一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法与流程

本发明涉及钢锭浇铸，尤其涉及一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法。

背景技术：

1、大型铸锻件是经济建设不可缺少的重要设备基础部件，在航天航空、冶金、能源、军工、国防、机械制造和石油化工等领域应用广泛，其生产技术水平一直是衡量一个国家重工业发展水平的标准，大型钢锭是大型铸锻件的先期产品，控制大型钢锭偏析问题一直备受科研工作者和企业界关注。

2、偏析主要分为宏观偏析和微观偏析。宏观偏析是指凝固过程中由于溶质再分配、流体流动、自由等轴晶移动等因素所导致的宏观尺度上的化学成分分布的不均匀性，一般大于晶粒尺度的范围，主要包括正偏析、负偏析、a偏析和v偏析，宏观偏析会严重降低材料的机械性能、耐腐蚀性、耐疲劳性和加工特性，甚至在锻造时产生裂纹导致钢锭报废，造成巨大的经济损失，宏观偏析一旦形成就不易消除。微观偏析是指微观尺度上的化学成分不均匀现象，一般发生在一个晶粒范围内，其主要由微观间富含溶质钢液的凝固引起，微观偏析会使钢的性能大受影响，尽管后续处理过程可以一定程度上减轻微观偏析，但只有从源头上解决微观偏析才能更好的提升铸坯质量。

技术实现思路

1、根据上述提出大型铸锻件在宏观偏析和微观偏析对钢性能出现影响的技术问题，而提供一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法。本发明主要通过采用了稀土-钼-镁金属棒的吊挂法工艺，严格控制三种元素的配比，稀土-钼-镁三者互为载体，并在浇注过程中稳定控制铸模内钢液上升速度，保证了稀土-钼-镁元素稳定、均匀的收得并进入钢液，有效发挥了稀土改善晶界、微观间元素微观偏析的作用。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，在大型钢锭浇注过程前，在钢锭模内吊挂稀土金属棒，在真空状态下将钢液分为多包并逐次浇注，直至凝固完成，具体包括以下步骤：

4、步骤一：控制浇注前钢液过热度70℃-90℃，真空度≤10pa，钢中≤0.0004%；

5、步骤二：浇注前将稀土金属棒吊挂至钢锭模内中央位置，金属棒底部距离钢锭模底部50~100mm；

6、步骤三：将钢液分成不等质量的3包，其中，1包：2包：3包的质量比为3~4：2：2；

7、步骤四：沿铸锭模第1包钢液浇入，第1包浇注完毕需等待3-5min再进行第2包浇注；

8、步骤五：第2包浇注完成后，第2包浇注完毕需等待6-7min再进行第3包浇注；

9、步骤六、进行第3包浇注至完成。

10、进一步地，浇注过程中控制浇注位与钢液面距离始终保持在500mm~650mm之间，浇注时的模内钢液上升速度为10~12mm/s。

11、进一步地，所述的稀土金属棒直径为5-10mm，其成分按质量百分数计为：re:45%~60%，mg:20%~30%，mo:20%~25%。

12、进一步地，控制钢中re含量范围按质量百分数计，为0.010%~0.040%。

13、进一步地，所述稀土re由y，sc，ce的一种或几种组成。

14、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

15、1、本发明提供的一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，采用了稀土-钼-镁金属棒的吊挂法工艺，严格控制三种元素的配比，稀土-钼-镁三者互为载体，并在浇注过程中稳定控制铸模内钢液上升速度，保证了稀土-钼-镁元素稳定、均匀的收得并进入钢液，有效发挥了稀土改善晶界、微观间元素微观偏析的作用。

16、2、本发明提供的一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，工艺设计合理，初始状态下铸锭模温度较低，通过将钢液合理的不等质量的分成3包，使待浇注的3包钢液质量依次逐渐减小，最终3个包次钢液的凝固时间趋于相同。

17、3、本发明提供的一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，通过在浇注过程中动态的控制浇注位与金属钢液面距离控制在稳定范围内，控制浇注速度使液面上升速度稳定，在合理的时间节点进行换包浇注，实现了大型钢锭的分层次浇注，减小热熔质对流空间，避免了因钢液冲刷使富集溶质钢液带出糊状区而形成宏观偏析。

18、基于上述理由本发明可在钢锭浇铸技术领域广泛推广。

技术特征：

1.一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，其特征在于，在大型钢锭浇注过程前，在钢锭模内吊挂稀土金属棒，在真空状态下将钢液分为多包并逐次浇注，直至凝固完成，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，其特征在于：浇注过程中控制浇注位与钢液面距离始终保持在500mm~650mm之间，浇注时的模内钢液上升速度为10~12mm/s。

3.根据权利要求1所述的一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，其特征在于：所述的稀土金属棒直径为5-10mm，其成分按质量百分数计为：re:45%~60%，mg:20%~30%，mo:20%~25%。

4.根据权利要求1所述的一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，其特征在于：控制钢中re含量范围按质量百分数计，为0.010%~0.040%。

5.根据权利要求1所述的一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，其特征在于：所述稀土re由y，sc，ce的一种或几种组成。

技术总结
在本发明公开了一种改善大型钢锭宏观和微观偏析的方法，涉及钢锭浇铸技术领域。本发明通过采用了稀土‑钼‑镁金属棒的吊挂法工艺，严格控制三种元素的配比，稀土‑钼‑镁三者互为载体，并在浇注过程中稳定控制铸模内钢液上升速度，保证了稀土‑钼‑镁元素稳定、均匀的收集并进入钢液，有效发挥了稀土改善晶界、微观间元素微观偏析的作用，并在浇注过程中动态的控制浇注位与金属钢液面距离控制在稳定范围内，控制浇注速度使液面上升速度稳定，在合理的时间节点进行换包浇注，实现了大型钢锭的分层次浇注，减小热熔质对流空间，避免了因钢液冲刷使富集溶质钢液带出糊状区而形成宏观偏析。

技术研发人员：杨光,李德军,孙深,赵成林,金喆,李博洋,张帅
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/17