本發明屬于金屬鑄錠的生產方法技術領域，特別涉及一種雙向冷卻動態澆注復合鑄錠的方法及其裝置。

背景技術：

目前，模鑄在鋼錠的生產中仍然占有一定比例，這主要是因為模鑄可以生產連鑄無法生產的大斷面鋼錠，從而提高成材的壓縮比，得到內部組織更加細密均勻的產品。此外，模鑄還具有批量小、生產靈活、適應性強等特點。但隨著錠型尺寸的增加，凝固速度減慢，由此帶來一系列的質量問題，各種偏析加劇、疏松及縮孔增加、非金屬夾雜物增多、柱狀晶發達、等軸晶粗大，導致鋼錠的內部質量大幅度下降。采用電渣重熔方法也能生產大型鑄錠，但電渣重熔鑄錠的尺寸受限，電能消耗高，電極熔化速度慢，生產效率低，生產成本高，如果渣系中含有氟化鈣還會導致氟的大氣污染。為了提高模鑄鋼錠的內部質量，根據鋼錠的凝固特點，人們開發了多種提高鋼錠內部質量的方法，專利文獻cn103212674和cn201157895公開了一種在鑄模底部和側壁通水強制冷卻鑄錠的技術，通過這種鑄模強制冷卻技術可以生產出單重更大的鋼錠，但該方法適合中小錠型，鋼錠尺寸增大時，采用水冷錠模效果明顯減弱。專利文獻cn200910010862公開了一種多包合澆抑制大型鋼錠偏析的方法，該方法采用多個澆包梯次澆注，不同澆包內鋼水的碳含量根據偏析的規律逐漸降低，不同澆包的澆注時間間隔逐漸增長，但該方法的工藝參數控制難度大，鋼錠內部質量不穩定。專利文獻cn101927336公開了一種以連鑄坯為結晶器模腔進行復合鑄造特厚板坯的方法，這種特厚板坯由2塊或2塊以上的連鑄坯組成結晶器，并在其間澆注鋼水凝固復合而成，該方法存在的明顯缺點是板坯與凝固組織之間的界面容易氧化、分離，導致復合失效。專利文獻cn101406937和cn101279359公開了一種在鑄模中心加裝低溫芯棒生產低偏析大型空心鋼錠的制造方法，該方法通過在鋼錠型腔中預先布置一圈或幾圈低溫鋼棒增加鋼錠冷卻凝固速度，獲得成分比較均勻、組織比較細小的低偏析大型鋼錠。但該方法中棒料與錠重比例需要控制在0.8％～3％范圍之內，冷卻效果不佳，而且棒料預熱溫度較低時，鋼液與棒料結合界面易產生孔隙。專利文獻201510835843.8、201510138188.0、201410742466.9和2014104875430都公開了一種在鑄模內設置鋼芯進行復合澆鑄大型合金鋼錠的方法，由于澆注前在鑄模內預置一塊或多塊低溫的鋼芯，故可以從熔體內部強化熔體的冷卻，從而提高熔體的凝固速度，細化鑄態內部組織。但這些方法沒有考慮鋼芯與熔體之間的結合問題，由于鋼芯表面吸附大量氣體，當鋼芯預熱溫度不高，靜止不動，鋼液圍繞其凝固時，鋼液與鋼芯之間的界面會形成氣孔、夾渣等缺陷，因此造成鑄錠內部質量缺陷。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中澆鑄大型鋼錠或合金鋼錠存在的問題，提供了一種雙向冷卻動態澆注復合鑄錠的方法及其裝置，利用該方法及其裝置通過在鑄模內預置多塊低溫的芯坯，將鋼液澆注到芯坯上，并采用與金屬熔體成分相同的芯坯作為攪拌器對熔體進行攪拌，可以從內外兩個方向對鑄錠進行強制冷卻，縮短金屬熔體的凝固距離，增強對金屬熔體凝固過程中溫度場的控制，提高熔體的凝固速度，澆注熔體與被沖熔的芯坯一起形成內部含有大量晶核和半固態質點的過冷的熔體，轉動的芯坯還可以清潔芯坯表面，提高芯液界面結合質量，可以強制熔體流動，打碎熔體內粗大的枝晶，增加形核率，細化組織，可以阻止枝晶搭接，減輕疏松和氣孔缺陷，使溶質分布更均勻，減輕各種偏析缺陷，因此可以獲得內部組織細密的各種噸位的大型合金鋼錠。

本發明提供的一種雙向冷卻動態澆注復合鑄錠的方法，包括以下步驟：

a.原料的準備：以連鑄或軋制或鍛造的棒材或鋼坯切成鋼塊作為待復合的芯坯，芯坯的成分與待鑄成品鑄錠的成分相同，以軋制棒材切成段作為連桿和轉桿，連桿和轉桿的成分與芯坯的成分相同；利用常規的酸洗方法或機械打磨方法或噴砂方法去除芯坯、連桿和轉桿表面的氧化鐵皮，清洗干凈之后烘干；

b.芯坯的準備：采用常規的焊接方法，將數塊芯坯之間由連桿連接在一起，制成組合芯坯，組合芯坯或芯坯的一端再連接一根轉桿形成轉桿組合芯坯或轉桿芯坯；再將芯坯、組合芯坯和轉桿組合芯坯放進干燥箱內預熱到100℃-400℃；

c.鑄模與芯坯的組裝：鑄模及帽口均采用目前生產上使用的鑄鐵錠模和帽口，將帽口置于鑄模的頂部，帽口與鑄模之間采用石棉墊密封，然后使用螺栓鎖緊，并在帽口內壁裝設絕熱板；

當采取上注法澆鋼時，將預熱的一塊組合芯坯或芯坯作為沖熔芯坯立放于鑄模底部并位于上水口的正下方，將預熱的一塊或數塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯作為調溫芯坯，通過穿過模蓋的轉桿吊掛在模蓋下方并位于沖熔芯坯的周圍；

當采取下注法澆鋼時，將預熱的一塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯作為沖熔芯坯，通過穿過模蓋的轉桿吊掛在模蓋下方并位于下水口的上方，將預熱的一塊或數塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯作為調溫芯坯，通過穿過模蓋的轉桿吊掛在模蓋下方并位于沖熔芯坯的周圍；

然后，將轉桿與位于鑄模外的傳動機構組裝連接，再將模蓋安放在帽口上方，在模蓋與帽口之間采用石棉墊密封并使用螺栓將模蓋與帽口緊固，即組裝好了鑄模、沖熔芯坯與調溫芯坯；

d.布模：當采取上注法澆鋼時，將組裝好的鑄模、沖熔芯坯與調溫芯坯置于澆注平臺的下方，通過澆注平臺將上水口插入鑄模，并在上水口上方安裝澆注閥門，將盛有鋼液的鋼包吊放在澆注閥門的閥體上，準備澆注；

當采用下注法澆鋼時，在底盤上面安裝好澆注閥門，在鑄模底部安裝下水口，再將組裝好的鑄模、沖熔芯坯與調溫芯坯吊放在澆注閥門的閥體上，準備澆注；

e.排空模腔內空氣：關閉通入鑄模內的進氣管道和澆注閥門，利用常規的真空抽氣裝置通過通入鑄模的排氣管道將模腔內的空氣抽出，真空度達到0.1pa～100pa時關閉排氣管道，打開進氣管道，向模腔內充入惰性氣體，將鑄模內剩余空氣排出，并保持模腔內為正壓，或直接利用惰性氣體排空鑄模內的空氣；

f.轉動芯坯：啟動傳動機構帶動調溫芯坯或沖熔芯坯和調溫芯坯轉動，并控制沖熔芯坯和調溫芯坯的旋轉速度和旋轉方向；

g.澆注金屬熔體：打開澆注閥門和排氣管道，同時通過進氣管道不斷地向模腔內充入惰性氣體；

采取上注法澆鋼時，鋼液通過上水口注入鑄模，鋼液沖擊到沖熔芯坯的頂部流入鑄模；采用下注法澆鋼時，鋼液通過下水口注入鑄模，鋼液沖擊到沖熔芯坯的底部流入鑄模；

澆注鋼液過程中，不斷轉動調溫芯坯或沖熔芯坯和調溫芯坯，直到鋼液全部澆注完畢；并且隨著模體內鋼液液位的抬升，連桿和轉桿接觸到鋼液后不斷熔斷，熔斷連桿和轉桿下部的芯坯停止轉動，熔斷連桿上部的芯坯繼續轉動攪拌，直到所有連桿和轉桿熔斷；

h.鑄錠冷卻：當鋼液澆注完畢后，關閉傳動機構，取下鋼包和澆注閥門，打開螺栓，取下模蓋、傳動機構，待鋼液凝固后，取出復合鋼錠，切去鋼錠頭部的帽口部分，得到完整的復合鋼錠。

優選地，選取質量合格的連鑄或軋制或鍛造的鋼坯切成鋼塊作為待復合的芯坯，芯坯的形狀為圓形或為多邊形；

優選地，選取質量合格的軋制棒材切成段作為連桿和轉桿。

本發明提供的一種雙向冷卻動態澆注復合鑄錠的裝置，包括鑄模、沖熔芯坯、調溫芯坯、螺栓、石棉墊、帽口、絕熱板、模蓋、電機、進氣管道、傳動機構、澆注平臺、上水口、鋼包、澆注閥門、排氣管道；或包括鑄模、沖熔芯坯、調溫芯坯、連桿、轉桿、螺栓、石棉墊、帽口、絕熱板、模蓋、電機、進氣管道、傳動機構、澆注閥門、排氣管道、下水口、底盤；

芯坯為切成鋼塊的連鑄或軋制或鍛造的棒材或鋼坯，連桿和轉桿為切成段的軋制棒材，所述芯坯、連桿和轉桿的成分與待鑄成品鑄錠的成分相同；將數塊芯坯由連桿連接在一起，制成組合芯坯，組合芯坯或芯坯的一端再焊接一根轉桿形成轉桿組合芯坯或轉桿芯坯；所述的沖熔芯坯為一塊組合芯坯或芯坯，或者為一塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯；所述的調溫芯坯為一塊或數塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯；

所述帽口置于鑄模的頂部，帽口與鑄模之間采用石棉墊密封帽口與鑄模之間還設有用于鎖緊的螺栓，在帽口內壁裝設絕熱板，在帽口上方安放模蓋，模蓋與帽口之間采用石棉墊密封并設有用于鎖緊的螺栓；所述的傳動機構與電機連接并設置在模蓋上方，且與連桿相接，帶動轉桿組合芯坯或轉桿芯坯以一定速度轉動，所述的進氣管道和排氣管道均設置在模蓋上，進氣管道用于向模腔內通入氣體，排氣管道用于排出模腔內的氣體；

采取上注法澆鋼時，所述的沖熔芯坯為一塊組合芯坯或芯坯，位于鑄模中央，置于上水口的正下方，所述的調溫芯坯通過穿過模蓋的轉桿吊掛在模蓋下方并位于沖熔芯坯的周圍；所述的鑄模置于澆注平臺的下方，并有上水口通過澆注平臺插入鑄模，所述的澆注閥門由閥體、閥板、閥芯和閥桿構成，并設置在上水口上方，用于密封鑄模內腔，閥體上面吊放盛有鋼液的鋼包；

采取下注法澆鋼時，所述的沖熔芯坯為一塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯，通過穿過模蓋的轉桿吊掛在模蓋下方并位于下水口的上方，所述的調溫芯坯通過穿過模蓋的轉桿吊掛在模蓋下方，位于沖熔芯坯的周圍；所述的澆注閥門由閥體、閥板、閥芯和閥桿構成，安放在底盤上面，所述的下水口設置在鑄模底部，所述的鑄模放置在澆注閥門上。

與現有技術相比，本發明的優勢在于：

(1)本發明采用連鑄坯、軋材或鍛材作為待復合的芯坯，將芯坯鑄在鑄錠的心部，代替凝固組織，可以徹底消除鑄錠心部的疏松、氣孔和夾雜物等缺陷，進一步提高鑄錠的心部質量；

(2)本發明采用與金屬熔體成分相同的芯坯作攪拌器，即可避免金屬熔體的污染，又可增加形核率，細化組織，減輕偏析、疏松和縮孔等缺陷，一舉多得；

(3)本發明將鋼液澆注到沖熔芯坯上，芯坯因吸熱而熔化，鋼液因放熱而冷卻，二者都將形成過冷的熔體，內部形成大量的過冷晶核和半固態質點，提高了金屬熔體內的形核率，從而細化了鑄錠內部的組織；

(4)本發明通過電機帶動芯坯轉動，可以使芯坯與鋼液之間產生相互摩擦，從而清除芯坯表面的微量氧化物和氣體，使芯坯表面裸露出清潔的金屬基體，便于鋼液與芯坯之間形成冶金結合，消除芯坯與凝固組織之間的界面缺陷，提高結合質量；

(5)本發明通過電機帶動芯坯轉動，芯坯轉動可以強制鋼液產生紊流流動，對鋼液起到機械攪拌作用，從而打碎熔體內粗大的枝晶，增加形核率，細化組織，還可以阻止枝晶搭接，減輕疏松和氣孔缺陷，使溶質分布更均勻，減輕各種偏析缺陷；

(6)本發明通過電機帶動芯坯轉動，芯坯分段設置，中間采用連桿連接，每澆注一段時間后連桿熔斷，下部芯坯停止轉動，熔體凝固，上部芯坯繼續轉動，繼續起到攪拌細化作用，從而實現芯坯和鋼液的逐層凝固復合，增加熔體的補縮，減輕縮孔缺陷，提高成材率。

(7)本發明在鑄模內預置低溫的沖熔芯坯和調溫芯坯，可以從內外兩個方向對鑄錠進行強化冷卻，提高了凝固速度，通過調整芯坯數量、尺寸、間距等參數調整金屬熔體內部的溫度場，實現對凝固過程的合理控制；

(8)通過改變芯坯的尺寸、重量、數量及分布位置，可以靈活地控制熔體凝固過程中的溫度場和濃度場，澆鑄出任何形狀、尺寸及重量的高質量的復合鑄錠.

附圖說明

圖1為實施例1的方法中的上注法澆注示意圖；

1、鑄模，2、沖熔芯坯，3、調溫芯坯，4、連桿，5、轉桿，6、螺栓，7、石棉墊，8、帽口，9、絕熱板，10、模蓋，11、電機，12、進氣管道，13、傳動機構，14、澆注平臺，15、上水口，16、鋼包，17、鋼液，18、閥芯，19、閥板，20、閥體，21、閥桿，22、排氣管道；

圖2為實施例2的方法中的下注法澆注示意圖；

23、下水口，24、底盤；

圖3為一種雙向冷卻動態澆注復合鑄錠的方法中的鑄模內沖熔芯坯與調溫芯坯布置方式示意圖。

具體實施方式

為了使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案能予以實施，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但所舉實施例不作為對本發明的限定。

本發明提供了一種雙向冷卻動態澆注復合鑄錠的方法，該方法包括：原料的準備、芯坯的準備、鑄模與芯坯的組裝、布模、排空模腔內空氣、轉動芯坯、澆注金屬熔體、鑄錠冷卻；

a.原料的準備：以連鑄或軋制或鍛造的棒材或鋼坯切成鋼塊作為待復合的芯坯，芯坯的成分與待鑄成品鑄錠的成分相同，以軋制棒材切成段作為連桿4和轉桿5，連桿4和轉桿5的成分與芯坯的成分相同；利用常規的酸洗方法或機械打磨方法或噴砂方法去除棒材或鋼坯表面的氧化鐵皮，清洗干凈之后烘干備用；

b.芯坯的準備：采用常規的焊接方法，將數塊芯坯由連桿4連接在一起，制成組合芯坯，組合芯坯或芯坯的一端再焊接一根轉桿5形成轉桿組合芯坯或轉桿芯坯；再將芯坯、組合芯坯和轉桿組合芯坯放進干燥箱內預熱到100℃-400℃；

c.鑄模與芯坯的組裝：鑄模1及帽口8均采用目前生產上使用的鑄鐵錠模和帽口，將帽口8置于鑄模1的頂部，帽口8與鑄模1之間采用石棉墊7密封，然后使用螺栓6鎖緊，在帽口8內壁裝設絕熱板，在帽口上方安放模蓋10；

當采取上注法澆鋼時，將預熱的一塊組合芯坯或芯坯作為沖熔芯坯2立放于鑄模1中央，置于上水口15的正下方，將一塊或數塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯作為調溫芯坯3，通過穿過模蓋10的轉桿5吊掛在模蓋10下方并位于沖熔芯坯2的周圍；

當采取下注法澆鋼時，將一塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯作為沖熔芯坯2，通過穿過模蓋10的轉桿5吊掛在模蓋10下方并位于下水口23的上方，將一塊或數塊轉桿組合芯坯或轉桿芯坯作為調溫芯坯3，通過穿過模蓋10的轉桿吊掛在模蓋10下方并位于沖熔芯坯2的周圍；

然后再將轉桿5與位于鑄模外的設有電機11的傳動機構13組裝連接，并使用螺栓6將模蓋10與帽口8緊固，在模蓋10與帽口8之間采用石棉墊7密封；

d.布模：當采取上注法澆鋼時，將組裝好的鑄模1、沖熔芯坯2與調溫芯坯3置于澆注平臺14的下方，通過澆注平臺14將上水口15插入鑄模1，并在上水口15上方安裝澆注閥門，將盛有鋼液17的鋼包16吊放在澆注閥門的閥體20上，準備澆注；

當采用下注法澆鋼時，在底盤24上面安裝好澆注閥門，在鑄模1底部安裝下水口23，再將組裝好的鑄模12、沖熔芯坯與調溫芯坯3吊放在澆注閥門20上，準備澆注；

e.排空模腔內空氣：關閉進氣管道12，利用氣動裝置或液壓裝置拉動閥桿21，使閥板19對準上水口15或下水口23，關閉澆注閥門，利用常規的真空抽氣裝置通過通入鑄模的排氣管道22將模腔內的空氣抽出，真空度達到0.1pa～100pa時關閉排氣管道22，打開通入鑄模的進氣管道12，向模腔內充入惰性氣體，將鑄模1內剩余空氣排出，并保持模腔內為正壓，或直接利用惰性氣體排空鑄模1內的空氣；

f.轉動芯坯：開啟電機11，驅動傳動機構13帶動調溫芯坯3或沖熔芯坯2和調溫芯坯3轉動，并控制沖熔芯坯2和調溫芯坯3的旋轉速度和旋轉方向；

g.澆注金屬熔體：利用氣動裝置或液壓裝置推動閥桿21，使閥芯18對準上水口15或下水口23，打開澆注閥門和排氣管道22，同時通過進氣管道12不斷地向模腔內充入惰性氣體；

采取上注法澆鋼時，鋼液17通過上水口15注入鑄模，鋼液17沖擊到沖熔芯坯2的頂部流入鑄模1；采用下注法澆鋼時，鋼液17通過下水口23注入鑄模1，鋼液17沖擊到沖熔芯坯2的底部流入鑄模1；

澆注鋼液17過程中，不斷轉動調溫芯坯3或沖熔芯坯2和調溫芯坯3，直到鋼液17全部澆注完畢為止；

h.鑄錠冷卻：當鋼液17注滿鑄模1后，關閉傳動機構13，取下鋼包16和澆注閥門，打開螺栓6，取下模蓋10、傳動機構13以及電機11，待鋼液凝固后，取出復合鋼錠，切去鋼錠頭部的帽口部分，得到完整的復合鋼錠。

實施例1

以上注法制備重量為145噸、尺寸為2400×2400×3450mm的q345合金鋼錠為例，具體制備方法如圖1所示，選用鍛造φ600×3200mm的q345棒材1根作為沖熔芯坯2，選用鍛造φ480×600mm的q345棒材16根作為調溫芯坯3，選用軋制φ60×240mm的q345棒材12根作為連桿4，選用軋制φ80×2000mm的q345棒材4根作為轉桿5，將所述棒材表面清洗、除油、除鱗、烘干；采用普通的電焊方法，利用3根φ60×240mm連桿4將4根φ480×600mm芯坯連接起來，并在其中一端連接φ80×2000mm轉桿5，組成4組調溫芯坯3。

將沖熔芯坯2和調溫芯坯3放進常規的烘干爐內預熱到150℃，保溫1小時，然后將沖熔芯坯2放置在鑄模1底部的中間，處于上水口15的正下方，將4組調溫芯坯3均勻布置在沖熔芯坯2的周圍，距離沖熔芯坯2的中心800～900mm范圍內；

將帽口8置于鑄模1的上面，帽口8與鑄模1上沿采用石棉墊7密封，使用螺栓6緊固，在帽口8的內壁裝設絕熱板9，將模蓋10蓋在帽口8的上面，使4組調溫芯坯3的轉桿5穿過模蓋10，通過轉桿4穿過模蓋10吊掛在模蓋10下方，調整轉桿5的上下位置，確保調溫芯坯3的底部與模底之間的距離為200～300mm，連接轉桿5與傳動機構13及電機11，在模蓋10與帽口8之間采用石棉墊7密封，使用螺栓6將模蓋10與帽口8緊固；

將組裝好的鑄模1、沖熔芯坯2及調溫芯坯3置于澆注平臺14的下方，通過澆注平臺14將上水口15插入鑄模1，并在上水口15上方安裝澆注閥門，將盛有132噸鋼液17的鋼包16吊放在閥體20上，準備澆注；關閉進氣管道12，利用氣動裝置或液壓裝置拉動閥桿21，使閥板19對準上水口15，關閉澆注閥門，利用常規的真空抽氣裝置通過排氣管道22將模腔內的空氣抽出，真空度達到1.0pa時關閉排氣管道22，打開進氣管道12，向模腔內充入氬氣，將鑄模1內剩余空氣排出，并保持模腔內為10～100pa，然后開啟電機11，驅動傳動機構13帶動調溫芯坯3轉動，通過調整電機11的轉速控制調溫芯坯3的旋轉速度和旋轉方向；

利用液壓裝置推動閥桿21，使閥芯18對準上水口15，打開澆注閥門，同時打開排氣管道22，此時，通過進氣管道12不斷地向模腔內充入氬氣，打開鋼包16底部的滑動水口，鋼液17通過上水口15注入鑄模1，鋼液17沖擊到沖熔芯坯2的頂部流入鑄模1，澆注鋼液17過程中，不斷轉動調溫芯坯3，直到鋼液17全部澆注完畢為止；當鋼液17注滿鑄模1后，關閉電機11，取下鋼包16和澆注閥門，打開螺栓6，取下模蓋10、傳動機構13以及電機11，待鋼液凝固后，取出150噸重的復合鋼錠，切去鋼錠頭部的帽口部分，得到145噸的復合鋼錠。

本方法制得的復合鋼錠內部的固液界面結合質量好，內部組織細密，鋼液與鋼芯之間的界面無氣孔、夾渣等缺陷。

對比例1

本方法采用與實施例1相同的方法，區別在于調溫芯坯3不轉動。

本方法制得的復合鋼錠內部的固液界面結合質量較差，內部組織粗大，鋼液與鋼芯之間的界面存在氣孔、夾渣等缺陷。

實施例2

以下注法制備重量為85噸、尺寸為2000×2250×2600mm的合金鋼鑄錠為例，具體制備方法如圖2所示，選用鍛造φ600×800mm的q345棒材2根作為沖熔芯坯2，選用鍛造φ400×400mm的q345棒材16根作為調溫芯坯3，選用軋制φ50×160mm的q345棒材12根作為連桿4，選用軋制φ60×1600mm的q345棒材4根作為轉桿5，將所述棒材表面清洗、除油、除鱗、烘干；采用常規的電焊方法，利用1根φ50×160mm的連桿4將2根φ600×800mm鋼塊連接起來，并在其中一端連接φ60×1600mm的轉桿5，組成1組沖熔坯2，利用3根φ50×160mm的連桿4將4根φ400×400mm鋼塊3間隔地連接起來，并在其中一端連接φ60×1600mm的轉桿5，組成4組調溫芯坯3。

將沖熔芯坯2和調溫芯坯3放進常規的烘干爐內預熱到200℃，保溫0.5小時，然后將沖熔芯坯2放置在鑄模1的中間，吊掛在模蓋10的下方，處于下水口23的上方，將4組調溫芯坯3均勻布置在沖熔芯坯2的周圍，距離沖熔芯坯2的中心840～860mm范圍內；

將帽口8置于鑄模1的上面，帽口8與鑄模1上沿采用石棉墊7密封，使用螺栓6緊固，在帽口8的內壁裝設絕熱板9，將模蓋10蓋在帽口8的上面，使1組沖熔芯坯2和4組調溫芯坯3的轉桿5穿過模蓋10，吊掛在模蓋10下方，調整轉桿5的上下位置，確保調溫芯坯3的底部與模底之間的距離為200～300mm，確保沖熔芯坯2的底部與模底之間的距離為400～500mm，連接轉桿5與傳動機構13及電機11，在模蓋10與帽口8之間采用石棉墊7密封，使用螺栓6將模蓋10與帽口8緊固；

在錠模1的底部裝好下水口23，在底盤24上面安裝好澆注閥門，再將組裝好的鑄模1、沖熔芯坯2及調溫芯坯3置于底盤24的上面，準備澆注；關閉進氣管道12，利用氣動裝置或液壓裝置拉動閥桿21，使閥板19對準下水口23，關閉澆注閥門，利用常規的真空抽氣裝置通過排氣管道22將模腔內的空氣抽出，真空度達到0.1pa時關閉排氣管道22，打開進氣管道12，向模腔內充入氬氣，將鑄模1內剩余空氣排出，并保持模腔內為10～100pa，然后開啟電機11，驅動傳動機構13帶動沖熔芯坯2及調溫芯坯3轉動，通過調整電機11的轉速控制沖熔芯坯2及調溫芯坯3的旋轉速度和旋轉方向；

利用液壓裝置推動閥桿21，使閥芯18對準上水口15，打開澆注閥門，同時打開排氣管道22，此時，通過進氣管道12不斷地向模腔內充入氬氣，此時，通過下水口23向鑄模1內注入鋼液17，當鋼液17注滿鑄模1時，關閉電機11，打開螺栓6，取下模蓋10、傳動機構13以及電機11，待鋼液凝固后，獲得90噸重的復合鋼錠，切去鋼錠頭部的帽口部分，得到85噸的復合鋼錠。

本方法制得的復合鋼錠的固液界面結合質量好，內部組織細密，鋼液與鋼芯之間的界面無氣孔、夾渣等缺陷。

對比例2

本方法采用與實施例2相同的方法，區別在于調溫芯坯3不轉動。

本方法制得的復合鋼錠內部的固液界面結合質量較差，內部組織粗大，鋼液與鋼芯之間的界面存在氣孔、夾渣等缺陷。

實施例3

如圖1和圖3所示，該裝置為實施例1的上注法澆鋼時采用的裝置，由鑄模1、沖熔芯坯2、調溫芯坯3、連桿4、轉桿5、螺栓6、石棉墊7、帽口8、絕熱板9、模蓋10、電機11、進氣管道12、傳動機構13、澆注平臺14、上水口15、鋼包16、閥芯18、閥板19、閥體20、閥桿21、排氣管道22構成，所述的沖熔芯坯2、調溫芯坯3、連桿4及轉桿5采用連鑄、鍛造或軋制的鋼坯或棒材切割分段制成，成分與所鑄成品鑄錠成分相同，所述的沖熔芯坯2和調溫芯坯3由切成定尺的鋼塊和切成定尺的連桿4按一定間隔分段焊接在一起構成，每組芯坯的一端焊接一根轉桿5；所述的鑄模1及帽口8均采用目前生產上使用的鑄鐵錠模和帽口，帽口8置于鑄模1的頂部，帽口8與鑄模1之間采用石棉墊7密封，然后使用螺栓6鎖緊，所述的絕熱板9裝設在帽口8的內壁上，所述的模蓋10安放在帽口8的上方；

所述的沖熔芯坯2位于鑄模1的中央，置于上水口15的正下方，所述的調溫芯坯3通過轉桿5穿過模蓋10吊掛在模蓋10的下方，位于沖熔芯坯2的周圍；所述的傳動機構13及電機11設置在模蓋10的上方，且與連桿5相接，帶動連桿5和芯坯以一定速度轉動，所述的進氣管道12和排氣管道22均設置在模蓋10上，進氣管道12用于向模腔內通入惰性氣體，排氣管道22用于排出模腔內的空氣，所述的模蓋10與帽口8之間加裝石棉墊7密封后采用螺栓6緊固；

將所述的鑄模1連同內部設置好的沖熔芯坯2和調溫芯坯3一起置于澆注平臺14的下方，所述的上水口15通過澆注平臺14插入鑄模1內，所述的澆注閥門由閥體20、閥板19、閥芯18和閥桿21構成，并設置在上水口15的上方，用于密封鑄模1的內腔，閥體上面吊放盛有鋼液的鋼包16。

實施例4

如圖2和圖3所示，該裝置為實施例2的下注法澆鋼時采用的裝置，由鑄模1、沖熔芯坯2、調溫芯坯3、連桿4、轉桿5、螺栓6、石棉墊7、帽口8、絕熱板9、模蓋10、電機11、進氣管道12、傳動機構13、閥芯18、閥板19、閥體20、閥桿21、排氣管道22、下水口23、底盤24構成，所述的沖熔芯坯2、調溫芯坯3、連桿4及轉桿5采用連鑄、鍛造或軋制的鋼坯或棒材切割分段制成，成分與所鑄成品鑄錠成分相同，所述的沖熔芯坯2和調溫芯坯3由切成定尺的鋼塊和切成定尺的連桿4按一定間隔分段焊接在一起構成，每組芯坯的一端焊接一根轉桿5；所述的鑄模1及帽口8均采用目前生產上使用的鑄鐵錠模和帽口，帽口8置于鑄模1的頂部，帽口8與鑄模1之間采用石棉墊7密封，然后使用螺栓6鎖緊，所述的絕熱板9裝設在帽口8的內壁上，所述的模蓋10安放在帽口8的上方；

所述的沖熔芯坯2通過轉桿5穿過模蓋10吊掛在模蓋10的下方，位于下水口23的上方，所述的調溫芯坯3通過轉桿5穿過模蓋10吊掛在模蓋10的下方，位于沖熔芯坯2的周圍；所述的傳動機構13及電機11設置在模蓋10的上方，且與連桿5相接，帶動連桿5和芯坯以一定速度轉動，所述的進氣管道12和排氣管道22均設置在模蓋10上，進氣管道12用于向模腔內通入惰性氣體，排氣管道22用于排出模腔內的空氣，所述的模蓋10與帽口8之間加裝石棉墊7密封后采用螺栓6緊固；

所述的澆注閥門安放在底盤24的上面，所述的下水口23設置在鑄模1的底部，然后將所述的鑄模1連同內部設置好的沖熔芯坯2和調溫芯坯3一起放置在澆注閥門上。

上述具體實施例表明，采用本發明的工藝方法及裝置可以低成本地制備出界面呈冶金結合的大型復合鋼錠，本發明的工藝方法及裝置具有工藝簡單、生產成本低，固液界面結合質量好，鋼錠冷卻速度快，內部組織細密，綜合成材率高，鋼錠形狀、尺寸規格及品種靈活多樣等特點。需要說明的是，這些例子僅是本發明的制備方法及裝置提供的一些應用范例，不能理解為對本發明權利要求保護范圍的限制。