CN110814312B - 一种超洁净金属板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁冶炼领域，尤其涉及一种超洁净金属板的生产方法。包括如下步骤：模具预热，挂隔热涂料，控制待浇铸金属液成分和金属液过热度，启动旋转模具，模具转速、温度同时达标时进行浇注，离心机的转速为零时，再自然冷却，取出管坯，用矫平机矫平管坯，加热炉加热管坯，通过轧机对管坯进行轧制，获得所需规格的金属板。本发明采用在线火焰加热模具的方式来提高模具温度，保证金属液中的夹杂物和气泡有足够的排出时间，提高金属液的洁净度。方法简单易行，可以节约材料消耗，减少加工时间和成本，可以制备高纯度、性能优异的金属板或复合金属板。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼领域，尤其涉及一种超洁净金属板的生产方法。
背景技术
离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液作离心运动充满铸型和形成铸件的技术和方法。由于离心运动使液体金属在径向能很好地充满铸型并形成铸件的自由表面，有助于液体金属中气体和夹杂物的排除，影响金属的结晶过程，从而改善铸件的机械性能和物理性能。离心铸造具有应用广泛、廉价、高效，解决无缝钢管不能生产厚壁钢管的问题，和其他铸造工艺方法相比不用砂芯即可铸出中空筒型及不同直径、壁厚和长度的铸钢管，具有生产效率高、成本低的优点。离心铸造的钢管广泛应用于各种设备制造，降低设备成本，如冶金行业的出钢机、推钢机、装钢机等传动***的辊道等。
目前生产金属板的方法主要有如下两种：一种是通过连铸机制备连铸坯，然后通过轧机对连铸坯进行轧制制备合格金属板；另一种方法是通过模铸工艺铸造金属锭，然后通过轧制对金属锭进行轧制制备金属板。上述技术中无论是连铸还是模铸的铸坯都不可避免的存在如：铸坯成分偏析、铸坯夹杂物超标等缺陷，这些缺陷在轧制过程中无法消除，导致金属板性能不稳定，质量达不到要求。
此外一些短流程的工艺也日益成熟，如采用薄带铸轧技术制备金属板。专利《一种双辊薄带连铸用浇铸***及其使用方法》，(申请号:CN201310321623.4)，公开了一种双辊薄带连铸用浇铸***及其使用方法，***包括浸入式布流水口和布流器，浸入式布流水口由流入段、过渡段和流出段组成。使用方法为：将浸入式布流水口和布流器设置在中间包下方；将钢液流入到浸入式布流水口中，进入布流器，从布流孔进入两个铸轧辊之间；启动两个铸轧辊按相反方向运动，保持熔池液面的高度高于各出钢口和布流孔上沿，钢液经铸轧辊铸轧后形成薄带钢。该方法可不通过连铸或铸锭工艺直接通过钢液制备出薄带钢。但是该方法尽管快速冷却可以避免偏析问题，但是夹杂物无法排除，致使钢带性能较差，所制备的宝钢带只能制备低端产品。
采用离心铸造技术有助于液体金属中气体和夹杂物的排除，可获得纯度高、等轴晶率高的金属材料。但离心铸造主要应用于制备管类产品，离心铸造制备金属板技术还有待于开发，尤其是采用离心铸造制备超洁净金属板技术尚属空白。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种超洁净金属板的生产方法。采用此生产方法仅对管坯实施一次轴向切割，可以节约材料消耗，减少加工时间和加工成本，可以制备出高纯度、性能优异的金属板或复合金属板。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种超洁净金属板的生产方法，具体包括如下步骤：
(1)将模具预热至850-950℃。
(2)挂隔热涂料，把树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，将树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上5-8mm。
(3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并将金属液过热度控制在50-150℃之间。
(4)启动旋转模具，同时采用火焰喷嘴对模具进行加热，火焰喷嘴布置在模具两侧，最边缘处喷嘴距端盖距离为100-150mm，然后每隔100-150mm布置一个火焰喷嘴，第二个喷嘴要布置在第一个喷嘴对侧，第三个喷嘴又布置在第二个喷嘴对侧，以此类推布置完毕，所有喷嘴与模具距离为80-120mm。火焰喷嘴的燃烧气体可以是，乙炔、天然气、焦炉煤气等可燃气体。加热过程可采用非接触式的激光测温仪、红外测温仪等仪器对模具表面测温。
(5)模具转速达到900-1300转每分，同时模具温度达到900-1100℃时，进行浇铸，浇注可以是一种金属液，也可以是2种或2种以上的金属液，将金属液通过流槽浇注到模具内。浇注过程模具内通入氩气保护防止金属表面氧化。浇注结束后继续火焰加热3-5min，然后关闭火焰。
(6)离心机的转速为零时，再自然冷却800-400℃时，拆卸摸具，取出管坯。
(7)沿管坯轴向切口，开口后的管坯经过拉伸机扩大开口，然后用矫平机矫平。
(8)由于管坯内壁富集了一层夹杂，因此对矫平的钢板富集夹杂的一面进行清理，清理厚度为5-8mm，可以采用火焰清理或磨床清理。
(9)加热炉加热矫平后的管坯，加热温度500-1300℃，通过轧机对矫平后的管坯进行轧制，轧制可以沿管坯轴向轧制，也可以沿圆周向轧制，获得所需规格的金属板。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
本发明采用在线火焰加热模具的方式来提高模具温度，保证金属液中的夹杂物和气泡有足够的排出时间，提高金属液的洁净度。该方法简单易行，仅对管坯实施一次轴向切割，可以节约材料消耗，减少加工时间和成本，更重要的是可以制备高纯度、性能优异的金属板或复合金属板。彻底消除因普通离心铸造、连铸或铸锭工艺所带来的成分偏析，等轴晶率低和夹杂含量高所引起的金属板性能较差的问题。
附图说明
图1为本发明离心铸造模具火焰加热装置图。
图中：1-火焰喷嘴 2-离心铸造模具 3-端盖
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：
一种超洁净金属板的生产方法，具体包括如下步骤：
(1)如图1所示，将离心铸造模具2预热至850-950℃。
(2)挂隔热涂料，把树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，将树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上5-8mm。
(3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并将金属液过热度控制在50-150℃之间。
(4)启动旋转离心铸造模具2，同时采用火焰喷嘴1对离心铸造模具2进行加热，火焰喷嘴1布置在离心铸造模具2两侧，最边缘处喷嘴距端盖3距离为100-150mm，然后每隔100-150mm布置一个火焰喷嘴1，第二个喷嘴要布置在第一个喷嘴对侧，第三个喷嘴又布置在第二个喷嘴对侧，以此类推布置完毕，所有火焰喷嘴1与离心铸造模具2距离为80-120mm。火焰喷嘴1的燃烧气体可以是，乙炔、天然气、焦炉煤气等可燃气体。加热过程可采用非接触式的激光测温仪、红外测温仪等仪器对模具表面测温。
(5)模具转速达到900-1300转每分，同时模具温度达到900-1100℃时，进行浇铸，浇注可以是一种金属液，也可以是2种或2种以上的金属液，将金属液通过流槽浇注到模具内。浇注过程模具内通入氩气保护防止金属表面氧化。浇注结束后继续火焰加热3-5min，然后关闭火焰。
(6)离心机的转速为零时，再自然冷却800-400℃时，拆卸摸具，取出管坯。
(7)沿管坯轴向切口，开口后的管坯经过拉伸机扩大开口，然后用矫平机矫平。
(8)由于管坯内壁富集了一层夹杂，因此对矫平的钢板富集夹杂的一面进行清理，清理厚度为5-8mm，可以采用火焰清理或磨床清理。
(9)加热炉加热矫平后的管坯，加热温度500-1300℃，通过轧机对矫平后的管坯进行轧制，轧制可以沿管坯轴向轧制，也可以沿圆周向轧制，获得所需规格的金属板。
以下列举2个实施例对本发明具体实施方式的具体说明，具体内容如下所示：
实施例1：
制备低碳钢板：
钢液目标化学成分为：各元素重量百分比为：C＝0.08％、Si＝0.15％、Mn＝0.24％、S＝0.020％、P＝0.020％，其于为Fe和少量杂质元素；
(1)将模具预热至860℃。
(2)挂隔热涂料，把树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，将树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上6mm。
(3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并将金属液过热度控制100℃。
(4)启动旋转模具，同时采用火焰喷嘴对模具进行加热，火焰喷嘴的燃烧气体为乙炔。加热过程采用非接触式的激光测温仪对模具表面测温。
(5)模具转速达到950转每分时，同时模具温度达到980℃，进行浇铸，将金属液通过流槽浇注到模具内。浇注过程模具内通入氩气保护防止金属表面氧化。浇注结束后继续火焰加热3min，然后关闭火焰。
(6)离心机的转速为零时，再自然冷却750℃时，拆卸摸具，取出管坯。
(7)沿管坯轴向切口，开口后的管坯经过拉伸机扩大开口，然后用矫平机矫平。
(8)对矫平的钢板富集夹杂的一面进行清理，清理厚度为6mm，清理采用火焰清理。
(9)加热炉加热矫平的管坯，加热温度1200℃，通过轧机对矫平的管坯进行轧制，轧制时延管坯圆周向轧制，获得所需规格的低碳钢板。
实施例2：
制备低碳钢+不锈钢复合板：
低碳钢目标化学成分为：各元素重量百分比为：C＝0.12％、Si＝0.34％、Mn＝0.85％、S＝0.004％、P＝0.006％，其于为Fe和少量杂质元素；
不锈钢目标化学成分为：各元素重量百分比为：C＝0.06％、Si＝0.35％、Mn＝1.1％、S＝0.010％、P＝0.020％、Cr＝18.5％、Ni＝8.5％，其于为Fe和少量杂质元素；
(1)将模具预热至900℃。
(2)挂隔热涂料，把树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，将树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上7mm。
(3)将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并将低碳钢过热度控制在120℃，不锈钢过热度控制在55℃。
(4)启动旋转模具，同时采用火焰喷嘴对模具进行加热，火焰喷嘴的燃烧气体为天然气。加热过程采用非接触式的红外测温仪对模具表面测温。
(5)模具转速达到1000转每分时，同时模具温度达到1000℃，进行浇铸，先将低碳钢液通过流槽浇注到模具内。浇注过程模具内通入氩气保护防止金属表面氧化。低碳钢浇注结束后再浇注不锈钢，同时继续通入氩气保护。浇注结束后继续火焰加热4min，然后关闭火焰。
(6)离心机的转速为零时，再自然冷却500℃时，拆卸摸具，取出管坯。
(7)沿管坯轴向切口，开口后的管坯经过拉伸机扩大开口，然后用矫平机矫平。
(8)对矫平的钢板富集夹杂的一面进行清理，清理厚度为7mm，清理采用磨床清理。
(9)加热炉加热矫平的管坯，加热温度1100℃，通过轧机对矫平的管坯进行轧制，轧制时延管坯轴向轧制，获得所需规格的复合板。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种超洁净金属板的生产方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）模具预热；模具预热温度为850-950℃；
2）挂隔热涂料，将隔热涂料均匀地挂在管模工作表面上；
3）将待浇铸金属液成分控制在要求范围内，并控制金属液过热度；
4）启动旋转模具，同时采用火焰喷嘴对模具进行加热，火焰喷嘴布置在模具两侧，最边缘处喷嘴与端盖的距离为固定值，然后每隔一定范围布置一个火焰喷嘴，第二个喷嘴要布置在第一个喷嘴对侧，第三个喷嘴又布置在第二个喷嘴对侧，以此类推布置完毕，所有喷嘴与模具距离为常量；火焰喷嘴的燃烧气体为可燃气体，加热过程采用测温仪对模具表面测温；
5）模具转速达标时，同时模具温度达到指定温度时，进行浇铸，将金属液浇注到模具内，浇注过程模具内通入保护气体防止金属表面氧化，浇注结束后继续火焰加热3-5min，然后关闭火焰；模具转速达标为900-1300转每分，模具温度达到指定温度为900-1100℃，浇注的金属液为一种金属液，或两种金属液，或两种以上的金属液；
6）离心机的转速为零时，再自然冷却，再自然冷却至400-800℃，拆卸模具，取出管坯；
7）沿管坯轴向切口，开口后的管坯经过拉伸机扩大开口，然后用矫平机矫平；
8）对矫平的钢板富集夹杂的一面进行清理，清理厚度为5-8mm；
9）加热矫平后的管坯，通过轧机对管坯进行轧制，轧制沿管坯轴向轧制，或沿圆周向轧制，获得所需规格的金属板。
2.根据权利要求1所述的一种超洁净金属板的生产方法，其特征在于，步骤2）所述隔热涂料为树脂覆膜砂，将树脂覆膜砂沿转动的管模倒入，树脂覆膜砂均匀地挂在管模工作表面上的厚度为5-8mm。
3.根据权利要求1所述的一种超洁净金属板的生产方法，其特征在于，步骤3）所述金属液过热度控制在50-150℃之间。
4.根据权利要求1所述的一种超洁净金属板的生产方法，其特征在于，步骤4）所述火焰喷嘴最边缘处喷嘴距端盖距离为一固定值，其范围为100-150mm，然后每隔一定距离为100-150mm布置一个火焰喷嘴，所有喷嘴与模具距离常量为80-120mm。
5.根据权利要求1所述的一种超洁净金属板的生产方法，其特征在于，所述步骤9）用加热炉加热矫平后的管坯，加热温度为500-1300℃。
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