專利名稱：使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法、產(chǎn)品及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬熱加工領域，具體而言是涉及一種使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法、產(chǎn)品及其應用。
背景技術：
從上個世紀60年代起,在鋼鐵冶煉領域中，除了煉鐵仍然依賴高爐冶煉鐵水之外，許多新技術逐漸趨于成熟，其中間包括EBT(Eceenntric Bottom Tapp ing)-出鋼時能實現(xiàn)渣鐵分離的偏心底出鋼電弧爐冶煉工藝；LF-鋼包精煉爐(Ladle Refining Furnace)精煉工藝；以及VD (Vacuum Degas sing)-真空脫氣工藝。此外，電洛熔煉也逐漸發(fā)展成為跨行業(yè)的技術，利用其基本原理，研究成功了用于鑄錠的電渣補縮工藝。另一方面，在煉鋼和壓力加工之間，連續(xù)鑄造已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的模鑄，這是因為連鑄與模鑄相比，具有鑄坯質量好、生產(chǎn)率高、勞動條件好、成本低和收得率高等顯著優(yōu)點，其中弧形連鑄已經(jīng)在鋼鐵工業(yè)中得到普及。除此之外，立式連鑄因其特有的立式結構，有利于鋼液中的夾雜物上浮，而且鑄坯無需矯直，目前能夠生產(chǎn)的圓坯直徑小于Φ400πιπι，長度有時受廠房高度的限制，必要時還需對鑄錠尾部的縮孔進行補縮。

目前，在金屬熱加工領域，特別是鋼材壓力加工領域，特別需要一種既能直接作為優(yōu)質鋼材使用，又能作為下游工序坯料的產(chǎn)品，這種能夠“承上啟下”的產(chǎn)品就是直徑大、長度長的優(yōu)質鍛材產(chǎn)品。而根據(jù)以上的敘述可以看出，無論是采用現(xiàn)有技術中的模鑄鋼錠進行初軋、精軋的陳舊落后工藝，或是利用弧形連鑄按定尺切出圓坯，然后進行鍛造的工藝，都不可能解決這一技術難題。而使用立式連鑄生產(chǎn)大直徑大長度圓坯，然后通過鍛造來生產(chǎn)大直徑超長優(yōu)質鋼材的技術，到目前為止還沒有成功的報道。因此，如何在生產(chǎn)大直徑超長優(yōu)質鋼材的工藝中實現(xiàn)大型化和連續(xù)化，在保證質量的前提下提高生產(chǎn)率和收得率，并且降低能耗保護環(huán)境，是本領域技術人員亟待解決的課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是要解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，克服現(xiàn)有鍛造、軋制等壓力加工工藝在選用坯料方面的局限性，并且實現(xiàn)生產(chǎn)大直徑大長度優(yōu)質鋼材的大型化和連續(xù)化，提高生產(chǎn)率和收得率，降低能耗保護環(huán)境。本發(fā)明的目的是提供一種使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，生產(chǎn)出優(yōu)質的大直徑大長度的優(yōu)質鍛材。采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的優(yōu)質鍛材產(chǎn)品，既可以作為優(yōu)質鋼材直接使用，又可以作為優(yōu)質坯料用于下游鍛造、軋制和穿孔加工，進而生產(chǎn)棒材、線材和管材。本發(fā)明的上述發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)第一項技術方案是，一種使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，其特征在于，包括以下步驟
(I)坯料準備高爐鐵水一EBT電爐煉鋼一LF爐精煉一VD真空脫氣一Φ 500 Φ 1200mm大型立式圓坯連鑄一電渣補縮，得到立式連鑄圓坯作為坯料；(2)熱送工序將得到的立式連鑄圓坯在其中部表面溫度大于900°C的情況下，熱送裝入加熱爐；(3)加熱工序在加熱爐中將立式連鑄圓坯加熱到鍛造所需的規(guī)定溫度；(4)鍛造工序將加熱后的大型立式連鑄圓坯送至鍛造機進行鍛造，生產(chǎn)出直徑Φ 250 Φ 1000mm,長度 L ( 12000mm 的鍛材；(5)退火工序使鍛材通過退火爐進行消除內應力退火；(6)精整工序以表面局部修磨，及以機加工方式扒皮、修磨和鋸切，使鍛材達到預定的形狀尺寸；(7)成品檢驗包括外觀、尺寸精度和無損探傷檢驗，最后得到成品。本發(fā)明的第二技術方案是，根據(jù)第一技術方案所述的使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，其特征在于，所述的Φ500 Φ 1200mm大型立式圓坯連鑄為單流或二流連鑄，每支鑄坯長度L ( 8000mm、重量< 70t。本發(fā)明的第三技術方案是，根據(jù)第一技術方案所述的使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，其特征在于，所述的Φ500 Φ 1200mm大型立式圓坯連鑄采取結晶器電磁攪拌、結晶器內振動棒振動、末端上下交替電磁攪拌、鑄坯保溫技術和電渣補縮。本發(fā)明的第四技術方案是，根據(jù)第一至第三技術方案中任一項所述的使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，其特征在于，所述的成品是優(yōu)質合金結構鋼、工具鋼、不鎊鋼等。

由于上述第一至第四項中的任一項技術方案是現(xiàn)有技術中沒有的，采用這些技術方案生產(chǎn)的優(yōu)質鍛材在現(xiàn)有技術中也是沒有的。采用本發(fā)明的上述技術方案生產(chǎn)的優(yōu)質鍛材產(chǎn)品，既可以作為優(yōu)質鋼材直接應用，也可以供給下游壓力加工工序作為坯料應用，例如可以對其進行精鍛加工生產(chǎn)棒材、對其進行軋制加工生產(chǎn)線材、或者對其進行穿孔加工生產(chǎn)管材。以下對本發(fā)明的技術方案作進一步說明本發(fā)明的坯料準備部分的起始原料是高爐冶煉的鐵水配加其它鋼鐵料。除此之外，在電爐煉鋼生產(chǎn)過程中，盡可能采用迄今為止現(xiàn)有技術中的新技術例如EBT電爐煉鋼、LF爐精煉、VD真空脫氣等。也就是說，經(jīng)精煉合格的鋼水在鑄坯直徑為Φ 500 Φ 1200mm的立式連鑄機上澆鑄，通過對不同鑄坯直徑的組合，選擇相應的結晶器匹配，澆鑄不同直徑的圓坯，其尾坯在結晶器內進行電渣補縮，并輔以結晶器電磁攪拌減少鑄坯縮孔，余下部分鋼坯在立式連鑄過程中，采用末端上下來回交替電磁攪拌工藝，并選用適當?shù)钠鋮s工藝參數(shù)和特殊的保溫措施控制鋼坯結晶凝固時間，將生產(chǎn)出來的長度L ( 8000mm的熱態(tài)立鑄鋼坯熱送至加熱爐加熱，其加熱溫度按照不同鋼種而定，再經(jīng)1600T或3150T鍛壓機鍛壓，達到消除軸心晶間裂紋、中心裂紋、疏松、縮孔、偏析等質量缺陷，并且改善其鑄態(tài)結晶組織，最后使鍛材產(chǎn)品符合國內外有關探傷標準的要求。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明獲得以下有益效果1、本發(fā)明的方法盡可能采用現(xiàn)有的提高鍛材質量的成熟新技術，因此可以生產(chǎn)多種合金鋼、工具鋼、不銹鋼的優(yōu)質鍛材，其質量明顯優(yōu)于使用現(xiàn)有技術生產(chǎn)的相同規(guī)格的鍛材；2、采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的優(yōu)質鍛材，不但可以作為產(chǎn)品直接應用，而且也可以作為優(yōu)質坯料用于下游壓力加工工序，例如精鍛、軋制和穿孔等，克服了現(xiàn)有鍛造、軋制等壓力加工工藝選用坯料的局限性，3、本發(fā)明實現(xiàn)了大直徑長尺寸圓形斷面優(yōu)質鍛材生產(chǎn)的大型化和半連續(xù)化，提高了生產(chǎn)率和收得率，降低了能耗，有利于環(huán)境保護。


圖1是本發(fā)明的工藝流程框2是本發(fā)明實施例中電渣補縮的示意3是本發(fā)明實施例中對鍛坯進行加熱的溫度曲線4是本發(fā)明實施例中對鍛材進行消除應力的退火溫度曲線圖符號說明1-電渣補縮裝置；2_結晶器保護套；3_結晶器；4_結晶器電磁攪拌裝置；5_末端電磁攪拌裝置；6_保溫罩；7_電?。?-渣層；9_補縮開始帶液芯部分；10_鑄坯凝固部分
具體實施例方式以下通過實施例對本發(fā)明做詳細說明。本實施例所用的鋼種是合金結構鋼20Cr2Ni4，主要用作強度要求較高的結構件。圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖，如圖1所示，本實施例的工藝流程如下高爐鐵水
—EBT電爐煉鋼一LF爐精煉一VD真空脫氣一大型立式圓坯連鑄一電渣補縮一熱送工序一加熱工序一鍛造工序一退火工序一精整工序一成品檢驗一成品。在本實施例中，通過高爐鐵水一EBT電爐煉鋼一LF爐精煉一VD真空脫氣一大型立式圓坯連鑄一電渣補縮完成本實施例的坯料準備。首先，將高爐煉出的鐵水與廢鋼和其它熔劑等輔料配料，在偏心底出鋼電弧爐(EBT)中煉鋼，再通過鋼包精煉爐(LF)精煉；在立式連鑄前經(jīng)過真空脫氣(VD)。得到20Cr2Ni4鋼水，其化學成份如下C 0. 17 O. 23 ;Si 0. 17 O. 37 ;Mn :0· 30 O. 60 ;S 允許殘余含量< O. 035 ；P 允許殘余含量< O. 035 ；Cr :1· 25 1. 65 ；N1:3· 25 3. 65 ；Cu 允許殘余含量< O. 030以上均采用本領域技術人員公知的現(xiàn)有技術，這里不作詳述。下面以單流單結晶器立式連鑄為例，對立式連鑄及其以后的工序進行說明。在大型立式圓坯連鑄中，可以根據(jù)所澆鑄的鑄坯直徑，更換不同規(guī)格的結晶器3，本實施例采用直徑Φ 1200mm的結晶器3，結晶器3外部設置保溫罩6，用于減少鑄坯表面散熱；在立式連鑄過程中，向結晶器3中的鋼水表面加入保護渣，形成液態(tài)渣層8，使用結晶器電磁攪拌裝置4以及上下來回移動的末端電磁攪拌裝置5進行電磁攪拌，并且采用結晶器振動棒進行振動。圖2是本實施例中電渣補縮的示意圖。如圖2所示，為了進行電渣補縮，在結晶器3外面套有由耐火材料制成的保護套2，用于保護結晶器3。當澆注完畢中間包車開出后，由專門的移動小車承載電渣補縮裝置1，開至結晶器上方，首先在結晶器3中的鋼水表面加入有吸附夾雜物功能的專用預熔渣，重新形成渣層8，在送電補縮開始時，對可上下升降的石墨電極通電，然后不斷將石墨電極的下端調至結晶器中渣層8內的鋼液表面產(chǎn)生電弧7進行加熱，對結晶器中帶液芯部分9進行補縮。隨著對帶液芯部分9的補縮，鑄坯凝固部分10逐漸向上擴大，在電渣補縮過程中直至完全凝固。最后按工藝要求補縮完畢后，提升石墨電極移走補縮小車，可視情況對渣層進行水冷凝固封頂。本實施例采用立式連鑄工藝，生產(chǎn)出直徑Φ 1200mm、長度L為8000mm的合金結構鋼20Cr2Ni4的圓形斷面長鋼坯。然后立即執(zhí)行熱送工序將鑄出的鋼坯置于運送車上，快速熱送至大型鍛造加熱爐，必須保證入爐時鋼坯表面中部溫度大于900°C。接著是加熱工序在加熱爐中將立式連鑄圓坯加熱到鍛造所需的規(guī)定溫度。圖3是本實施例中對鍛坯進行加熱的溫度曲線圖，如圖3所示，加熱爐預先以爐溫900°C待料，鋼坯入爐后將其加熱到1050°C，保溫兩小時，然后逐漸升溫至1250°C，保溫4. 5小時后出爐鍛造。在鍛造工序中，使用3150噸鍛壓機，對直徑Φ 1200mm、重量為70t的立式連鑄圓坯進行鍛造，得到直徑Φ550πιπι的圓形長鍛材。然后進入退火工序，將鍛材送入大型退火爐中進行消除內應力退火。圖4是本實施例中對鍛材進行消除應力的退火溫度曲線圖，由圖4可見，在本實施例中，預先保持爐溫650°C待料，將圓形長鍛材通過輪式臺車送入爐內，在650°C的爐溫下保溫4小時，然后以每小時40°C的速度降溫，爐溫降至300 350°C后，保溫16小時，再以每小時60°C的速度升溫，從爐溫達到890°C開始保溫8小時。然后出爐空冷至400°C，再送入爐內使鍛材爐冷至300 350°C溫度均勻后，以每小時70°C的速度升溫至650°C，保溫均熱35小時后以每小時40°C的速度降溫至400°C，再以每小時50°C的速度降溫至150°C以下，通過輪式臺車將鍛材輸送出爐。本實施例的精整工序包括以機加工方式扒皮、修磨和鋸切，使鍛材達到預定的形狀和尺寸；本實施例的成品檢驗包括外觀、尺寸精度和無損探傷檢驗，經(jīng)檢測，本實施例的鍛材完全符合 YB/T4149-2006、JB/T4730、EN10228-3、SEP1921、YB/T036 等探傷標準中的有
關要求。 經(jīng)過上述各步驟之后，得到直徑Φ550πιπι的圓形斷面的長鍛材，即為本實施例的
合格成品。本實施例生產(chǎn)的大直徑大長度圓斷面優(yōu)質鍛材，既可以直接作為產(chǎn)品使用，也可以作為優(yōu)質坯料用于下游壓力加工工序，例如鍛造、軋制、穿孔或擠壓等。
以上通過實施例對本發(fā)明的鍛材生產(chǎn)方法進行了敘述，但并不對本發(fā)明的保護范圍構成任何限定，本發(fā)明的 保護范圍記載于權利要求書中。
權利要求
1.使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)坯料準備高爐鐵水一EBT電爐煉鋼一LF爐精煉一VD真空脫氣一Φ500 Φ 1200mm大型立式圓坯連鑄一電渣補縮，得到立式連鑄圓坯作為坯料；(2)熱送工序將得到的立式連鑄圓坯在其中部表面溫度大于900°C的情況下，熱送裝入加熱爐；(3)加熱工序在加熱爐中將立式連鑄圓坯加熱到鍛造所需的規(guī)定溫度；(4)鍛造工序將加熱后的大型立式連鑄圓坯送至鍛造機進行鍛造，生產(chǎn)出直徑Φ 250 Φ 1000mm,長度 L ≤ 12000mm 的鍛材；(5)退火工序使鍛材在退火爐中進行消除內應力退火；(6)精整工序以表面局部修磨及機加工方式扒皮、修磨和鋸切，使鍛材達到預定的形狀尺寸；(7)成品檢驗包括外觀、尺寸精度和無損探傷檢驗；最后得到鍛材成品。
2.根據(jù)權利要求1所述的使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，其特征在于，所述的Φ500 Φ 1200mm大型立式圓坯連鑄為單流或二流連鑄，每支鑄坯長度L ≤ 8000mm、重量≤70t。
3.根據(jù)權利要求1所述的使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，其特征在于，所述的Φ500 Φ 1200mm大型立式圓還連鑄米取結晶器電磁攪拌、結晶器內振動棒振動、末端上下交替電磁攪拌、鑄坯保溫技術和電渣補縮。
4.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，其特征在于，所述的成品是優(yōu)質合金結構鋼、工具鋼、不銹鋼等。
5.使用權利要求1至4的方法生產(chǎn)的優(yōu)質鍛材。
6.權利要求5所述的優(yōu)質鍛材在精鍛加工生產(chǎn)棒材、軋制加工生產(chǎn)線材或穿孔加工生產(chǎn)管材中作為坯料的應用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用大型立式連鑄圓坯生產(chǎn)優(yōu)質鍛材的方法，主要包括以下步驟坯料準備；熱送工序；加熱工序；鍛造工序；退火工序；精整工序和成品檢驗。在坯料準備中采用立式連鑄圓坯，并且在連鑄后熱送圓鍛坯進行鍛造。本發(fā)明盡可能采用現(xiàn)有的提高鍛材質量的成熟新技術，能夠生產(chǎn)直徑φ250～φ1000mm，長度L≤12000mm的圓斷面長鍛材；本發(fā)明與與現(xiàn)有技術相比取得以下有益效果可以生產(chǎn)多種合金鋼的優(yōu)質鍛材，其質量大大優(yōu)于使用模鑄生產(chǎn)的鍛材，不但可以作為優(yōu)質鋼材直接應用，而且也可以作為下游壓力加工工序的優(yōu)質坯料；實現(xiàn)了大直徑大長度圓斷面鍛材的大型化和半連續(xù)化，提高了生產(chǎn)率和收得率，降低了能耗，有利于環(huán)境保護。
文檔編號B23P15/00GK103056624SQ201310038690
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權日2013年1月31日
發(fā)明者董書通, 張佰成, 黃方彪 申請人:鄭州永通特鋼有限公司