一种制造钢锭的方法技术

一种在铸造装置(100)中制造钢锭的方法，铸造装置(100)包括真空容器(110)，设置在真空容器中的铸锭模具(120)和设置为搅拌在铸锭模具中的液态钢铁的搅拌器(130)，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种制造钢锭的方法


[0001]本公开涉及一种在铸造装置中制造钢锭的方法。

技术介绍

[0002]在传统的钢铁制造中，来自冶炼炉的熔融金属通常被注入到钢包中，然后金属从这个钢包中被注入到容器中以进行进一步的生产步骤。当钢包的容积较小时，熔融金属可以从钢包顶部的唇缘倒出。当钢包较大时，金属从钢包底部的耐火喷嘴处倒出。喷嘴可以从钢包内部用耐火塞关闭。没有塞子的装置也被广泛使用。在这种情况下，钢包的喷嘴通过耐火板从外部关闭。板具有孔口，可以移动使孔口与喷嘴重合，从而使金属流出。
[0003]在锭钢行业，钢水从钢包注入到模具中。金属可以通过连接通道从模具的顶部或者底部注入到模具中。在第一个案例中，钢铁从钢包直接注入模具中。等模具装满后，钢包的开口关闭，并且钢包移动到下一个模具处，重复该过程。在底部浇注中，多个模具可以被同时填充钢铁。在这种情况下，模具被安装在托座上，该托座具有内衬有耐火砖的通道。钢铁通过泉眼从钢包下降到托座的通道中然后从底部进入模具。使用的浇注方法取决于钢铁等级和重量以及钢锭的预期用途等因素。
[0004]底部浇注技术是现今钢铁行业最先进的的技术。主要是因为更容易填充，多个模具可以同时被填充。在30年前被广泛使用的顶部填充，由于在浇铸过程中钢梁暴露在空气中，显示出严重的再氧化。
[0005]在底部浇注中，钢铁会暴露于陶瓷。在流钢砖以及喇叭中(钢铁从钢包注入到底部浇注系统)。为了控制进入模具中的钢铁的再氧化，使用模具粉，其在模具填充期间应该覆盖在钢铁表面。为了控制凝固，发热板经常被用来放在模具粉的上方。陶瓷和模具粉都有很高的再氧化钢铁的倾向，因为它们由不太稳定的氧化物组成，会被钢铁还原。由于氧与熔融钢铁中合金元素或与由炉渣或先前生产步骤产生的杂质之间的反应，钢铁中氧含量的增加会导致生成氧化物形式的非金属夹杂物。
[0006]近年来，对高质量钢铁日益增长的需求促使钢铁制造实践的不断进步。由于非金属夹杂物对后续阶段的有害影响以及其对最终钢铁产品的性能的巨大影响，因此对非金属夹杂物的控制特别感兴趣。最终产品的性能不仅由刚铁的强度和延展性来决定，而且还通过控制夹杂物的量、尺寸和化学成分来控制。控制非金属夹杂物的生成和识别其组成相，对生成清洁钢极其重要。
[0007]钢铁的清洁度是通过广泛的操作实践实现的，包括添加脱氧剂和铁合金、二次冶金处理的程度和顺序、搅拌和转移操作、覆盖系统、持续铸造过程、各种冶金助熔剂的吸收能力以及铸造操作等。
[0008]碳在钢铁中是一种强脱氧剂，会与钢铁熔化物中的氧反应生成一氧化碳(CO)。脱氧程度受平衡条件的限制，在正常大气压下(1bar)下，碳含量为1wt.％的钢铁中的平衡氧水平是20ppm。通常，因此添加脱氧剂比如铝以化学地结合更多的氧。这一操作可以将钢铁中的氧水平降低到3ppm。
[0009]暴露在真空中的钢铁会经历一种“清洁效应(cleaning effect)”，这在钢铁行业中广为人知。这被主要应用于常规钢铁制造过程，比如真空钢包处理或者RH脱气。此处，真空还主要用于使气体，比如氢气和氮气在钢铁中溶解度更低并且蒸发到真空中减少在钢铁中这些气体的含量。真空还用于各种重熔过程，比如VIM(真空感应熔炼，Vacuum Induction Melting)或者VAR(真空电弧重熔，Vacuum Arc Remelting)。使用真空作为“清洁过程(cleaning procedure)”的有益效果是公认的。
[0010]在真空条件下对铸造超合金进行了一些进一步的研究。参见例如，金文中、李婷菊、殷国茂：“IN100超合金铸锭的真空电磁铸造研究”，先进材料科技8(2007)I
–
4(Wenzhong Jin,Tingju Li,Guomao Yin:"Research on vacuum
‑
electromagnetic casting of IN100 superalloy ingots",Science and Technology of Advanced Materials 8(2007)I
–
4)。这篇文章讨论了在VIM
‑
熔炉中超合金的两步制造法。在第一步中，超合金的原材料在VIM熔炉中熔化和铸造。在第二步中，超合金在VIM熔炉中的钢铁模具中重熔和铸造，并在VIM熔炉中在真空下经过电磁搅拌以精炼超合金的晶体结构。
[0011]在上述文章中讨论的生产方法，在集成的VIM
‑
方法中熔化
‑
铸造和重熔
‑
铸造的两步法导致更均匀的晶体结构。文章中描述方法的目的是精炼晶体结构，但是它没有讨论改善钢铁的清洁度。所描述的设置也不适用于工业规模的钢铁生产。
[0012]因此需要一种改进的钢锭生产方法。
[0013]因此，本公开的一个目的是提供一种生产钢锭的方法，以解决现有技术中的至少一个问题。
[0014]具体地，本公开的一个目的是提供一种生产具有最少量非金属夹杂物的钢锭的方法。
[0015]再者，本公开的一个目的是提供一种用于生产适用于工业规模制造的具有最小量非金属夹杂物的钢锭的方法。

技术实现思路

[0016]根据本公开，这些目的中的至少一个是通过一种在铸造装置中制造钢锭的方法来实现的，所述铸造装置包括真空容器；设置在所述真空容器中的铸锭模具和设置为搅拌在所述铸锭模具中的液态钢铁的搅拌器，包括以下步骤：
[0017]‑
提供液态钢铁熔化物；
[0018]‑
用所述液态钢铁熔化物填充所述铸锭模具；
[0019]‑
在所述真空容器中施加降低的压力；
[0020]‑
使所述液态钢铁熔化物在降低的压力下至少部分地凝固成铸锭，其中，在所述钢铁熔化物的凝固的至少一部分期间，所述液态钢铁熔化物在所述铸锭模具内在降低的压力下搅拌；
[0021]其特征在于，
[0022]‑
所述液态钢铁熔化物包含预定量的碳以及；
[0023]氧化物形式的附带杂质元素，其中，在所述钢铁熔化物的搅拌期间，所述氧化物通过碳热反应被还原，其中所述氧化物中的氧和所述钢铁熔化物中的碳为一氧化碳。
[0024]根据本公开的方法的主要优点在于它实现了很高程度地去除钢铁熔化物中的附
带杂质元素。这是因为在低压下碳对以氧化物形式存在的附带杂质元素有很强的影响。此外，根据本公开，钢铁的清洁发生在铸锭模具中的凝固过程中，因此不会发生钢铁熔化物的再污染。在铸锭模具中的凝固过程中去除钢铁熔化物的附带杂质元素的另一个优点是，可以省略在铸造之前较早进行的昂贵的常规炼钢步骤。
[0025]根据本公开，钢铁熔化物的凝固至少部分地在降低的大气压下进行。即，在低于正常大气压的压力下(大约是海平面上的1bar)。钢铁熔化物可以在降低的大气压下完全凝固。
[0026]根据本公开，通过降低大气压，钢铁熔化物中氧(结合在氧化物中)和碳之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在铸造装置(100)中制造钢锭的方法，所述铸造装置(100)包括真空容器(110)；设置在所述真空容器中的铸锭模具(120)和设置为搅拌在所述铸锭模具中的液态钢铁的搅拌器(130)，包括以下步骤：
‑
提供(1000)液态钢铁熔化物；
‑
用所述液态钢铁熔化物填充(2000)所述铸锭模具(100)；
‑
在所述真空容器(110)中施加(3000)降低的压力；
‑
使所述液态钢铁熔化物在降低的压力下至少部分地凝固成铸锭，其中，在所述钢铁熔化物的所述凝固的至少一部分期间，所述液态钢铁熔化物在所述铸锭模具内在降低的压力下搅拌(4000)其特征在于，
‑
所述液态钢铁熔化物包含预定量的碳以及；
‑
氧化物形式的附带杂质元素，其中，在搅拌过程中所述氧化物通过碳热反应被还原，其中所述氧化物中的氧和所述钢铁熔化物中的碳生成一氧化碳。2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述真空容器(110)中的所述压力使得所述凝固的铸锭中的剩余氧化物的所述含量低于预定阈值水平。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，选择所述钢铁熔化物中碳的所述初始含量使得所述凝固的铸锭中的剩余氧化物的所述含量低于预定阈值水平。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其中，选择所述钢铁熔化物的所述初始温度使得所述凝固的铸锭中的剩余氧化物的所述含量低于预定阈值水平。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中，所述真空容器(110)中的所述压力≤1mbar或者≤0.1mbar。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的方法，其中，以ppm氧测量，在所述凝固的铸锭中的氧化物的所述含量<3ppm或者≤0.3ppm或者≤0.1ppm或者≤0.01ppm。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的方法，其中所述钢铁熔化物的所述初始温度为1650
‑
1500℃。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾恩埃瑞克，
申请(专利权)人：奥瓦科瑞典股份公司，
类型：发明
国别省市：