[发明专利]一种控制大型环形锻件用低合金高强钢大圆坯中心疏松的方法

说明书

一种控制大型环形锻件用低合金高强钢大圆坯中心疏松的方法，包括：抑制10‑30微米的球形D/Ds类、CS类夹杂物，细化等轴晶晶粒，保证搅拌效果，保证凝固组织均匀性，保证两相区凝固的一致性。本发明通过抑制10‑30微米的球形D/Ds类、CS类夹杂物生成、浸入式水口设计、过热度和结晶器电磁搅拌调整、末端电搅调整、控制凝固末端回温的方法，以减低减少大颗粒疏松点，降低疏松级别，提高铸坯心部质量。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种控制大型环形锻件用低合金高强钢大圆坯中心疏松的方法。

背景技术

大型法兰制造领域里，圆坯锻造较模铸锻造工艺在提高成才率、控制制造成本、降低生产能耗等方面具有巨大优势。近几年，经过对法兰用钢的技术积累，就采用大圆坯锻造大型用法兰，已经形成了一套成熟的工艺。例如：在控制原材料非金属夹杂物纯净度方面，保证强度和低温冲击功方面，锻件表面、内部质量控制方面等等，在上游的大圆坯生产工艺和下游的锻造加工工艺，均有着独特的控制技术。

随着大型法兰市场的发展，对表面和内部质量的要求日益提高，特别是随着圆坯吨位和断面的增大，下游大型锻件工序的探伤不合率成为最为突出的问题。为了改善这一问题，上下游的相关单位做了大量的工作，例如：对上游企业而言，在优化冶炼-精炼-连铸工艺方面不断探索，在钢水夹杂物、成分均匀性等方面达到了很高的控制水平；对下游企业而言，在加热-锻造-热处理工艺方面不断优化，在加热奥氏体晶粒控制、锻造工艺优化等方面已经做到了极致。这些工作针对一些固定类型的锻造开裂起到了至关重要的抑制作用，例如：原材料表面缺陷或非金属夹杂物引起的锻造开裂，奥氏体晶粒(过热或加热不均)引起的锻造开裂，锻造或热处理工艺不合理引起的开裂等等。

随着圆坯断面的增加，凝固过程进入慢速凝固工艺范畴，中心区域不可避免存在着密集型疏松缺陷。虽然形成这种缺陷的机理早已明确，但几乎没有可有效抑制这种缺陷的方法。就控制手段而言，大部分生产单位采取了高真空脱气、降低钢水过热度、调整二冷水冷却、提高电磁搅拌强度、采用末端电磁搅拌等措施，这些措施很多企业执行很到位，但是并不能有效控制大圆坯中心疏松疏松这种缺陷。相反，大量工业试验的结果却证实，很多措施效果不佳：例如：几乎所有锻造用大圆坯单位都采用真空处理工艺，中心疏松并无明显改善；钢水过热度过低，反而易出现流动性和夹杂物聚集的问题；大圆坯二冷水普遍较弱可调范围有限，所谓的增大或减弱比水量，对中心疏松无任何改善效果；盲目增加结晶器电搅，反而易造成严重的锭型偏析；末端电磁搅拌效果不稳定，长时间摸索仍无法获得满意的效果等等。

虽然这些措施一定程度上对大圆坯中心疏松起到了一定的改善作用，但在随后的锻件无损探伤方面，也只能保证Ⅲ、Ⅳ级探伤的满意度，在Ⅰ、Ⅱ探伤方面存在着大量的临界不合的现象。据其原因，在于对各控制参数缺乏整体认识，对关键控制参数认识不足，关键参数之间的搭配方式存在着误区。综上所述，亟需一种可有效抑制大圆坯中心疏松的方法。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种控制大型环形锻件用低合金高强钢大圆坯中心疏松的方法，以解决现有工艺中大圆坯中心疏松、满足环形锻件Ⅰ级无损探伤合格坯料的问题。通过抑制10-30微米的球形D/Ds类、CS类夹杂物生成、浸入式水口设计、过热度和结晶器电磁搅拌调整、末端电搅调整、控制凝固末端回温的方法，以减低减少大颗粒疏松点，降低疏松级别，提高铸坯心部质量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种控制大型环形锻件用低合金高强钢大圆坯中心疏松的方法，包括：抑制10-30微米的球形D/Ds类、CS(Al₂O₃/MnS)类夹杂物，细化等轴晶晶粒，保证搅拌效果，保证凝固组织均匀性，控制凝固末端铸坯回温以保证两相区凝固的一致性。