優特鋼模鑄保護澆鑄工藝

《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》是大冶特殊鋼股份有限公司於2009年9月26日申請的發明專利，該專利申請號為2009102722444，公布號為CN102029385A，公布日為2011年4月27日，發明人是潘明旭、周立新、蘇春陽、肖愛平、王品、陳繼紅。

《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》公開了優特鋼模鑄保護澆鑄裝置及工藝，該裝置包括一圓柱形罩體，罩體頂部設有與鋼包出水口大小吻合的進口，在罩體內設有氬氣分配通道，通道內裝有進氣管；通道上開有若干氣體逸出孔；在罩體下沿包裹有耐火材料；其澆鑄的工藝為（1）將鋼水包吊至鑄台；（2）在鋼包出水口下方安裝好圓柱形罩體，接好氬氣氣管和取氣管；（3）使鋼水包水口與澆鑄缽對中；（4）澆鑄；（5）取氣樣分析，要求罩內氧氣分壓小於1％；（6）對成型後的鋼進行取樣分析；該發明通過對裸露在空氣中的鑄流實施全氬氣保護來隔絕空氣，減少液態鋼的二次吸氣和氧化，達到降低鋼中夾雜物含量和氣體含量的目的；使鋼的純潔度和使用壽命大大提高。

2021年6月24日，《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：優特鋼模鑄保護澆鑄工藝
• 申請人：大冶特殊鋼股份有限公司
• 發明人：潘明旭、周立新、蘇春陽、肖愛平、王品、陳繼紅
• 申請號：2009102722444
• 申請日：2009年9月26日
• 公布號：CN102029385A
• 公布日：2011年4月27日
• 地址：湖北省黃石市黃石大道316號
• 代理機構：黃石市三益專利商標事務所
• 代理人：瞿暉
• Int. Cl.：B22D41/58; B22D1/00
• 類別：發明專利

專利背景

鋼鐵熔化精煉完後，鋼水的純淨度和氣體含量很低，但在澆鑄成型過程中，高溫液態鋼水從精煉鋼包下水口出來到澆口的鋼水鑄流與空氣接觸，空氣中的氧氣含量占21％，氮氣含量占78％，水份和其他占1％，部分氧與鋼水中Fe，Al，Si，Ca，Mn等元素髮生氧化反應，形成相應的氧化物，產生大量的煙氣，並有部分氧化物進入鋼中；部分氮氣也會溶解於高溫鋼水中；水在高溫條件下分解成氫和氧溶解於高溫鋼水中。

溶解在鋼中的氧，隨溫度降低溶解度降低，在凝固結晶過程中，氧與鋼中Al，Si，Ca，Mn等元素形成氧化物，這是鋼中非金屬夾雜的主要來源。氮在鋼中形成非常彌散的氮化鋁夾雜和較粗大的氮化鈦及碳氮化鈦。氫在鋼液溫度降低到結晶溫度時，溶解度急劇降低，析出的氫在固態下擴散並聚集到非金屬夾雜物等缺陷形成的孔洞、空隙處，當聚集的氫原子結合成氫分子後產生極大的壓力，一旦超過鋼的強度極限，將會產生內裂，形成白點。

鋼中氧化物夾雜屬脆性物質，當鋼在外加變形力（軋制，鍛造，衝壓變形）的情況下，在非金屬夾雜物處容易產生應力集中，從而產生裂紋；鋼在壓力加工過程中或零件熱處理加熱時，由於金屬（基體）和夾雜物的熱膨脹係數不同，在兩者界面處產生鑲嵌應力，形成初始裂紋疲勞源，夾雜物的增加將增大產生裂紋源的可能性。因此鋼鐵冶金生產過程中，常常採取全程鋼液保護澆鑄的措施來處理。

傳統的模鑄澆鑄一般不保護，即使有保護裝置，僅是一個簡單的殼罩，此方法雖簡單，但存在以下不足：

1、鑄流不保護將使大包下水口到澆口之間200-300毫米距離處產生鋼液二次氧化，增加了鋼中氣體和夾雜物含量。

2、鑄流不用保護氣罩時，由於鋼液流速很大，將使罩內產生負壓，還增大了吸氣量，加速了鋼液的氧化。

3、鑄流不保護澆鑄時產生的氧化物煙氣很多，並且產生的鋼液飛濺，易燙傷人，工人勞動環境較差。

4、鑄流不用保護氣罩時，由於增加了鋼液的氧化，將產生更多的氧化物煙氣，工人勞動環境更差。

發明內容

專利目的

《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》的目的就是提供一種優特鋼模鑄保護澆鑄工藝。

技術方案

《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》的優特鋼模鑄保護澆鑄裝置，包括一圓柱形罩體，罩體頂部設有與鋼包出水口大小吻合的進口，在罩體內設有氬氣分配通道，通道內裝有進氣管；通道上開有若干氣體逸出孔；在罩體下沿包裹有耐火材料。

所述的氬氣分配通道為一設定在罩體上部的環形通道。所述耐火材料為陶瓷纖維磚。

所述的優特鋼模鑄保護澆鑄的工藝，包括下述步驟：

（1）將鋼水包吊至鑄台，裝上鋼水包滑動機構液壓油缸；

（2）在保護澆鑄圓柱形罩體上部與鋼包出水口接觸處塗一圈耐火泥，在鋼包出水口下方安裝好圓柱形罩體，接好氬氣氣管和取氣管，並試通氬氣氣，顯示正常後，開動天車，移動鋼水包水口到澆鑄缽正上方；

（3）調整，使鋼水包水口與澆鑄缽對中，打開氬氣氣閥，調整氬氣氣壓在9千克力；

（4）開始澆鑄，通過開動鋼水包滑動機構液壓油缸調整三滑板的開口度使鋼流大小至合適水平，指揮天車緩慢小幅下降鋼包，使罩體下沿陶瓷纖維磚與澆鑄缽周圍纖維毯接觸，實現鋼流全保護澆鑄；

（5）在鋼流全保護澆鑄條件下，鋼水根據連通器的原理通過中注管到達鑄錠模內，並冷卻成型；

（6）開澆後5分鐘，通過取氣管對保護罩內的氣體取樣分析，要求罩內氧氣分壓小於1％；

（7）對成型後的鋼進行取樣分析，要求鋼中的氣體含量和夾雜物含量為氧含量在5百萬分比濃度以下，氫含量在1百萬分比濃度以下，氮含量在45百萬分比濃度以下，B細類夾雜物為1.0級。

改善效果

1、由於鋼液溫度都在1450℃以上，採用不耐高溫的金屬作罩體，將易變形，不能多次重複使用，為防止裝置的高溫長時間變形，選擇鋼質材料製成罩體；不易變形，使用壽命長；

2、考慮到保護罩下緣與澆口之間的密封效果，採用保溫不透氣的陶瓷纖維磚軟耐火材料，對鑄流進行密封保護，既可以避免使澆口缽缽口壓破或傾翻，造成鋼水溢出損失，又可避免保護裝置與缽口不在一個平面上，導緻密封不好，達不到鑄流保護效果的情況出現。

3、採用氣體壓力表控制閥門，氬氣進入保護罩後通過分配通道在鑄流周圍分布均勻，且使罩內產生微正壓，有利於防止外部氧氣的進入；

4、澆鑄時，引進三滑板機構，可有效調節鋼流對中；使操作更方便；

5、通過對裸露在空氣中的鑄流實施全氬氣保護來隔絕空氣，減少液態鋼的二次吸氣和氧化，達到降低鋼中夾雜物含量和氣體含量的目的，其中氧含量由10百萬分比濃度降到5百萬分比濃度，氫含量由1.5百萬分比濃度降到1百萬分比濃度以下，氮含量由80百萬分比濃度降到45百萬分比濃度，B細類夾雜物由2.0級降至1.0級；採用這種裝置大大提高了鋼的純潔度，相應提高了鋼的質量和使用壽命，對不同溫度、不同鋼種以及不同性能要求的鋼材進行保護澆鑄，改善了工人的作業環境。

附圖說明

圖1是《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》中保護澆鑄裝置的結構示意圖；

圖1

圖2是圖1中的保護澆鑄裝置使用時的結構圖。

圖2

圖中，1-圓柱形罩體，2-進口，3-環形分配通道，4-進氣管，5-壓力表，6-氣體逸出孔，7-耐火材料，8-氣體採樣管，9-鋼水包，10-鋼水包出水口，11-澆鑄缽，12-纖維毯，13-中注管。

技術領域

《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》涉及優特鋼模鑄保護澆鑄工藝。

權利要求

1.優特鋼模鑄保護澆鑄工藝，其特徵在於包括下述步驟：（1）將鋼水包吊至鑄台，裝上鋼水包滑動機構液壓油缸；（2）在保護澆鑄圓柱形罩體上部與鋼包出水口接觸處塗一圈耐火泥，在鋼包出水口下方安裝好圓柱形罩體；所述圓柱形罩體頂部設有與鋼包出水口大小吻合的進口，將該罩體罩裝於鋼包出水口下端外部，罩體內徑大於鑄流的直徑，該罩體上部設定有環形氬氣分配通道，通道內裝有進氣管，通道上開有若干氣體溢出孔；在罩體下沿與澆鑄缽缽口之間包裹有陶瓷纖維磚耐火材料；在罩體內裝有供檢測氣體用的氣體採樣管；接好氬氣氣管和氣體採樣管，並試通氬氣，顯示正常後，開動天車，移動鋼水包水口到澆鑄缽正上方；（3）調整，使鋼水包水口與澆鑄缽對中，打開氬氣氣閥，調整氬氣氣壓在9千克力；（4）開始澆鑄，通過開動鋼水包滑動機構液壓油缸調整三滑板的開口度使鋼流大小至合適水平，指揮天車緩慢小幅下降鋼包，使罩體下沿陶瓷纖維磚與澆鑄缽周圍纖維毯接觸，實現鋼流全保護澆鑄；（5）在鋼流全保護澆鑄條件下，鋼水根據連通器的原理通過中注管到達鑄錠模內，並冷卻成型；（6）開澆後5分鐘，通過氣體採樣管對保護罩內的氣體取樣分析，要求罩內氧氣分壓小於1％；（7）對成型後的鋼進行取樣分析，要求鋼中的氣體含量和夾雜物含量為氧含量在5百萬分比濃度以下，氫含量在1百萬分比濃度以下，氮含量在45百萬分比濃度以下，B細類夾雜物為1.0級。

實施方式

實施例1

優特鋼模鑄保護澆鑄裝置參見圖1，包括一圓柱形罩體1，罩體頂部設有與鋼包出水口大小吻合的進口2，在罩體內設有氬氣環形分配通道3，通道內裝有進氣管4；為控制氣體壓力，進氣管上設有壓力表5，在環形通道上開有若干氣體逸出孔6；在罩體下緣包裹有陶瓷纖維磚耐火材料7，在罩體內還裝有供檢測氣體用的氣體採樣管8。

實施例2

優特鋼模鑄保護澆鑄的工藝，參見圖2，包括下述步驟：

1、將鋼水包9吊至鑄台，裝上鋼水包滑動機構液壓油缸；

2、在保護澆鑄圓柱形罩體上部與鋼包出水口接觸處塗一圈耐火泥，在鋼包出水口下方安裝好圓柱形罩體1，接好氬氣進氣管4和氣體採樣管8，並試通氬氣氣，顯示正常後，開動天車，移動鋼水包出水口10到澆鑄缽11正上方；

3、調整，使鋼水包水口與澆鑄缽對中，打開氬氣氣閥，調整氬氣氣壓力在9千克力；

開始澆鑄，通過開動鋼水包滑動機構液壓油缸調整三滑板的開口度使鋼流大小至合適水平，指揮天車緩慢小幅下降鋼包，使罩體下沿陶瓷纖維磚7與澆鑄缽周圍纖維毯12接觸，實現鋼流全保護澆鑄；在鋼流全保護澆鑄條件下，鋼水根據連通器的原理通過中注管13到達鑄錠模內，並冷卻成型；

開澆後5分鐘，通過氣體取樣管對保護罩內的氣體取樣分析，罩內氧氣分壓小於1％，低於行業5％分壓水平，有效地防止鋼液澆鑄過程中鋼水二次氧化和吸氣；

對成型後的鋼進行取樣分析，鋼中的氣體含量和夾雜物含量，氧含量由原來的10百萬分比濃度降到5百萬分比濃度，氫含量由1.5百萬分比濃度降到1百萬分比濃度以下，氮含量由80百萬分比濃度降到45百萬分比濃度，B細類夾雜物由2.0級降至1.0級。

專利榮譽

2021年6月24日，《優特鋼模鑄保護澆鑄工藝》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。