[发明专利]大型钢锭的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型钢锭制造领域，尤其是一种大型钢锭的生产方法。 

背景技术

公知的：大型锻件是重大技术装备的重要部件，多数为机械设备的关键部件，如发电机转子、水轮机主轴、核电压力容器、大型轧机轧辊等。大型锻件具有技术含量高、加工周期长、质量要求严等特点，一般采用特殊钢及有色合金材料通过复杂的工艺制备而成。生产高质量的大型锻件要求必须采用高质量的大型钢锭，但是采用传统方法生产的大型钢锭内存在大量铸造缺陷，如疏松、偏析、夹杂等，并且随着钢锭重量的增加，钢锭的偏析愈严重，疏松、晶间裂纹等缺陷也相应的增加，无法得到高质量的大型钢锭。 

电渣重熔是一种利用电流通过液态电渣产生大量焦尔热，从而使金属熔化、再凝固结晶而形成铸锭的方法。 

中小型电渣重熔钢锭制备方法包括a、把电弧炉或感应加热炉冶炼的钢水浇铸或锻压成电极；b、将电极插入电渣重熔炉水冷结晶器熔融的炉渣内，通过导线将电极、渣池、金属熔池、底水箱及变压器等形成回路；c、在通电过程中，渣池放出焦耳热，将自耗电极端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔池，受水冷作用,迅速凝固形成钢锭。由于该技术要求的设备相对简单，且具有提高金属纯净度、顺序凝固、近净成形、降低含硫量及非金属夹杂物等优点，因此广泛用于大型锻件用大型优质铸锭的生产，是目前特种熔炼领域中产量最大的一种特种熔炼方法，直径在2米以上或重量在100吨以上的电渣重熔钢锭称为大型电渣重熔钢锭。直径在2米以下或重量在100吨以下的电渣重熔钢锭称为中小型电渣重熔钢锭。 

电渣重熔技术产生以后，由于具有工艺和设备相对比较简单，工艺适用性强，所生产的金属纯净、夹杂物少、组织致密和表面光洁等特点，使得电渣重熔技术成为生产高质量中小钢锭的重要手段。但是，随着钢锭吨位的增大，大型电渣重熔钢锭的生产遇到了瓶颈。大型电渣重熔钢锭的生产工艺与中、小型铸锭电渣重熔在原理上是相同的，但随着钢锭体积和截面积的的增大，生产难度急剧增大。 

主要问题有： 

1)当钢锭较大时，电渣重熔炉结晶器的横截面积也会必然增大，从而导致水冷结晶器对钢锭中心的水冷效果非常差，控制顺序凝固作用减弱，中心的缩孔、疏松的控制非常困难。 

2)在大型钢锭的重熔过程中，需要多次更换电极，而电极更换会造成工艺波动，因此最 终钢锭质量的稳定性差。 

3)大型电渣重熔钢锭电功率大幅度增加、电效率降低。 

4)电渣重熔钢锭的生产时间随着铸锭的增大，导致生产时间的延长，一般可达70小时以上，在这么长的重熔过程中，脱氧制度，降低空气中水分的影响，研制高稳定性渣成分，保证电渣的稳定性，具有较大的困难；大型锭重熔时间长达几昼夜，熔渣成分变化过程和熔池成分很难控制。 

5)大型锭重熔的气、渣接触界面有几平方米之大，在大气下长时间重熔，氢的控制就变得极其复杂。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低以及能够实现多个小型电渣重熔钢锭的焊合得到大型电渣重熔钢锭的大型钢锭的生产方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大型钢锭的生产方法，包括以下步骤： 

1)、选择水压机；采用中小型电渣重熔钢锭制备方法制造两个或多个电渣重熔钢锭，要求任意两个钢锭的总高度小于水压机最大行程； 

2)、对于每个电渣重熔钢锭，确定电渣重熔钢锭的一个端面为焊合面，然后去掉焊合面金属质量较差部分，使得焊合面的平行度为0.03～0.05；并去除沿电渣重熔钢锭长度方向上距离焊合面30±5mm以内的电渣重熔钢锭侧面的钢锭表面氧化皮； 

3)、对电渣重熔钢锭焊合面进行光整处理，要求表面粗糙度为0.4～0.8； 

4)、清理钢锭焊合面上所有的灰尘、油污以及光整处理残留的颗粒物；清理完成后，将两个电渣重熔钢锭叠放在一起，使两个电渣重熔钢锭的焊合面贴合，且两个电渣重熔钢锭的中轴线共线； 

两个电渣重熔钢锭的焊合面贴合后在两个电渣重熔钢锭之间形成连接缝；在连接缝处将两个电渣重熔钢锭外侧面焊接在一起，使两个电渣重熔钢锭形成组合钢锭； 

5)、将组合钢锭连接缝处的焊接面包裹保温棉后，放入加热炉中加热，加热温度为材料锻造温度的上限，要求保温时间大于或者等于30小时；