CN101024241A - 一种宽厚板坯模铸机及其宽厚板铸坯工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于宽厚板钢坯的生产设备和制造工艺的技术领域，特别是涉及一种制造超大宽厚的适应高、中、低碳及中、低合金钢种的设备及工艺方法。其主要特征是整部模铸机包括主机部分、液压驱动系统、冷却水循环系统、钢液浇注系统等，由于采用主边模的结构及立式底注法浇注，形成底注上补缩的工艺方法，使钢液通过底注法快速均流注入铸坯机的铸模型腔，处于无外力作用的静止状态，在冷却水条件下，钢液自下而上强制冷却，迅速结晶，凝固成坯。铸成的产品成品率高，表面质量好，钢坯内部组织致密，无裂纹、鼓肚、气孔和缩孔。钢坯规格可为：厚度150－1000mm，宽度400－4000mm，长度1600－4000mm。

Description

一种宽厚板坯模铸机及其宽厚板铸坯工艺方法

技术领域：本发明属于宽厚板钢坯的生产设备和制造工艺的技术领域，特别是涉及一种制造超大宽厚的适应高、中、低碳及中、低合金钢种的设备及工艺方法。

背景技术：目前宽厚板坯生产设备和工艺只有连铸机和传统铸铁模及其生产工艺，都存在着许多缺点和不足：

1、铸坯厚度受到限制。仅可铸厚度在300mm以下的钢坯，超过300mm以上的钢坯无法生产；

2、铸坯表面容易产生纵裂、角裂；

3、铸坯内部容易出现缩孔、疏松、偏析，柱状晶发达或穿晶等质量问题；

4、每炉钢水浇注时间长，钢水保温困难；

5、操作和控制技术复杂；

6、设备投资巨大，占用生产场地大；

7、水资源浪费。

发明内容：

发明目的：本发明提供一种宽厚板坯模铸机及其宽厚板铸坯工艺方法，其目的在于克服无法生产300mm以上的宽厚板钢坯，及铸造超大钢坯容易出现的质量、浇注时间长、不易控制和浪费水资源等方面存在的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种宽厚板坯模铸机，该机主要由主机部分、液压驱动系统、冷却水循环系统、钢液浇注系统组成，其特征在于：该主机部分包括有相对设置的两扇机体设置在机架上，通过开合模油缸和连杆机构与机架活动连接，机体上设有多个模组，每个模组是由主模体和边模体构成型腔；主模体相对而有序的固定在机体上，模组的上端设有冒口装置，下端座落在浇注底盘上，浇注底盘装在托架上；托架分段与机体刚性连接为一体；钢液浇注系统包括中注管立于浇注底盘中央且相通，浇注底盘的上槽内砌有流钢砖道，其上设有若干小的浇注水口与型腔相通；油泵装置与开合模油缸、安全垫块油缸、压板油缸、边模伸缩油缸、锁紧油缸相连构成液压驱动系统；在模组内设置的水隙与冷却水循环系统相通。

模组包括主模体和边模体，为对开的、全钢结构，它是由内衬、水隙、外壳体及设置在内衬与外壳体之间的金属短圆柱构成；边模体通过边模悬挂机构固定在每个主模体的两边并定位；水隙与连在外壳体的两端上分水盒和下分水盒相通，分水盒外平面处有螺纹管和密封垫将模组与机体连接。

在相邻的两个模组之间设有主模锁紧装置，主模锁紧装置包括压板油缸、压板和压板拉杆；边模体之间设有边模伸缩油缸。

两扇机体的上端设有集水槽，下端设有分水槽，分、集水槽分别与水隙相连，另一端分别与同侧的进水管和回水管相连通，回水管与储水池相连，进水管通过水泵与储水池。

机架上设有安全垫块，与安全垫块相连的有安全垫块油缸。

宽厚板铸坯工艺方法，其特征在于：钢液从钢包浇注到中注管时，是由上至下注入，经浇注底盘上的流钢砖道，再通过分水口自下而上注入型腔内；铸模型腔处于无任何外力作用的平稳状态，上部冒口的钢液向下进行补缩，钢液自下而上迅速冷却、结晶、凝固、成坯，铸成成品；通过调整主模体和边模体，可铸成宽度可达400-4000mm，厚度可达150-1000mm，长度可达1600-4000mm的钢坯。

优点及效果：

本发明的优点是：模组(结晶器)采用开式水冷全钢结构，结构独特而易于制造；水循环强冷，水隙式热交换，使钢液迅速冷却、结晶、凝固、成坯、脱模。通过立式底注法使钢液在模体型腔内处于无外力作用的静态，由冒口内钢水向下补缩，钢坯内部组织致密，无疏松、偏析晶体，外表无纵裂、角裂等缺陷，成品率高。制造工艺快，一般100吨钢水8分钟即可浇注完毕。钢液凝固后多个模体同时开模，组合液压吊具一次性吊出全部钢坯。模体可通用，调整主模体和边模及冷却水条件和浇注工艺参数就可铸出不同规格、不同钢种的宽厚板坯，应用范围广泛。模体内衬只受热疲劳变形，使用寿命可达3000次以上，超过使用次数时只须更换模体即可继续生产。采用液压驱动，电液控制，传动平稳，安全可靠，操作简便，自动化程度高；冷却水质无特殊要求，只要不超过70℃即可。排出的高温水可进行取暖或做其他工业用水。

附图说明：附图1为本发明的主要结构示意图；

附图2为附图1中的K向侧视图；

附图3为附图2中的P向侧视图；

附图4为本发明模组的端面剖视图。

具体实施方式：下面通过实施例对本发明进行详细阐述：

本发明的目的是这样实现的：该机主要包括主机部分、液压驱动系统、冷却水循环系统、钢液浇注系统、电源与电液控制系统和液压组合吊具、操作平台与防护装置。主机部分包括机体、机架、模组(结晶器)、托架、安全垫块装置、四连杆机构及各种液压传动执行元件(液压油缸)。液压驱动系统的油路管线通过液压操纵台与油泵、主机和吊具上的各执行元件(油缸)连接。冷却水循环系统水路管线由水泵与主机与储水池相通，或者将主机水路管线直接与供水塔连接。钢液浇注系统包括中注管、浇注底盘和浇冒口装置。其浇注底盘坐落在主机的可调底盘托架上，中注管坐落在底盘的中央，各冒口组件分别装在模组(结晶器)顶部。中注管内腔和底盘槽内均砌有不同规格的耐火砖，形成完整的流钢砖通道。在底盘的流钢砖通道上布有若干浇注水口与模腔相通。各模组(结晶器)在其两端的水盒平面上通过螺纹管和密封圈与机体固定连接。模体相对组装在机体上形成型腔。机体连同模体通过液压开合模油缸和四连杆机构与机架活动连接。可调整底盘托架分段与机架刚性连接形成整体，构成主机的主干和基础。两个机架上除装有开合模油缸和四连杆机构外还装有液压安全垫块装置，使机体在开模使能平稳的落在安全垫块上。可调整底盘托架可对浇注底盘进行上下左右方向的调整，以保证浇注底盘内槽的平直和不同模组的通用。其调整机构能自锁防止松动。每扇机体上端都设有集水槽与回水管连通，下端设有分水槽与进水管连通。集水槽与分水槽在其与模体连接处通过螺纹管的内孔与模体的上下水盒相通。

一部钢坯模铸机可设有一个或多个模组(结晶器)，一个模组又可两开或多开。其宽面称为主模体，窄面称为边模体。在主模方向进行开合和锁紧，在边模方向进行调节和锁紧。边模通过轴杆和滑套悬挂于主模体两侧并随之完成开合模动作。每个模体由内衬、水隙、外壳组成，全钢结构。外壳的上下两端设有水盒与水隙相连通。水隙-水盒-水槽-进水管、回水管形成冷却水循环通路，构成冷却水进行热交换条件。

以下结合附图对本发明做详细说明。

在图1中：1--机架，2-机体，3-主模体，4-边模体，5-型腔，6-四连杆机构，7-开合模油缸，8-托架，9-浇注底盘，10-流钢砖道，11-浇注水口，12-螺纹管，13--密封垫，14-安全垫块，15-安全垫块油缸，40-上分水盒，41-下分水盒。

在图2中：16-压板油缸，17-边模油缸，18-主副模锁紧油缸，19-中注管，20-中注管腔砖，21-冒口垫，22-冒口，23-保温板，24-边架，25-集水槽，26-回水管，27-储水池，28-水泵装置，29-进水管，30--油泵装置，31-分水槽。

在图3中：32-电液控制站，33-内衬，34-外壳体，35-水隙，36-金属短圆柱体，37-锁紧压板，38-压板拉杆，39-边模悬挂机构。

在图4中：3-主模体，4-边模体，5-型腔，12-螺纹管，13-密封垫，33-内衬，34-外壳体，35-水隙，36-金属短圆柱体，39-边模悬挂机构，40-上分水盒，41-下分水盒。

本发明宽厚板坯模铸机使用时，两扇机体2连同主模体3、边模体4处于开启状态。一、在浇注底盘9的槽内按要求砌好流钢砖道10；二、启动油泵装置，通过电液控制站先操作安全垫块油缸15，使4个安全垫块14拉回；三、分别操作开合模油缸7，使两扇机体2连同主模体3、边模体4相对平稳的落在浇注底盘9和流钢砖道10上，此时主模体3和边模体4呈相对合拢状态；四、操作锁紧油缸18伸出至终点，再操作压板油缸(16)伸出使各个锁紧压板插入锁紧油缸(18)的活塞杆前端的螺母后边，然后再操作主模锁紧油缸18使活塞杆收回，此时各模体处于锁紧状态；五、安装中注管19和中注管砖道20；六、向冒口22内侧挂衬保温板23；七、启动水泵装置28，水泵将水从储水池27通过进水管29引入机体分水槽31，分别进入各模体的螺纹管12，然后进入水隙35，从主模体的上端的螺纹管流入机体集水槽25，再通过回水管26至储水池27；八、待水循环畅通时开始钢水浇注。浇注时钢水从钢水包快速注入中注管19内的中注管砖道20，经底盘上的流钢砖道分别均流注入各模体的型腔5，待钢水浇至模体上端冒口内一定高度时停止浇注。此时各模腔内的钢水与模体内衬33接触，通过水隙35内的循环冷却水实现热交换并快速冷凝成钢坯；全部钢坯凝固成宽厚板坯时进行开模脱坯。脱坯的程序是：(1)吊出中注管；(2)操作电液控制站，使锁紧油缸活塞杆伸出；(3)操作压板油缸收回，使各压板从锁紧油缸活塞杆前端的螺母后面退出；(4)操作锁紧油缸全部收回至终点；(5)操作开合模油缸，分别拉动两个机体在四连杆机构的支撑和连接下开启至靠在机架上；(6)操作安全垫块油缸伸出，推动安全垫块至机体下端，以防止机体自然下落。此时各板坯分别排列在底盘的上平面上；(7)用吊车吊起专用液压组合吊具使之从钢坯上面落下并夹住各钢坯后运至钢坯存放场地；(8)关闭电液控制站和水泵，准备下次浇注。

本发明的工艺特点是采用立式底注法浇注，形成底注上补缩方式，即以水循环冷却的全钢结构并沿纵向实现对开或多开的若干个主模体和可调整宽度的窄面边模的布局并固接于两个机体上，通过油缸和连杆机构实现整体开合。开合模、边模调整、模体锁紧、压板推拉、安全垫块伸缩、组合液压吊具的全部动作均为液压驱动。采用的浇注工艺是钢液以低温快速浇注到中注管并经主流道分流流入若干模体型腔的底注上补缩方式。钢液凝固后多个模体同时开模，组合液压吊具一次性吊出全部钢坯。循环冷却水强制快速冷却，迅速凝固成组织致密的近似全等轴晶组织的钢坯。通过更换主模体和边模，并调整冷却水条件和相应的浇注工艺条件参数，可铸成不同规格、不同钢种的钢坯，板坯的规格宽度可达400-4000mm，厚度可达150-1000mm，长度可达1600-4000mm。

Claims (6)

1、一种宽厚板坯模铸机，该机主要由主机部分、液压驱动系统、冷却水循环系统、钢液浇注系统组成，其特征在于：该主机部分包括有相对设置的两扇机体(2)设置在机架(1)上，通过开合模油缸(7)和连杆机构(6)与机架(1)活动连接，机体(2)上设有多个模组，每个模组是由主模体(3)和边模体(4)构成型腔(5)；主模体(3)相对而有序的固定在机体(2)上，模组的上端设有冒口装置(21、22、23)，下端座落在浇注底盘(9)上，浇注底盘(9)装在托架(8)上；托架(8)分段与机体(1)刚性连接为一体；钢液浇注系统包括中注管(19)立于浇注底盘(9)中央且相通，浇注底盘(9)的上槽内砌有流钢砖道(10)，其上设有若干小的浇注水口(11)与型腔(5)相通；油泵装置(30)与开合模油缸(7)、安全垫块油缸(15)、压板油缸(16)、边模伸缩油缸(17)、锁紧油缸(18)相连构成液压驱动系统；在模组内设置的水隙与冷却水循环系统相通。

2、根据权利要求1所述的一种宽厚板坯模铸机，其特征在于：模组包括主模体(3)和边模体(4)，为对开的、全钢结构，它是由内衬(33)、水隙(35)、外壳体(34)及设置在内衬(33)与外壳体(34)之间的金属短圆柱(36)构成；边模体(4)通过边模悬挂机构(39)固定在每个主模体(3)的两边并定位；水隙(35)与连在外壳体(34)的两端上分水盒(40)和下分水盒(41)相通，分水盒外平面处有螺纹管(12)和密封垫(13)将模组与机体(2)连接。

3、根据权利要求1所述的一种宽厚板坯模铸机，其特征在于：在相邻的两个模组之间设有主模锁紧装置(18)，主模锁紧装置(18)包括压板油缸(16)、压板(37)和压板拉杆(38)；边模体(4)之间设有边模伸缩油缸(17)。

4、根据权利要求1所述的一种宽厚板坯模铸机，其特征在于：两扇机体(2)的上端设有集水槽(25)，下端设有分水槽(31)，分、集水槽分别与水隙(35)相连，另一端分别与同侧的进水管(29)和回水管(26)相连通，回水管(26)与储水池(27)相连，进水管(29)通过水泵(28)与储水池(27)。

5、根据权利要求1所述的一种不锈钢水冷铸坯机，其特征在于：机架(1)上设有安全垫块(14)，与安全垫块(14)相连的有安全垫块油缸(15)。

6、一种如权利要求1所述的宽厚板铸坯工艺方法，其特征在于：钢液从钢包浇注到中注管时，是由上至下注入，经浇注底盘上的流钢砖道，再通过分水口自下而上注入型腔内；铸模型腔处于无任何外力作用的平稳状态，上部冒口的钢液向下进行补缩，钢液自下而上迅速冷却、结晶、凝固、成坯，铸成成品；通过调整主模体和边模体，可铸成宽度可达400-4000mm，厚度可达150-1000mm，长度可达1600-4000mm的钢坯。

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