[发明专利]优特钢模铸保护浇铸装置及工艺

说明书

(一)技术领域：本发明涉及优特钢模铸保护浇铸装置及工艺。

(二)现有技术：钢铁熔化精炼完后，钢水的纯净度和气体含量很低，但在浇铸成型过程中，高温液态钢水从精炼钢包下水口出来到浇口的钢水铸流与空气接触，空气中的氧气含量占21％，氮气含量占78％，水份和其他占1％，部分氧与钢水中Fe，Al，Si，Ca，Mn等元素发生氧化反应，形成相应的氧化物，产生大量的烟气，并有部分氧化物进入钢中；部分氮气也会溶解于高温钢水中；水在高温条件下分解成氢和氧溶解于高温钢水中。

溶解在钢中的氧，随温度降低溶解度降低，在凝固结晶过程中，氧与钢中Al，Si，Ca，Mn等元素形成氧化物，这是钢中非金属夹杂的主要来源。氮在钢中形成非常弥散的氮化铝夹杂和较粗大的氮化钛及碳氮化钛。氢在钢液温度降低到结晶温度时，溶解度急剧降低，析出的氢在固态下扩散并聚集到非金属夹杂物等缺陷形成的孔洞、空隙处，当聚集的氢原子结合成氢分子后产生极大的压力，一旦超过钢的强度极限，将会产生内裂，形成白点。

钢中氧化物夹杂属脆性物质，当钢在外加变形力(轧制，锻造，冲压变形)的情况下，在非金属夹杂物处容易产生应力集中，从而产生裂纹；钢在压力加工过程中或零件热处理加热时，由于金属(基体)和夹杂物的热膨胀系数不同，在两者界面处产生镶嵌应力，形成初始裂纹疲劳源，夹杂物的增加将增大产生裂纹源的可能性。因此钢铁冶金生产过程中，常常采取全程钢液保护浇铸的措施来处理。

传统的模铸浇铸一般不保护，即使有保护装置，仅是一个简单的壳罩，此方法虽简单，但存在以下不足：

1、铸流不保护将使大包下水口到浇口之间200-300mm距离处产生钢液二次氧化，增加了钢中气体和夹杂物含量。

2、铸流不用保护气罩时，由于钢液流速很大，将使罩内产生负压，还增大了吸气量，加速了钢液的氧化。

3、铸流不保护浇铸时产生的氧化物烟气很多，并且产生的钢液飞溅，易烫伤人，工人劳动环境较差。

4、铸流不用保护气罩时，由于增加了钢液的氧化，将产生更多的氧化物烟气，工人劳动环境更差。

(三)发明内容：本发明的目的就是提供一种优特钢模铸保护浇铸装置，同时还提供使用这种装置的工艺。

本发明的优特钢模铸保护浇铸装置，包括一圆柱形罩体，罩体顶部设有与钢包出水口大小吻合的进口，其特征在于：在罩体内设有氩气分配通道，通道内装有进气管；通道上开有若干气体逸出孔；在罩体下沿包裹有耐火材料。

所述的氩气分配通道为一设置在罩体上部的环形通道。

所述耐火材料为陶瓷纤维砖。

所述的优特钢模铸保护浇铸的工艺，包括下述步骤：

(1)将钢水包吊至铸台，装上钢水包滑动机构液压油缸；

(2)在保护浇铸圆柱形罩体上部与钢包出水口接触处涂一圈耐火泥，在钢包出水口下方安装好圆柱形罩体，接好氩气气管和取气管，并试通氩气气，显示正常后，开动天车，移动钢水包水口到浇铸钵正上方；

(3)调整，使钢水包水口与浇铸钵对中，打开氩气气阀，调整氩气气压在9kgf；

(4)开始浇铸，通过开动钢水包滑动机构液压油缸调整三滑板的开口度使钢流大小至合适水平，指挥天车缓慢小幅下降钢包，使罩体下沿陶瓷纤维砖与浇铸钵周围纤维毯接触，实现钢流全保护浇铸；

(5)在钢流全保护浇铸条件下，钢水根据连通器的原理通过中注管到达铸锭模内，并冷却成型；

(6)开浇后5分钟，通过取气管对保护罩内的气体取样分析，要求罩内氧气分压小于1％；

(7)对成型后的钢进行取样分析，要求钢中的气体含量和夹杂物含量为氧含量在5ppm以下，氢含量在1ppm以下，氮含量在45ppm以下，B细类夹杂物为1.0级。

本发明与现有技术相比，具有以下特点：

1、由于钢液温度都在1450℃以上，采用不耐高温的金属作罩体，将易变形，不能多次重复使用，为防止装置的高温长时间变形，选择钢质材料制成罩体；不易变形，使用寿命长；

2、考虑到保护罩下缘与浇口之间的密封效果，采用保温不透气的陶瓷纤维砖软耐火材料，对铸流进行密封保护，既可以避免使浇口钵钵口压破或倾翻，造成钢水溢出损失，又可避免保护装置与钵口不在一个平面上，导致密封不好，达不到铸流保护效果的情况出现。

3、采用气体压力表控制阀门，氩气进入保护罩后通过分配通道在铸流周围分布均匀，且使罩内产生微正压，有利于防止外部氧气的进入；

4、浇铸时，引进三滑板机构，可有效调节钢流对中；使操作更方便；