本發(fā)明涉及鋼液澆鑄，具體而言，尤其涉及一種減輕大鋼錠中心缺陷的裝置及方法。
背景技術(shù)：
1、以鋼錠模作為鋼液澆注冷卻成型的載體，采用這種模鑄方式生產(chǎn)鋼錠雖歷經(jīng)了百年以上，目前，仍然普遍被使用。模鑄方式生產(chǎn)鋼錠存在冷卻速度低，鋼錠凝固組織粗大、偏析較重等質(zhì)量問題。造成鋼錠存在冷卻速度低的主要原因之一是，在鋼錠冷卻過程中，由于鋼錠是由液態(tài)開始凝固并冷卻，溫差達(dá)到1200℃以上，所以其收縮量遠(yuǎn)高于鋼錠模，因而，澆注后在鋼錠的冷卻過程中，鋼錠模與鋼錠之間出現(xiàn)氣隙。由于鋼錠模與鋼錠本體圍成的這個(gè)氣隙相對(duì)封閉，所以氣隙內(nèi)的空氣不能與外界的大氣發(fā)生對(duì)流，導(dǎo)致氣隙內(nèi)氣體成為鋼錠向外傳熱的限制性環(huán)節(jié)。
2、中國專利授權(quán)公告號(hào)：cn201220216783.3，《一種水冷鋼錠?！?，采用的技術(shù)方案是：鋼錠模本體內(nèi)環(huán)繞設(shè)置有冷卻管，在鋼錠模本體的外側(cè)設(shè)置有冷卻管進(jìn)水口和冷卻管出水口。該水冷鋼錠模可以加快鋼錠冷卻速度，使鋼錠冷卻周期縮短，提高了生產(chǎn)效率。所述鋼錠模本體內(nèi)環(huán)繞設(shè)置有冷卻管，在鋼錠模本體的外側(cè)設(shè)置有冷卻管進(jìn)水口和冷卻管出水口。
3、中國專利授權(quán)公告號(hào)：cn201210256037.1，《一種實(shí)現(xiàn)鋼錠順序凝固的水、風(fēng)冷鋼錠模及其應(yīng)用》，采用的技術(shù)方案是：鋼錠模從下至上設(shè)有獨(dú)立的通水和通風(fēng)的冷卻槽，每層冷卻槽在鋼錠模背部設(shè)置隔板，隔板兩側(cè)分別固定外套管，連接各自的水、風(fēng)管路換向閥。該發(fā)明采用強(qiáng)制冷卻工藝可以將鋼錠的冷卻速度加快，同時(shí)通過控制鋼錠冷卻強(qiáng)度由上至下逐漸增強(qiáng)，冷卻時(shí)間由上至下逐漸增長，保證鋼錠由下至上順次凝固，進(jìn)而減輕鋼錠疏松、提高致密度。該鋼錠模的結(jié)構(gòu)如下：鋼錠模的斷面呈矩形或圓形或多邊形，鋼錠模的材質(zhì)包括鑄鐵或銅等導(dǎo)熱良好的金屬，鋼錠模從下至上設(shè)有2～1000個(gè)獨(dú)立的通水和通風(fēng)的冷卻槽，每層冷卻槽在鋼錠模背部設(shè)置隔板，隔板兩側(cè)分別固定外套管，連接各自的水、風(fēng)管路換向閥。
4、上述兩項(xiàng)發(fā)明，通過在鑄造鋼錠模時(shí)鑄入管道，使用時(shí)管道通水或氣體，用于加速鋼錠模的冷卻，獲得加快鋼錠模降溫的效果。然而，該技術(shù)存在重大缺陷：其一，不能解決氣隙限制傳熱的問題，冷卻效果不好；其二，制作成本很高；其三，鋼錠模所受熱應(yīng)力激增，壽命大大降低。因而，該技術(shù)的實(shí)用性較差。
5、中國專利授權(quán)公告號(hào)：cn201320224416.2，《一種自下而上順序凝固鋼錠的鑄錠裝置》。采用的技術(shù)方案是：鋼錠模上按裝散熱片，其中散熱片采用陣列式布置，散熱片與鋼錠模成一體。通過散熱片對(duì)鋼錠模表面進(jìn)行冷卻，達(dá)到鋼錠順序凝固的目的。該發(fā)明通過在鋼錠模上加裝散熱片，獲得加快鋼錠模降溫的效果。然而，該技術(shù)存在重大缺陷：其一，不能解決氣隙限制傳熱的問題，冷卻效果不好；其二，加裝散熱片的制作成本很高；其三，鋼錠模加裝散熱片后，在鋼錠模的極易磕碰的使用條件下，極易發(fā)生損壞。因而，該技術(shù)的實(shí)用性較差。
6、為了加速鋼錠模內(nèi)鋼液的過熱度，增加鋼錠向外傳熱的速度，技術(shù)人員開發(fā)了一些技術(shù)。比如，水冷鋼錠模、氣冷鋼錠模等，其方法是在鑄造鋼錠模時(shí)鑄入管道，使用時(shí)管道通水或者通氣，用于加速鋼錠模的冷卻。但是這些方法還是不能解決氣隙限制傳熱的問題，冷卻效果不好，并且其制作成本很高，鋼錠模所受熱應(yīng)力激增，壽命大大降低。所以并未被推廣使用。
7、目前，尚沒有可行的技術(shù)解決鋼錠模散熱慢這一問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、根據(jù)上述提出現(xiàn)有為加速鋼錠模內(nèi)鋼液的過熱度，增加鋼錠向外傳熱的速度的方法并不能解決鋼錠模散熱慢的技術(shù)問題，而提供一種減輕大鋼錠中心缺陷的裝置及方法。本發(fā)明能夠降低鋼液的過熱度，提高鋼錠的冷卻速度，并有利于減輕鋼錠的中心偏析、中心疏松等缺陷，提高鋼錠質(zhì)量。
2、本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：
3、一種減輕大鋼錠中心缺陷的裝置，包括用于放置鋼錠模的真空室，所述真空室上方設(shè)置有真空室蓋，所述真空室蓋的中心安裝有噴粉盤，所述真空室蓋為中空結(jié)構(gòu)且中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有供粉供氣管道；所述真空室蓋的上方放置有鋼包，所述鋼包的水口下部插入噴粉盤的心部孔中，所述噴粉盤的心部孔設(shè)置在鋼錠模的入口的正上方。
4、進(jìn)一步地，所述真空室蓋的上表面設(shè)置有定位密封膠圈，所述鋼包的底部為鋼包支撐圈，所述鋼包支撐圈坐落在定位密封膠圈上。
5、進(jìn)一步地，所述供粉供氣管道與高壓氬氣儲(chǔ)氣罐相通。
6、進(jìn)一步地，所述真空室的兩側(cè)壁分別設(shè)置有氬氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其中一側(cè)所述真空室的側(cè)壁上設(shè)置有真空系統(tǒng)。
7、本發(fā)明還提供了一種減輕大鋼錠中心缺陷的裝置的工作方法，包括如下步驟：
8、s1、將烘烤后的鋼錠模安放在真空室內(nèi)，移動(dòng)真空室蓋，將真空室封閉，通過真空系統(tǒng)完成真空室的抽真空；
9、s2、將鋼包安放在真空室蓋上，鋼包支撐圈坐落在定位密封膠圈上，水口3下部插入噴粉盤的心部孔中；
10、s3、開啟氬氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)，打開水口形成鋼液流進(jìn)入真空室，同時(shí)打開噴粉盤供粉供氣管路，高壓氬氣和鋼粉從噴粉盤的環(huán)縫噴射出來；
11、s4、鋼液流注入鋼錠模形成熔池，持續(xù)澆注直至鋼液注滿鋼錠模；將鋼錠模靜置完成后，吊出完成處理。
12、進(jìn)一步地，所述s3中，鋼液流量范圍為5～40t/min；氬氣流量范圍為2～300nm3/min，鋼粉的流量范圍為：10～400kg/min。
13、進(jìn)一步地，在澆注過程中監(jiān)測澆注鋼液流的溫度，并根據(jù)其過熱度的高低，及控制目標(biāo)過熱度，通過計(jì)算確定噴粉量的大小。
14、進(jìn)一步地，噴吹的鋼粉的組成與鋼包內(nèi)的鋼液成分相同，所述鋼粉的粒度范圍為：0.01～0.5mm。
15、進(jìn)一步地，整個(gè)工作過程中，氬氣被氬氣冷卻循環(huán)系統(tǒng)吸走，除塵、降溫、加壓進(jìn)入高壓氬氣儲(chǔ)氣罐，供給噴粉盤循環(huán)使用。
16、較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
17、本發(fā)明能夠在大鋼錠的澆注過程中降低鋼液流的過熱度，而不是降低鋼水罐內(nèi)鋼液的過熱度，進(jìn)而既減輕鋼錠的中心偏析、中心疏松等缺陷，提高鋼錠質(zhì)量，又不會(huì)導(dǎo)致澆注后期鋼水溫度過低造成的水口凍結(jié)。
18、本聲明附加設(shè)備制作簡單，成本低；工藝簡便易行、可靠、安全，投資及維護(hù)成本低。
1.一種減輕大鋼錠中心缺陷的裝置，其特征在于，包括用于放置鋼錠模(9)的真空室(10)，所述真空室(10)上方設(shè)置有真空室蓋(6)，所述真空室蓋(6)的中心安裝有噴粉盤(8)，所述真空室蓋(6)為中空結(jié)構(gòu)且中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有供粉供氣管道(7)；所述真空室蓋(6)的上方放置有鋼包(1)，所述鋼包(1)的水口(3)下部插入噴粉盤(8)的心部孔中，所述噴粉盤(8)的心部孔設(shè)置在鋼錠模(9)的入口的正上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減輕大鋼錠中心缺陷的裝置，其特征在于，所述真空室蓋(6)的上表面設(shè)置有定位密封膠圈(5)，所述鋼包(1)的底部為鋼包支撐圈(4)，所述鋼包支撐圈(4)坐落在定位密封膠圈(5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減輕大鋼錠中心缺陷的裝置，其特征在于，所述供粉供氣管道(7)與高壓氬氣儲(chǔ)氣罐相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減輕大鋼錠中心缺陷的裝置，其特征在于，所述真空室(10)的兩側(cè)壁分別設(shè)置有氬氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)(12)，其中一側(cè)所述真空室(10)的側(cè)壁上設(shè)置有真空系統(tǒng)(11)。
5.一種減輕大鋼錠中心缺陷的裝置的工作方法，基于權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的減輕大鋼錠中心缺陷的裝置實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減輕大鋼錠中心缺陷的裝置的工作方法，其特征在于，所述s3中，鋼液(2)流量范圍為5～40t/min；氬氣流量范圍為2～300nm3/min，鋼粉(13)的流量范圍為：10～400kg/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的減輕大鋼錠中心缺陷的裝置的工作方法，其特征在于，在澆注過程中監(jiān)測澆注鋼液流的溫度，并根據(jù)其過熱度的高低，及控制目標(biāo)過熱度，通過計(jì)算確定噴粉量的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減輕大鋼錠中心缺陷的裝置的工作方法，其特征在于，噴吹的鋼粉(13)的組成與鋼包(1)內(nèi)的鋼液(2)成分相同，所述鋼粉(13)的粒度范圍為：0.01～0.5mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減輕大鋼錠中心缺陷的裝置的工作方法，其特征在于，整個(gè)工作過程中，氬氣被氬氣冷卻循環(huán)系統(tǒng)(12)吸走，除塵、降溫、加壓進(jìn)入高壓氬氣儲(chǔ)氣罐，供給噴粉盤(8)循環(huán)使用。