环管；(2)对钢锭模、保温帽砖和漏斗砖加热至200℃以上；(3)初始浇注温度T1≥钢水的液相线+20℃，初始浇注速度为0.4kg/s-0.8kg/s；(4)在钢水液面上升到钢锭模总高度的1/3时，提高浇注温度至T2≥钢水的液相线+30℃，降低浇注速度至0.3kg/s-0.5kg/s；(5)当钢水上升到保温帽砖内部时，降低浇注速度至0.1kg/s-0.3kg/s，提高浇注温度至T3≥钢水的液相线+40℃。本发明能够使铸锭冒口的比重大幅减少，由原来的20％左右降低到12.5％以下。12.5％以下。


技术研发人员：于明光 李新 张津业 张董
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/7