钢锭浇铸
钢锭的浇铸方法有哪些
钢锭的浇铸方法有哪些1、普通铸锭法在大气中将钢水浇人钢锭模中使其慢慢凝固的方法,称为普通铸锭法。
它又分为上注法与下注法。
大型钢锭的浇注较为普遍地采用上注法。
德国梯森.亨利希冶金公司采用下注法,成功地浇注了重达435t的钢锭。
2、上注法由于钢液飞溅易产生表面气孔。
与下注法相比,钢锭表面凹凸不平严重。
为防止浇注中钢液的二次氧化,都采用情性气体保护。
真空铸锭法钢包内的钢液,通过中间包浇入置于真空室内的钢锭模的方法,称为真空铸淀法。
除气设备如前所述的滴流除去法-样。
3、在以去氢为目的大型钢锭的生产中,广泛采用这种方法。
与大气浇注的普通铸锭法相比,既避免了钢液的二次氧化,又减少了钢液中的非金属夹杂物。
4、同时可以利用高真空条件下的碳氧反应,进行真空碳脱氧控制,这对于低硅的NiCr-M6、NiCrMoV等钢种或超纯钢的大型钢锭的铸锭有特别重要的作用。
不但减少了钢中的物，提高了钢的纯净度,又显著地改善了钢锭的偏析,极大的提高了钢锭的内部质量。
護院的几何形状和尺寸直接影响钢锭的结晶过程和质量.钢锭模的几何形状和尺寸取决于楼角数、钢锭锥度和高径比。
5、大型钢锭的棱角數有8.16.24和32棱。
多棱的钢锭梭角较钝,偏析形成的少,且角偏桥因棱多而分散。
增加棱角数就是增加了钢锭的曲面数,从而在凝固时可以有更大的缓冲兼地,赋羽了裂纹形成趋势。
因之,特大型钢锭多采用24棱或32棱.至于普通钢锭,各工厂根据晁体的情况确定。
中国第- -重型机械集团公司上注钢锭小于85t 的为8棱,大于85t的大型钢锭采用24棱。
6、通过生产实践,人们已认识到科学.合理的确定钢锭的锥度和高径比,可以使夹杂物易于上浮、气体易于外逸;可以使钢锭充分地实现自下而上的顺序凝固,利于补缩减少疏餐注舞中心致密;可以降低应力,防止钢锭表面产生裂纹。
而科学、合理地确定冒口尺寸，M佛充锭身的收缩,把缩孔和疏松最严重的部分集中到冒口中去,保证锭身的质量。
新以前确定的钢绽外形和几何尺寸是在大量的生产实践与上述认识不断深化的基础上，不断改进的结果。
金属冶炼中的铸造和浇铸技术
精密铸造的浇铸工艺
精密铸造的浇铸工艺主要用于生产高精度、高质量的铸件，如发动机缸体 、齿轮等。
在精密铸造中，浇铸温度、速度、模具精度等参数对铸件质量的影响非常 大，需要进行精确控制。
为了获得高质量的铸件，精密铸造的浇铸工艺通常采用真空吸铸、离心浇 铸等特殊方法。
浇铸的优缺点
01
缺点
02
03
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对工人的技术要求较高；
浇注过程中会产生废气、废水 和废渣等污染物；
对于大型铸件，浇注工艺较为 困难。
03
铸造技术应用实例
铸铁的铸造工艺
铸铁的铸造工艺主要包 括熔炼、浇注、冷却和 落砂等步骤。
熔炼时，需将铁水中的 硫、磷等杂质含量控制 在较低水平，以保证铸 件的质量。
铸造在金属冶炼中的地位与作用
地位
铸造是金属冶炼中重要的加工工艺之一，通过铸造可得到各 种形状和规格的金属制品，广泛应用于机械、建筑、航空航 天等领域。
作用
铸造在金属冶炼中起到至关重要的作用，它能够将熔融状态 的金属材料转变为具有所需形状和性能的制品，提高材料的 利用率和加工效率。
02
浇铸技术详解
铸造和浇铸技术广泛应用于汽 车制造业，如发动机、变速器 等关键零部件的制造。
航空航天业
在航空航天领域，铸造和浇铸 技术用于制造高性能、高精度 的零部件。
能源领域
在能源领域，铸造和浇铸技术 用于制造风力发电机、核反应 堆等关键设备。
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非铁金属的浇铸工艺
非铁金属的浇铸工艺与钢铁制品的浇铸工艺有所不 同，因为非铁金属的熔点较低，对温度和化学成分 的要求更为严格。
45#钢锭冶炼浇铸工艺
45#钢锭冶炼浇铸工艺一、初始条件1、锭型：2吨圆锭：430/380×200019寸方锭：锭重：1.6吨24寸方锭：锭重：4.8吨2、化学成分要求3、产量：按公司计划量进行二、工艺流程原材料、辅料准备——配料——电炉初炼——LF炉精炼——真空脱气——钢锭浇铸——模冷——脱模——精整——检验入库三、工艺要求及操作要点1、原材料、辅料应符合如下要求①废钢应清洁、无油污和杂质，块度与单重符合电炉冶炼要求（单重＜2t，长度＜1200mm，宽度＜600mm）。
②炼钢生铁要求清洁、干燥，成分明确并符合标准（生铁单重≯45kg/块，3kg以下的碎铁不超过10%）。
③合金炉料（Si-Fe、Mn-Fe），应保证成分明确，清洁、干燥，符合技术标准。
④萤石、石灰等造渣料应保证质量，按烘干工艺充分干燥。
⑤平板砖、铸管砖、水口、石英砂、耐火泥等材料必须符合浇铸用的质量要求，使用前应充分干燥。
⑥保护渣、绝热保温帽口应符合钢锭浇铸规定要求，并充分干燥。
2、配料要求①严格按本钢种控制成份进行配料。
②计量要准确，装料要紧密，要易于导电。
3、电炉初炼要求①装料前放石灰一斗（200kg），然后按装料程序进行装料。
②冶炼过程中，严格按照工艺规程进行操作。
③控制好供氧量，炉料全部熔清，分析炉中成份，确保初样碳不低于0.40%，保证脱碳量≥0.20%。
④合理供电曲线，控制好熔清和氧化期，温度变化，缩短氧化期冶炼时间。
⑤如果钢水过氧化，放钢前必须随钢流插电极脱氧或采用其它方法脱氧。
⑥拉渣条件：终点C≥0.15%，S≤0.08%，P≤0.01%，温度达到1640～1650℃，调查况，确保渣系流动性，以利于拉渣干净。
⑦放钢时必须每炉随钢流加入Al条10kg/炉，增碳剂、石灰200kg/炉于钢包内（钢包使用前必须充分烘烤）。
⑧放钢过程中，氩压不易过大，以钢水裸露渣面为准。
⑨钢包合金配加按该钢种成分下限配加。
⑩严禁放钢时下渣于钢包内，防止回磷。
不锈钢钢锭熔炼、浇注工艺要点
不锈钢钢锭熔炼、浇注工艺要点（海绵铁生产方法）1、中频炉熔炼工艺要点1.1配料1.1.1碳：炉料平均含碳量按规格成分上限≤0.03%配入。
1.1.2硫和磷：造酸性渣条件下，炉料平均含硫量和含磷量应比容许的最大限度＜0.03%。
1.1.3镍、铬元素按规格成分下限配入。
1.2装料：镍板、微碳铬铁加炉料中间，各种入炉材料计量准确。
1.3熔化和还原期：1.3.1通电熔化：开始通电供60%左右功率，电流冲击停止后将功率增至最大值。
1.3.2捣料助熔：随炉中下部炉料熔化，经常捣料防止搭桥。
1.3.3造渣：大部分炉料熔化后，加入造渣材料（碎玻璃）造渣，其加入量为1.5%。
1.3.4取样扒渣：炉料熔化95%时，取试样进行全分析，并将其余炉料加入炉内。
炉料全熔后，减小功率，倾炉扒渣，并另造新渣。
1.3.5脱氧及调整成分：加入低碳锰铁和硅铁脱氧，依据光谱分析样调整成分。
1.3.6测温、做圆杯试样：测量钢水温度，并做圆杯试样，检查钢水脱氧情况。
1.3.7终脱氧：钢水温度达到1650~1670℃，圆杯试样收缩良好时，往钢水中插入1kg/t的铝饼进行终脱氧。
1.4出钢：出钢温度1580~1600℃（炉后钢包）倾电炉出钢，在钢水包中取样进行成品钢水化学成分分析。
1.5浇注：钢水在钢水包镇静3~5分钟后浇注。
其它工艺要点执行基本操作规程。
1.6特殊情况处理1.6.1磷高时，应造碱性氧化渣进行处理，炉渣配比为石灰：萤石=3：1，加入量3~3.5%，处理方法是：在钢水温度为1550℃以下时，扒掉原有炉渣,加入氧化铁皮1~1.4%，送电1-3分钟，加入碱性造渣材料，送电3-5分钟，然后再降温至1510℃左右，扒净炉渣，另造酸性渣（碎玻璃），一般脱磷效果为15-20%。
较好的炉渣成分：40~60%CaO、15~25%SiO2、10~15FeO、3~6%MnO、0.5~2%P2O5（炉渣碱度R=2~2.5）。
1.6.2硫高时，应造碱性还原渣进行处理，炉渣配比为石灰：萤石=3：1，碳化硅粉加入量1%，炉渣加入量为钢水量的2.5-3.0%，处理方法是：出钢前4-5分钟，将配好的造渣材料加入炉内，送电2-3分钟，然后加入碳化硅粉并立即出钢，出钢时要求钢渣混冲，脱硫效果30-40%。
钢水的浇铸——精选推荐
钢水的浇铸1 什么是钢水的浇铸作业?钢的生产包括炼钢、浇铸两大环节。
浇铸作业是将合格钢水铸成适合于轧制或锻压加工所需要的一定形状、尺寸和单重的铸坯(或钢锭)。
钢水的浇铸有两种工艺方式。
一种是钢锭模浇铸，也称模铸工艺，成品为钢锭；另一种是连续铸钢，也称连铸工艺，产品为连铸坯。
2 钢液的结晶条件是什么?物质原子从不太规则排列的液态转化为有规则排列的固态，这个过程就是结晶，也称凝固。
钢液结晶需要两个条件：一是热力学条件，一是动力学条件，两者缺一不可。
A 热力学条件金属处在熔化温度时，液相与固相处于平衡状态；排出或供给热量，平衡向不同的方向移动；当排出热量时，液相金属转变为固相金属。
钢是合金，钢液的冷凝过程是非平衡过程：钢液在快速冷却至理论结晶温度以下一定程度时，才开始结晶。
由此可见，实际结晶温度比理论结晶温度要低，两者之差称为“过冷度”。
钢液只有处于过冷态下才可能结晶，具有一定的过冷度是钢液结晶的热力学条件。
B 动力学条件钢液必须在过冷条件下才能结晶，其过程为形成核心和晶核长大。
钢是合金，钢液中悬浮着许多高熔点的固相质点，是自然的结晶核心，这属于异质形核(即非均质形核)。
所以，钢液在过冷度很小的情况下，就可以形成晶核开始结晶。
钢液形成核心后即迅速长大，晶核开始生长时具有与金属晶体结构相同的规则外形；随后，由于排出的热量不均衡，使晶体向着排出热量最快的方向优先生长，于是便形成了树枝状晶体。
我们希望钢液在结晶过程中形成细晶粒组织，这就要求对形成核心的数量与晶核长大速度加以控制。
增大过冷度，形成核心数量的增加很快，而晶核长大的速度增加较慢；由此可知，增大过冷度可形成细晶粒组织。
可见，过冷度的大小是影响晶粒度的因素。
此外通过人为加入异质晶核的办法，钢也可以得到细晶粒组织。
3 钢液结晶有哪些特点?钢是合金，属于非平衡结晶。
从本书第1-39题所示的Fe-Fe3C相图可知，开始结晶的温度称液相线温度，结晶终了的温度称固相线温度，钢液结晶是在这个温度范围内完成的。
铸锭技术操作规程
铸锭技术操作规程HM-工艺-03一、主题内容与适用范围本规程适用于炼钢铸锭工序生产操作。
二、铸锭用耐火材料1. 铸锭用粉状耐火材料：黄沙、熟粘土粉、石英砂、耐火泥。
2. 铸锭用粘接剂：玻璃水3 .铸锭用块状耐火材料：中心座砖、汤道砖（流钢砖）、中注管砖、漏斗砖、模底眼砖、绝热板。
4.铸锭用设备放射型十位锭盘、八位锭盘、锭模、中注管铁套、帽头铁壳、钢水包、包把、取样勺、砂斗等。
5.铸锭浇注方法：采用下注模注法浇注；真空上注法浇注。
6.铸锭用保护渣，发热剂：采用固体复合型保护渣；铝热石墨型发热剂；碳化稻壳保温剂。
若需采用新型的保护渣，须经试验确定可用后方可更换使用。
三、铸锭原则：1.铸锭操作要做到平、净、干、正、严、稳。
平：锭盘、锭模、帽口铁壳、大包滑道、滑盒子及中注管的工作面要平、砌砖表面要平。
净：锭盘、锭模、帽口、大包工作表面清理干净、浇注达到洁净。
干：保温帽口及滑盒子要烘烤干燥，耐火砖、石英砂、保护渣及发热剂等应经充分干燥。
正：中注管与中心砖、模底砖孔与尾砖孔、锭模与帽口的中心及水口与中注管要对正。
严：锭模与底盘、帽口与锭模及上下滑板间要接触严。
稳：浇注速度适当，模内钢水上升平稳。
2.使用的钢锭模、保温帽、底盘等冶金辅具应符合有关标准的规定。
3.铸锭用的耐火砖、耐火水泥、保温剂、发热剂必须有合格证方可进入分厂。
保温剂、发热剂必须堆放在干燥的地方。
4.汤道砖、注管砖使用前必须干燥，并刷净内孔的浮砂和毛刺。
5.钢锭一般情况下进行热送，按“钢锭热送制度”执行，必要时也可带模热送。
6.凡冷锭，必须在钢锭上写上炉号、钢号、盘号及规定标识。
7.浇注中发生事故的钢锭，应根据有关部门的意见，决定是否按原件使用或降级处理，事故情况及处理结果在记录上作详细记载。
四、浇注前的准备1. 锭盘的准备及砌砖1.1 新锭盘必须进行退火后才能使用。
1.2锭盘表面要求平整光滑。
放置时，须用水平尺校正水平，并保持稳定。
日常使用的锭盘必须保持平整，并随时校正。
钢铁铸造浇筑工艺流程
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钢的浇注PPT课件
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（a）
（b）
图14—1 上注法和下注法
a—上注法；b —下注法
1一塞棒；2一钢包，3——水口；4一钢锭模；5一底盘；6一中注管；7—汤道
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Hale Waihona Puke 2、铸锭工艺铸锭工艺流程： 清理盛钢桶→干燥盛钢桶→选择水口→清除中注管夹杂物（下注法）→ →清除汤道砖内杂物（下注法）→底板清理→安装保温帽→浇注 →钢锭处理（生产准备→浇注钢锭→钢锭处理）。
白点、内裂。
图14-13 镇静钢钢锭结构及偏析示意图 1一细小等晶轴带；2一柱状晶带；3一过渡晶带； 4一粗大等晶轴带；5一负偏析沉积锥体；6一A形偏析； 7一V.形偏析；8一缩孔下正偏析区；9一缩孔 7
(2) 沸腾钢钢锭
结构：按气泡的分布规律：由表及里分为五带：坚壳带、蜂窝气泡带、 中间坚固带、核心带
钢锭浇注：镇静→选择合理的浇注温度和浇注速度→保护浇注→操作
镇静作用：①使钢液脱氧和合金化完全，成分进一步均匀； ②使脱氧产物和其他外来夹杂物充分上浮排出，以纯净钢质； ③均匀钢液温度。
浇注温度选择：T注=T熔+△T 根据钢种、锭型、浇注方法；△T：80~120℃
浇注速度选择原则：高温慢注，低温快注；上注快注，下注慢注。 裂纹倾向性大的钢种慢注，含易氧化元素的钢种快注；
缺点：设备复杂，对管理和操作的技术水平要求较高，对耐火材料质量的 要求也较高，难以浇注沸腾钢和高合金钢。
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3、连铸坯结构特点
细小的等轴晶带、柱状晶带、粗大等轴晶带。
与钢锭相比其特点为： （1）因冷却强度大，因此激冷层较钢锭厚，晶粒也细小，且可以得到铸坯特有 的无侧枝的细柱状晶； （2）铸坯始终处于强制冷却状态，柱状晶比较发达，容易造成穿晶结构； （3）铸坯比钢锭组织致密。
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钢锭浇铸-钢锭浇铸
钢液（又称钢水）经盛钢桶（又称钢包）注入铸模凝固成钢锭的过程。
钢液在炼钢炉中冶炼完成后，必须铸成一定形状的锭或坯才能进行加工。
用铸模铸成钢锭的工艺过程简称为铸锭或模铸；用连续铸钢方法铸成坯的工艺过程简称连铸。
钢锭的种类钢锭因浇铸前钢液中含氧量的不同，分为镇静钢、沸腾钢和半镇静钢三种基本类型。
三种类型的特征见图1。
钢锭浇铸
镇静钢又称全脱氧钢,是凝固过程中钢液内氧含量低到不会与钢中碳反应生成一氧化碳气泡的钢。
铸前钢液须经充分脱氧（如用硅和铝脱氧,钢中硅含量在0.3％左右,铝含量在(0.02～0.06％)。
镇静钢锭均有缩孔,必须用带保温帽的锭模浇铸。
轧制后经过切头，钢锭成坯率为85～89％。
要求成分均匀、组织致密的钢材采用这种钢锭。
镇静钢采用上大下小带保温帽的铸模。
近年广泛采用发热保温帽和隔热板保温帽等以提高成坯率。
沸腾钢钢液中含氧量较高(0.02～0.04％)、在锭模中发生强烈碳氧反应、生成一氧化碳气泡，使钢液在模中沸腾而得名。
这种钢凝固一开始，气泡就形成并上浮。
钢锭表皮凝固成含铁较纯的壳层。
当表层达到所要求的厚度时，在钢锭顶部加上盖板，使顶部凝固，阻止气泡继续逸出；也可在顶部加入硅铁、铝等脱氧进行化学封顶；也有用瓶口式锭模进行封顶。
另一种方法是在钢液凝固成表面层后即向整体钢液中加铝脱氧，这种钢锭称为外沸内镇钢。
沸腾钢一般采用上小下大敞开式的瓶口式铸模。
沸腾钢锭成坯率高达90～92％，主要用于低碳钢。
半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间的钢种。
这种钢内部气体少，结构接近于镇静钢。
半镇静钢浇铸初期不产生气泡，当顶部自然凝固封顶后（可采用瓶口模促进封顶），由于钢液中碳和氧的富集和温度降低，促使在钢锭顶部产生少量一氧化碳气泡，填充整个钢液的凝固收缩空间。
因此，可得到与沸腾钢相近的钢锭成坯率。
半镇静钢主要用于中等碳含量和中等质量的结构钢，所用铸模一般为敞开式上小下大型。
浇铸工艺和设备炼钢炉炼成的钢液先注入盛钢桶。
桶中钢液经底部的铸口注入锭模。
开闭铸口用塞棒，近年来多改用滑动水口。
浇铸方法钢锭浇铸分上铸法(图2)和下铸法（图3）两种。
上铸钢锭一般内部结构较好，夹杂物较少，操作费用较低；下铸钢锭表面质量良好，但由于通过中注管和汤道使钢中夹杂物增多。
钢锭浇铸钢锭浇铸钢锭大小取决于很多因素，如炼钢炉容量，初轧机开坯能力，钢材尺寸和钢种特性等。
用于生产棒材和型材的钢锭一般为正方断面（称为方锭）；生产板材的钢锭一般为长方形断面（称为扁锭）；生产锻压材的钢锭有方形、圆形和多角形。
钢液进入盛钢桶后需静置一段时间，使出钢时混入钢中的炉渣或其他杂质上浮去除，同时还起调整铸温的作用。
铸温浇铸温度应严格控制。
铸温过低，钢液入模后表面立即凝固，会造成钢锭表面缺陷，甚至钢液在盛钢桶内就开始凝固，造成金属损失或整炉钢报废；铸温过高时，将延缓钢锭表层的形成时间，导致钢锭出现热裂纹。
对镇静钢，铸温一般控制在高于此钢的液相线温度40～60℃。
为保证整桶钢水温度均匀，可向盛钢桶中吹氩气搅拌钢液。
注速下铸法一般要求有适当注速以保证模中钢液平稳上升，并调节铸温。
铸温过高时用慢注，过低时用快注。
上铸法要控制注速以减少飞溅。
浇铸时大气中的氧将进入钢锭，使钢液二次氧化而降低钢的质量。
浇铸高质量钢时，需用惰性气体氩保护与空气接触的钢流，用合成固体渣粉保护模中上升的钢液面。
镇静钢锭锭身凝固时所造成的体积收缩需用帽头内钢液来补充，因此可适当延长帽头浇铸时间。
一般帽头注速比锭身注速慢一倍左右。
脱模浇铸完毕的钢锭，需待内部完全凝固后方可脱模。
对裂纹敏感性强的合金钢锭，脱模后应在热状态(＞900℃)放入缓冷坑中保温缓冷，或在不低于750℃温度下热送入轧钢车间的均热炉或加热炉。
钢锭凝固机理钢液在锭模中的凝固过程伴随有各种物理化学现象：如热的传导，体积收缩,钢液流动,碳氧反应，成分偏析等。
由此形成不同的结晶结构和成分分布（见金属的凝固）。
钢液在铸模中的凝固层厚度与凝固时间的平方根成正比，在冷却和凝固过程中产生体积收缩，收缩与温度的关系见图4。
钢锭浇铸
钢锭各部位的成分与钢液成分的差异称作偏析，这是由于凝固过程中各种成分的选分结晶所造成的。
钢锭愈大，偏析愈严重。
这种成分的不均匀性直接影响到钢的力学性能，因此要求偏析程度愈小愈好。
钢锭的缺陷在铸锭过程中由于操作不当或注速、铸温控制不当，会使铸成的锭有种种缺陷。
常见的缺陷为：钢锭表面的结疤、重皮和纵、横裂纹，内部的残余缩孔、皮下气泡、疏松和偏析，混入钢中的耐火物和炉渣、灰尘造成的夹杂等。
这些缺陷能大大降低钢锭的成坯率，甚至使整个钢锭报废。
（见彩图）
钢锭浇铸钢锭浇铸参考书目
弗莱明斯著，关玉龙等译：《凝固过程》，冶金工业出版社，北京,1981。
(M.C.Flemings, SolidificationProcessing,McGraw-Hill, New York, 1974.)
蒋仲乐等：《炼钢工艺及设备》,冶金工业出版社,北京，1981。
荒木透等：《鋼鉄製鍊の技術Ⅱ》,第二版，朝倉書店，東京都，1972。
钢锭浇铸-配图。