本發(fā)明涉及一種金屬鑄造工藝，特別是涉及一種金屬內(nèi)部過熱度的控制方法，應用于金屬凝固組織控制和大鑄錠鑄造技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

在鋼和有色金屬材料生產(chǎn)中，約有70％的廢品是與鑄件中存在的缺陷有關。鑄錠，尤其是大鑄錠的主要缺陷有偏析、縮孔和非金屬夾雜物等。偏析，即化學成分不均勻，分為微觀偏析和宏觀偏析。微觀偏析容易造成電化學性能不均勻，增大鑄錠熱裂傾向；宏觀偏析使加工產(chǎn)品的組織和性能很不均勻，導致鑄錠的加工性能和成品率低。在鑄錠中部、頭部等地方，常常有一些宏觀的縮孔和微觀縮松?？s孔或縮松都會減小鑄錠有效受力面積，并在縮孔和縮松處產(chǎn)生應力集中，因而顯著降低鑄錠的力學性能。所以，減少偏析和中心縮孔成為了大鑄錠鑄造中一直追求但難以實現(xiàn)的目標。

偏析和縮孔等缺陷的產(chǎn)生與金屬液的過熱度有直接關系。過熱度高則易于產(chǎn)生缺陷。而在粗大鑄件中，熱量難以從鑄模壁導出，過熱度難以快速消除，從而造成鑄件的各類缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度的方法，利用熔鹽冷卻劑在鑄錠中心熔化時吸收金屬液的熱量，從而降低過熱度，縮小鑄錠中心和鑄錠邊緣的溫度差距，減少偏析。另外，熔化后的熔鹽上浮至鑄錠表面形成保護渣，減少鑄錠表面熱量的散失，隨后降溫導致熔鹽凝固結(jié)晶，釋放大量的結(jié)晶潛熱，保證補縮，改善鑄錠中心縮孔。本發(fā)明方法工藝簡便，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)應用。

為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用如下發(fā)明構(gòu)思：

本發(fā)明利用熔鹽冷卻劑熔化吸收鑄錠中心金屬液熱量，減少其過熱，進而減輕偏析和中心縮孔，本發(fā)明采用一種熔鹽冷卻劑，其具有較高的結(jié)晶潛熱和合適的結(jié)晶溫度；通過控制熔鹽冷卻劑熔化過程，吸收金屬液的熱量，從而降低鑄錠中心溫度，抑制中心偏析的形成；同時上浮的熔鹽在隨后的降溫過程中結(jié)晶釋放結(jié)晶潛熱，形成發(fā)熱冒口，從而利于金屬液補縮，減少鑄錠中心縮孔。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度的方法，采用熔鹽冷卻劑，所述熔鹽冷卻劑具有結(jié)晶相變潛熱為500～1500kJ/kg，所述熔鹽冷卻劑的結(jié)晶溫度為800～1600℃，熔鹽冷卻劑的密度低于金屬液密度；

在金屬液澆鑄過程中的熔鹽冷卻劑的加入時機如下：選擇在金屬液澆注后向鑄錠中心放入熔鹽冷卻劑，或者選擇在金屬液澆注前放入鑄錠模內(nèi)再進行金屬液澆鑄，或者選擇在金屬液澆注過程中撒在金屬液液表面；

加入熔金屬液中的鹽冷卻劑在熔化時吸收周圍金屬液的熱量，從而降低鑄錠中心溫度，加快中心冷卻，減小與鑄錠邊緣冷卻速度的差距，從而在金屬凝固過程中降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度，促進形核，細化晶粒，消除凝固組織缺陷；

當熔鹽冷卻劑熔化后上浮覆蓋金屬液表面后，形成金屬液的保護渣進行隔熱保溫，在隨后的金屬液凝固降溫過程中，熔融的熔鹽冷卻劑在隨后降溫結(jié)晶的過程中釋放出結(jié)晶潛熱，在金屬鑄錠上部形成發(fā)熱冒口，對金屬鑄錠進行中心補縮。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的技術(shù)方案，在金屬液澆注后向鑄錠中心放入熔鹽冷卻劑時，將熔鹽冷卻劑制成棒狀的熔鹽冷卻棒，在金屬液澆注到鋼錠模內(nèi)后，在澆注后的金屬液中心部位插入熔鹽冷卻棒，使熔鹽冷卻棒在鋼錠模內(nèi)的金屬液中心部位熔化。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選的技術(shù)方案，將熔鹽冷卻劑制成任意幾何形狀的塊狀、顆粒狀或粉末狀，在金屬液澆注前，將熔鹽冷卻劑放入鑄錠模內(nèi)，再進行金屬液澆鑄，或者在金屬液澆注過程中不間斷地撒在金屬液液表面，從而吸收金屬液的溫度，降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度，加速金屬鑄錠凝固過程。

作為上述方案的進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，熔鹽冷卻劑由NaF、CaF₂、KF、NaCl和KCl中的任意一種物質(zhì)或任意幾種物質(zhì)混合物制成。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點：

1.本發(fā)明利用熔鹽冷卻劑熔化過程中吸收金屬液中熱量加快中心冷卻速度，減小與鑄錠邊緣冷卻速度的差距，從而減少常規(guī)條件下的偏析問題；

2.本發(fā)明利用上浮在鑄錠表面的液態(tài)熔鹽冷卻劑結(jié)晶過程中釋放的結(jié)晶潛熱，起到鑄錠發(fā)熱冒口作用，有利于中心補縮，對減少中心縮孔起到良好的作用；

3.本發(fā)明在原有鑄造設備不發(fā)生較大改變的情況下，僅在注入鑄模中的金屬液內(nèi)放入熔鹽冷卻劑，設備和工藝簡單，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一將熔鹽冷卻劑制成棒狀插入鑄錠金屬液中心，使鑄錠中心冷卻速度加快的工藝設備原理示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例一熔鹽冷卻劑冷卻上浮后形成保護渣的工藝設備原理示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下：

實施例一：

在本實施例中，參見圖1和圖2，一種降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度的方法，采用熔鹽冷卻劑，所述熔鹽冷卻劑的成分為KF和CaF₂的混合物，所述熔鹽冷卻劑具有結(jié)晶相變潛熱為500～1500kJ/kg，所述熔鹽冷卻劑的結(jié)晶溫度為800～1600℃，熔鹽冷卻劑的密度低于金屬液密度；將熔鹽冷卻劑制成棒狀的熔鹽冷卻棒1；在金屬液澆注到鋼錠模3內(nèi)后，在澆注后的金屬液2中心部位插入熔鹽冷卻棒1，使熔鹽冷卻棒1在鋼錠模3內(nèi)的金屬液2中心部位熔化，參見圖1，加入熔金屬液2中的熔鹽冷卻棒1在熔化時吸收周圍金屬液的熱量，從而降低鑄錠中心溫度，加快中心冷卻，減小與鑄錠邊緣冷卻速度的差距，從而在金屬凝固過程中降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度，促進形核，細化晶粒，從而減小偏析，消除凝固組織缺陷；由于熔融的熔鹽冷卻劑的密度低于金屬液的密度，當熔鹽冷卻棒1熔化后上浮覆蓋金屬液2表面后，形成金屬液的保護渣4進行隔熱保溫，如圖2所示，在隨后的金屬液凝固降溫過程中，熔融的熔鹽冷卻劑在隨后降溫結(jié)晶的過程中釋放出結(jié)晶潛熱，在金屬鑄錠上部形成發(fā)熱冒口，起到良好的保溫作用，對金屬鑄錠進行中心補縮。本實施例熔鹽冷卻劑熔化后成液態(tài)上浮至表面后形成保護渣4，在隨后降溫結(jié)晶的過程中釋放出結(jié)晶潛熱，起到鑄錠的發(fā)熱冒口作用，有利于中心補縮，對減少中心縮孔起到良好的作用。

本實施例利用熔鹽冷卻劑熔化過程吸收鋼液過熱，并利用熔鹽冷卻劑加快中心冷卻速度來減少鋼錠偏析和中心縮孔，在熔鹽結(jié)晶時釋放結(jié)晶潛熱，解決大鑄錠的偏析和中心縮孔問題，本實施例通過直接在鑄錠中心冷卻來降低過熱度,進而消除偏析和縮孔缺陷，可用于大鑄錠鑄造技術(shù)領域，提高鑄錠質(zhì)量，工藝簡單，有利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)應用。

實施例二：

本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，一種降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度的方法，采用熔鹽冷卻劑，所述熔鹽冷卻劑的成分為NaF、KF和CaF₂三者的混合物，所述熔鹽冷卻劑具有結(jié)晶相變潛熱為500～1500kJ/kg，所述熔鹽冷卻劑的結(jié)晶溫度為800～1600℃，熔鹽冷卻劑的密度低于金屬液密度；將熔鹽冷卻劑制成顆粒狀，在金屬液澆注前放入鑄錠模內(nèi)再進行金屬液澆鑄，使熔鹽冷卻劑在鑄錠模內(nèi)的金屬液內(nèi)部熔化，加入熔金屬液中的熔鹽冷卻劑顆粒在熔化時吸收金屬液內(nèi)部的熱量，從而降低鑄錠內(nèi)部溫度，加快鑄錠內(nèi)部冷卻，減小鑄錠內(nèi)部與鑄錠邊緣冷卻速度的差距，從而在金屬凝固過程中降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度，促進形核，細化晶粒，從而減小偏析，消除凝固組織缺陷；當熔鹽冷卻劑熔化后上浮覆蓋金屬液表面后，形成金屬液的保護渣進行隔熱保溫，在隨后的金屬液凝固降溫過程中，熔融的熔鹽冷卻劑在隨后降溫結(jié)晶的過程中釋放出結(jié)晶潛熱，在金屬鑄錠上部形成發(fā)熱冒口，起到良好的保溫作用，對金屬鑄錠進行中心補縮。

本實施例采用將熔鹽冷卻劑顆粒在金屬液澆注前放入鑄錠模內(nèi)再進行金屬液澆鑄的加入時機，使熔鹽冷卻劑顆粒在融化過程中吸收鋼液的過熱，加速鋼錠凝固，抑制偏析。

實施例三：

本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于：

在本實施例中，一種降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度的方法，采用熔鹽冷卻劑，所述熔鹽冷卻劑的成分為NaF、KF和CaF₂三者的混合物，所述熔鹽冷卻劑具有結(jié)晶相變潛熱為500～1500kJ/kg，所述熔鹽冷卻劑的結(jié)晶溫度為800～1600℃，熔鹽冷卻劑的密度低于金屬液密度；將熔鹽冷卻劑制成粉末狀，在金屬液澆注過程中不間斷地撒在金屬液表面，使熔鹽冷卻劑粉末在鑄錠模內(nèi)的金屬液內(nèi)部熔化，加入熔金屬液中的熔鹽冷卻劑粉末在熔化時吸收金屬液內(nèi)部的熱量，從而主要降低鑄錠中心溫度，加快金屬液冷卻，減小鑄錠內(nèi)部與鑄錠邊緣冷卻速度的差距，從而在金屬凝固過程中降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度，促進形核，細化晶粒，從而減小偏析，消除凝固組織缺陷；當熔鹽冷卻劑熔化后上浮覆蓋金屬液表面后，形成金屬液的保護渣進行隔熱保溫，在隨后的金屬液凝固降溫過程中，熔融的熔鹽冷卻劑在隨后降溫結(jié)晶的過程中釋放出結(jié)晶潛熱，在金屬鑄錠上部形成發(fā)熱冒口，起到良好的保溫作用，對金屬鑄錠進行中心補縮。

本實施例采用將熔鹽冷卻劑粉末在金屬液澆注過程中不間斷地撒在金屬液表面的加入時機，使熔鹽冷卻劑顆粒在融化過程中吸收鋼液的過熱，加速鋼錠凝固，抑制偏析。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明降低鑄造金屬內(nèi)部過熱度的方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護范圍。