[其他]微晶澆鑄法及其裝置

無效

• 申請號: 86107702
• 申請日: 1986-11-08
• 公開（公告）號: CN86107702A
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發明（設計）人: 吳華立
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵公司
• 主分類號: B22D11/04
• 分類號: B22D11/04
• 代理公司: 馬鞍山市專利事務所
• 代理人: 魯延生

本發明涉及一種把冶煉合格的液態鋼（或其它金屬、合金）進行快速凝固澆鑄的方法和裝置。

在現今的冶煉廠內，對爐前冶煉所提供的大量合格液態鋼（或其它金屬、合金）必須澆注成錠（坯），其工藝方法和裝置有錠模澆注和連續澆注二種形式。然而存在如下幾個問題：

1.模鑄設備周圍時間過長，廠房設備占用量大，消耗高，而連鑄鋼坯厚度及斷面小，多流澆注操作困難。因此不能很好地與大型轉爐配合進行高效率，多品種的生產。

2.連鑄坯與模鑄錠的質量比較，沒有多大的差別，但增大鋼坯的斷面后，鋼的內部不均勻性缺陷趨向嚴重。同時凝固速度慢，質量差，產量低消耗高。

多年來，人們研究凝固理論，尋求優質快速澆注的途徑，都不能突破傳統成形的筒管式鑄模和結晶器，不能把裝置設備的研究和實現工藝要求的目的巧妙地結合起來。如旋轉連續鑄造的方法裝置（日本專利58-168458），能獲得表面非常光滑的鑄坯，但是不能提供和維持坯殼凝固相同的穩定的熱學條件。再如電磁攪拌的方法和裝置，（日本專利58-215252）雖然是一種有效的動態晶粒細化技術，但它同樣也沒有提供動態形核的充分的熱力學條件。

本發明的目的在于對液態鋼（或其它金屬，合金）實現快速凝固的同時對此過程進行有效的控制，形成和維持某值的凝固界面溫度<t_F>，使鋼的鑄態組織均為等軸結構，從而獲得成分均勻，組織結構致密，無宏觀偏析，各向同性的鋼錠（坯）。

本發明的實現途徑參照附圖1敘述如下：

圖中裝置是由過渡段1，定形段2和夾持段3所組成。

1.形成一定值的過冷凝固界面。

當將合格的鋼水注入用水冷卻的有澆注渣的擴散形多段結晶器中，在擴散形過渡段1內的澆注渣已被熔化，鋼水的過熱也很快消失。此時，澆注渣的外側受用水冷卻的器壁急劇冷卻，內側又受鋼水凝固的放熱而被加熱，在鋼水凝固的固相形成后，再繼續凝固，給予澆注渣的熱量小于器壁急劇冷卻導出的熱量時，澆注渣將從外側開始由液態變為固態，這樣，鋼水凝固放熱就無法導出，過冷凝固過程即行消失，其工藝特征就是控制凝固界面的溫度過冷極限，保證已凝固的固相在繼續凝固時能很好地凝接。

工藝參數是：

（1）過冷凝固界面的溫度（t_F）為：

t_β≥t_S- (q_H)/(C^S_P)

式中：t_S-固相線溫度（℃）

q_H-結晶潛熱（J/Kg）

C^S_P-比熱（J/Kg·K）

（2）澆注渣的熔點（t_W）為：

t_P≤t_W＜t_S

注：此為澆注渣的主要特征。

2.過冷凝固界面的動態化。

如上所述，在一定值的過冷凝固界面上，若形成固相后，過冷凝固過程即將消失，因此，只有使過冷凝固界面上已經形核結晶的固相及時地脫離（即動態化目的），鋼水相繼填充和凝結，過冷凝固界面才能維持和有效。

如何實現過冷凝固界面的動態化，在本發明中提出擴散形多段結晶器的過渡段1，就是力行它的順錐度內襯與出坯方向作往復周期性的運動。當飽和的液態鋼在器壁內襯急劇冷卻凝固時，析出大量氣體，瞬時形核結晶的固相體積收縮和液相對流，造成界面的一種沸騰現象，即謂動態凝固界面，其效果是低熔液相和氣相上浮，固相游離下降，在液相中成為游離（自由）晶粒。

3.鑄坯斷面成型過程。

擴散形多段結晶器的中段為定形段2，它是依據鑄坯坯型斷面尺寸的要求設計的，并有很小的倒錐度。在澆注過程中，繼過渡段1后在該段內鋼液含有游離晶固相的重量百分比（即游離晶率η）大于1.5%時，在較小的溫差梯度下，就會出現體積結晶，從而獲得質量好的鋼錠（坯）。

4.夾持段3的作用在于防止高溫坯殼兩側受力變形而導致內部的裂紋缺陷，亦有連鑄出坯導向的作用。

5.澆注渣的選擇。

如上所述，澆注渣是凝固過程傳熱、控制凝固界面的溫度過冷極限和實現動態化的極其重要的物質條件。同時在工藝過程中，對結晶器的內襯又起著潤滑作用。澆注渣的主要成分是硅酸二鈉（Na₂Sio₃）。