CN102909323B - 下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了下浮游真空浇注钢锭模，包括固定底座，固定底座的上表面内凹形成容腔，在所述容腔内套装有浮游底座，在所述固定底座上设置有钢锭模锭身段，在钢锭模锭身段上方连接有钢锭模冒口段，在固定底座与浮游底座之间还设置有高度调节层。本发明同一套钢锭模具可以在一定重量范围内生产出任意不同重量规格的钢锭产品的目的，大幅度降低了钢锭生产的多规格模具采购成本，同时也充分满足了大中型锻件产品生产所需的各种不同钢锭重量规格变化要求，提高了大中型锻件产品成材率，降低了锻件生产成本。

Description

下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶炼行业中的真空钢锭浇注模具及真空钢锭浇注方法，具体是指一种自由调节钢锭重量的下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法。

背景技术

钢锭浇注技术常用方式有上注法和下注法两种：一般情况下，重量在40t以下的钢锭常采用在大气下以下注法方式进行生产，钢液通过专门设置的流钢通道从钢锭模底部注入钢锭模容腔内进行钢锭浇注，其生产方式相对操作简单，便于同炉多规格钢锭及单盘多支钢锭的生产，但因采用大气环境下进行浇注以及采用特制耐火材料设置专用钢液流钢通道，虽然也可采取相对的保护浇注措施，但在钢锭生产过程中不可避免将产生钢液二次氧化及流钢砖侵蚀等因素，使得已通过精炼的纯净度较高的钢液产生污染，从而影响钢锭质量。为进一步提高钢液纯净度，减少钢中气体及夹杂物的含量，对重量在40t以上的钢锭，传统方式采用在真空环境下采用上注法方式进行生产：将生产钢锭所用钢锭模置于专用真空室内，在真空环境下将钢液从钢锭模上部注入锭模容腔内成型的一种生产方法。

在大中型锻件的自由锻生产过程中，不同规格的锻件产品需要不同规格重量的钢锭材料进行锻制，采用工艺要求合适的钢锭规格进行锻造生产是提高锻件产品材料成材率、从而大幅降低锻件产品生产成本的重要影响因素。不管采用上注法还是下注法，钢锭重量主要是由钢锭模型腔体积决定的。因此，一般情况下一种钢锭模只能生产一种重量规格的钢锭，为了满足不同重量规格钢锭的需求，要么由冶炼厂准备很多种规格的钢锭模进行生产，一方面不便于生产管理，同时将造成钢锭模资金积压严重，生产成本增加；要么在锻造生产时选用偏大规格的钢锭重量，造成锻件产品成材率降低，锻件生产成本增加。在大气环境下采用下注法浇注的钢锭，目前已广泛应用在钢锭模帽部端采用内插入式绝热板进行保温的技术，后来发展了上浮游绝热板高度调节钢锭重量的浇注技术，即通过调节内插入绝热板在钢锭模上部帽口端内的高度来调节钢锭模型腔的体积，从而达到调节钢锭重量的目的。上浮游绝热板高度调节钢锭重量的浇注技术由于钢锭重量调节精度高，操作方便，已在钢锭生产企业广泛使用。在真空环境下采用上注法浇注的钢锭，受生产方式及真空处理设备和浇注设施的限制，钢锭模帽口部一般采用固定式在帽口部的铁壳内镶嵌耐火保温砖类材料，无法通过调节耐火材料保温帽的高度来调节钢锭重量。目前，有生产企业采用钢锭模锭身段上端分段的方式来调节钢锭重量的浇注技术，采用钢锭模上端分段来调节钢锭重量的真空浇注技术，由于其只能实现钢锭重量分段调节，不能实现钢锭重量一定范围内的自由连续调节，因此调节范围有限，调节精度不高，仍然会造成锻造时成坯率低，锻件生产成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法，解决传统真空浇注技术中一种规格的钢锭模只能浇注一种重量规格的钢锭的问题，达到一种钢锭模可浇注一定范围内任意重量规格的钢锭的目的，提高大中型锻件生产的产品成材率、降低钢锭浇注及大中型锻件的生产成本。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

下浮游真空浇注钢锭模，包括固定底座，固定底座的上表面内凹形成容腔，在所述容腔内套装有浮游底座，在所述固定底座上设置有钢锭模锭身段，在钢锭模锭身段上方连接有钢锭模冒口段，在固定底座与浮游底座之间还设置有高度调节层。在真空室内有浇筑台，浇筑台用于安装固定底座，固定底座的上表面向下凹陷形成碗装的容器，即固定底座具有侧壁，侧壁围合形成容腔，在容腔内安装浮游底座，浮游底座在固定底座的侧壁限制下只能在固定底座内上下移动，在固定底座的侧壁上安装活动的钢锭模锭身段，在钢锭模锭身段顶部安装钢锭模冒口段，由于钢锭模锭身段可以移动拆卸，增加了浮游底座调节高度的可行性，根据所需要的钢锭规格要求可以计算出相应的钢锭模锭身段下部垂直直线段所需的调节高度，通过高度调节层调节浮游底座在钢锭模锭身段下部的上下浮动距离，满足钢锭重量规格所需的调节高度，钢锭的高宽之比（H/D）可在1.0~1.9范围内变化，钢锭规格重量的变化由钢锭模锭身段下部的垂直直线段高度的变化进行调节，达到了同一套钢锭模具可以在一定重量范围内生产出任意不同重量规格的钢锭产品的目的，从而避免了多种规格模具的使用，减少了大量生产模具的堆积，大幅度降低了钢锭生产的模具采购成本，同时也充分满足了大中型锻件产品生产所需的各种不同钢锭重量规格变化要求，提高了大中型锻件产品生产的成材率，降低了锻件生产成本。

所述高度调节层包括铺设在固定底座上的耐火砖层，在耐火砖层上铺设有调节平整度的干砂层。具体地讲，高度调节层包括两层结构，位于下部的耐火砖层，由耐火砖砌筑或者堆砌而成，用于调节大致的高度，在耐火砖层上用干砂堆积铺平形成干砂层，具有微调高度的作用，同时可以调节平整度，保证浮游底座的水平度在钢液的冲击下不至于改变。

所述浮游底座的侧壁与固定底座的侧壁、以及浮游底座的侧壁与钢锭模锭身段之间存在装配间隙，在该间隙内填充有填充层，填充层为铁屑或钢屑。进一步讲，由于钢锭模锭身段和浮游底座在装配后存在一定的装配间隙，便于装配的同时，考虑其热胀冷缩的形变量，也需要留设间隙，间隙的设置带来了一定的问题，即在钢液浇筑的时候，钢液会沿间隙下流，很可能会将浮游底座和钢锭模锭身段的侧面连接，有可能破坏钢锭或者钢锭模锭身段或者是浮游底座，为了解决该问题，为了解决该问题，采用在间隙内填充干砂以及铁屑或钢屑形成的填充层，在填充层下部全部采用干砂填充并夯实，在间隙上部留出50~70mm高度用铁屑或钢屑层进行填充，填充层所用干砂及钢屑或铁屑均要求清洁干燥、无油污及杂质，并尽量夯实、压紧。

在所述装配间隙的顶部安装有阻隔条。作为本发明的进一步改进，如果与钢液接触面的装配间隙填充层上部仅由钢屑或铁屑形成的，因钢屑或铁屑在填充操作时不易压紧，导致填充层密实度不够，在钢液浇注时容易产生钢液渗入间隙及填充层材料上浮等现象，为此，采用在装配间隙顶部安装阻隔条，即安装阻隔条位于浮游底座顶面四周的弧边与钢锭模锭身段之间，阻隔条与钢液接触，起到防止钢液渗入装配间隙、并避免填充层材料上浮进入钢锭模容腔内污染钢液的作用。

所述阻隔条为铝条。进一步讲，作为本发明的进一步优化，阻隔条的选择比较重要，经过申请人反复的实验，采用铝条作为阻隔条具有较大的优势：一方面选用炼钢常用脱氧铝线材料易得，其规格为φ10~13mm，不需特殊加工；另一方面因所用铝材具有较好的塑性，安装操作时很容易弯成需要的各种弧边形状，因此安装时操作简单，并容易嵌紧压实；在浇注过程中，钢液接触铝线，因铝线熔点低，略高于浮游底座表面的铝线会熔化一部分进入钢中，对钢液起到脱氧作用，缝隙内部份未熔化的铝线则可起到阻碍钢液渗入间隙、防止填充层材料上浮的作用，同时与浮游底座接触面的钢液在浮游底座及钢锭模本体的冷却作用下形成钢锭激冷层很快凝固，因此不会出现漏钢，所熔化部份的很少量脱氧铝线也有利于钢液的深度脱氧，同时也避免了安装间隙内所用填充层材料上浮对钢液的污染影响钢锭质量。

下浮游真空浇注钢锭模的使用方法，包括以下步骤：

（A）安装固定底座；

（B）计算出浮游底座底部与固定底座之间的高度；

（C）在固定底座内用耐火砖垫高，并用干砂调整其平整度，使得干砂层的上表面与固定底座之间的距离与步骤（B）的高度相匹配；

（D）将浮游底座安放在固定底座内部，置于干砂层之上；

（E）在固定底座的侧壁上安装钢锭模锭身段，在钢锭模锭身段上安装钢锭模冒口段；

（F）在浮游底座的侧壁与钢锭模锭身段之间的装配间隙内填充有填充高度为20～30mm的填充层，填充层与干砂层之间的空隙由干砂填充；

（G）在装配间隙的顶部安装阻隔条，阻隔条位于填充层之上；

（H）浇筑钢液成钢锭。

在安装过程中首先安装固定底座；计算出浮游底座在钢锭模锭身段的下部垂直直线段L内所需浮动的高度；在固定底座的内凹形容腔内用耐火砖垫高，并用干沙调整其平整度，耐火砖、干沙的总高度与计算的所需高度相匹配；将浮游底座安放在固定底座内部，置于干沙层之上，将用钢板制作的钢液防溅盘安放在浮游底座上表面；将钢锭模锭身段下部对位浮游底座安装在已装配好浮游底座的固定底座上；在浮游底座的侧壁与钢锭模锭身段之间的装配间隙内先用干沙进行填充并捣实，预留间隙高度80～100mm，先以3~8mm的干燥且清洁的铁屑或钢屑进行填充，预留间隙高度10～15mm用以安装阻隔条；在装配间隙的顶部即与钢液接触面的间隙内预留10~15mm高度安装阻隔条，阻隔条位于填充层上方与钢液接触面位置；在钢锭模锭身段上方对位安装好钢锭模冒口段；做好真空室及中间包等相关准备工作，做好钢锭模内清洁工作，抽取真空，真空度达到工艺要求；在钢液真空浇注时控制好钢液开浇温度，在浇注钢液前期2~3分钟内开浇钢液流量控制不宜过大，防止浮游底座与所生产钢锭底部粘连，按相应浇注工艺要求完成真空浇注工作，在以上过程中，确定浮游底座的调整高度和做好装配间隙的填充，防止钢液渗入装配间隙和避免间隙填充材料的上浮是解决问题的关键。

所述步骤（F）中的填充层为铁屑或钢屑。进一步讲，作为优选的材料，使用铁屑或钢屑可以形成填充层，来源广泛，操作简单。

所述步骤（G）中的阻隔条为铝条。作为本发明的进一步优化，阻隔条的选择比较重要，经过申请人反复的实验，采用铝条作为阻隔条具有较大的优势：一方面选用炼钢常用的直径φ为10~13mm的脱氧铝线材料易得，不需特殊加工、采购；同时因所用铝材具有较好的塑性，安装操作时很容易弯成需要的各种弧边形状，因此安装时操作简单；在浇注过程中，钢液接触铝线，因铝线熔点低，略高于浮游底座表面的铝线会熔化一部分进入钢中，可对钢液起到脱氧作用，缝隙内残留未熔化的铝线部份则可起到阻碍钢液渗入间隙、防止填充层材料上浮的作用。钢液在浮游底座及钢锭模本体的冷却作用下很快凝固形成钢锭激冷层，因此不会出现漏钢，所熔化部份的很少量脱氧铝线也有利于钢液的深度脱氧，也避免了安装间隙内所用填充层材料上浮对钢液的污染影响钢锭质量。

本发明在上注法进行钢锭生产浇注操作时，控制好钢液开浇温度，在浇注钢液前期2~3分钟内开浇钢液流量控制不宜过大，防止浮游底座与所生产钢锭底部粘连，按相应浇注工艺要求完成真空浇注工作。如此一方面控制钢液开浇温度可避免钢锭产生裂纹、有利于减少钢锭偏析及缩孔等冶金缺陷，并最终获得质量优良的钢锭产品；另一方面通过在浮游底座上表面安放钢液防溅盘，控制好开浇前期2~3分钟内钢液流量控制，可防止钢液下注时烫伤浮游底座，使浮游底座与所生产钢锭底部发生粘连，导致生产脱模困难和损坏浮游底座及钢锭模本体等现象的发生。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法，将原真空浇注钢锭模具常用单一固定底座结构变化为固定底座加内装浮动底座的套装结构，设置的套装容腔内设置有专用吊装缺口，便于组合安装，该分体套装结构可通过调节浮动底座达到调节钢锭重量的目的，也提高了浮游底座的可换性，提高了固定底座的使用寿命，降低了模具消耗成本；

2本发明一种下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法，钢锭的高宽之比（H/D）可在1.0~1.9范围内变化，钢锭规格重量的变化由钢锭模锭身段下部的垂直直线段高度的变化进行调节，达到了同一套钢锭模具可以在一定重量范围内生产出任意不同重量规格的钢锭产品的目的，从而避免了多种规格模具的使用，减少了大量生产模具的堆积，大幅度降低了钢锭生产的模具采购成本，同时也充分满足了大中型锻件产品生产所需的各种不同钢锭重量规格变化要求，提高了大中型锻件产品生产的成材率，降低了锻件生产成本；

3本发明一种下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法，高度调节层包括两层结构，位于下部的耐火砖层，由生产现场易得的耐火砖砌筑或者堆砌而成，用于调节大致的高度，在耐火砖层上用干沙堆积铺平形成干沙层，具有微调高度的作用，同时可以调节平整度，保证浮游底座的水平度在钢液的冲击下不至于改变，操作简便易行；

4本发明一种下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法，在装配缝隙的顶部采用冶炼厂常用的脱氧铝线作为钢液接触面的缝隙阻隔条，一方面材料易得，操作简便，利用铝材具有较好的塑性，很容易加工成需要的形状，并容易嵌紧压实；同时在浇注过程中，钢液接触铝线，铝线熔点低，略高于浮游底座的铝线会熔化一部分进入钢中，对钢液可起到脱氧作用，缝隙内残留未熔化的铝线部份则可起到阻碍钢液渗入间隙、防止填充层材料上浮的作用，钢液在浮游底座及钢锭模本体的冷却作用下很快凝固形成钢锭激冷层，因此不会出现漏钢，也避免了安装间隙内所用填充层材料上浮对钢液的污染影响钢锭质量；

5本发明一种下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法，设置了20~25mm的装配间隙，一方面使模具安装对位时操作方便，同时也降低了浮游底座侧面外围弧形的铸造加工精度，方便制作；

6本发明一种下浮游真空浇注钢锭模及其使用方法，安装浮游底座所产生的安装间隙采用干沙及钢屑或铁屑作为缝隙填充层，材料易得，操作简便。

附图说明

图1为本发明半剖结构示意图；

图2为本发明使用状态结构示意图；

图3为图2中A部结构放大示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-固定底座，2-浮游底座，3-钢锭模锭身段，4-钢锭模冒口段，5-耐火砖层，6-干砂层，7-填充层，8-阻隔条，9-真空室，10-浇筑台，11-钢液浇注口，12-导流管，13-钢液。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1至3所示，本发明一种下浮游真空浇注钢锭模，包括真空室9，将整套钢锭模体组件置于真空室9内，且钢锭模轴线中心与真空罐盖上导流管12的轴线中心应基本一致，首先将固定底座1放置在真空室9内浇注台10上的预定位置，固定底座1设置有内装浮游底座2的圆柱内凹形容腔，容腔内设置有安装浮游底座2的专用吊装缺口，根据所需要的钢锭重量计算出钢锭需要调节的锭身段高度，在固定底座1的容腔底部采用耐火砖及干沙作为高度调节层，调节浮游底座在钢锭模锭身下部垂直直线段内的浮游距离，以满足钢锭需要调节的锭身段高度，高度调节层包括两层结构，位于下部的耐火砖层5，由耐火砖砌筑或者堆砌而成，用于调节大致的高度，在耐火砖层5上用干沙堆积铺平形成干沙层6，具有微调高度的作用，同时可以调节平整度；随后安装好浮游底座2，浮游底座2应座正座平，将用钢板制作的钢液防溅盘安放在浮游底座2的上表面，将钢锭模锭身段3对位安装在已配装好浮游底座2的固定底座1上，钢锭模锭身段3在装配后与浮游底座2侧壁间形成的装配间隙，在间隙内采用干沙及铁屑或钢屑设置填充层7，在填充层7下部先填充干沙，并与干沙层6形成整体，经过夯实、压紧后，再在装配间隙上部50~70mm高度用铁屑或钢屑进行填充、压紧，最后在装配间隙的顶部10~15mm高度间隙内采用直径φ10~13mm的炼钢脱氧铝线作为阻隔条8，并嵌紧压实，阻隔条8也可以采用钢条或石棉绳作为替换材料，但其效果欠佳，最后安装好钢锭模帽口段4，做好钢锭模内的清刷及清洁工作，做好真空室、中间包等相关准备工作，控制好钢液开浇温度及开浇2~3min内钢液流量控制不宜过大，完成钢锭在真空室内的上注浇注操作。

下浮游真空浇注钢锭模的使用方法，包括以下步骤：

（A）在真空室9内的浇筑台10上安装固定底座1；

（B）计算出浮游底座2底部与固定底座1之间的高度；

（C）在固定底座1内用耐火砖垫高，并用干砂调整其平整度，使得干砂层6的上表面与固定底座1之间的距离与步骤（B）的高度相匹配；

（D）将浮游底座2安放在固定底座1内部，置于干砂层6之上；

（E）在固定底座1的侧壁上安装钢锭模锭身段3，在钢锭模锭身段3上安装钢锭模冒口段4；

（F）在浮游底座2的侧壁与钢锭模锭身段3之间的装配间隙内填充干砂，夯实后再填充高度为20～30mm的钢屑或铁屑，钢屑或铁屑夯实后，其顶面基本上与浮游底座顶面齐平；

（G）在装配间隙的顶部安装一圈铝线，铝线位于填充层7之上，铝线的横截面为圆形，其直径略大于装配间隙的宽度，以便卡紧；

（H）浇筑钢液成钢锭。

钢液浇注时，在真空室9内的真空度已达到钢锭浇注工艺所需的真空要求前提下，控制好钢液开浇温度，打开中间包下部钢液浇注口11，在浇注钢液前期2~3分钟内的开浇钢液流量控制，在导流管12的导流下钢液注入钢锭模容腔内，当钢液13达到钢锭模冒口段4内的预定钢锭帽口高度后，浇注停止，随后破除真空，在钢锭模冒口段4内加入发热剂、保温剂等，静置凝固冷却，完成真空环境下钢锭的浇注生产过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。 

Claims (4)

1.下浮游真空浇注钢锭模，包括固定底座（1），固定底座（1）的上表面内凹形成容腔，其特征在于：在所述容腔内套装有浮游底座（2），在所述固定底座（1）上设置有钢锭模锭身段（3），在钢锭模锭身段（3）上方连接有钢锭模冒口段（4），在固定底座（1）与浮游底座（2）之间还设置有高度调节层；所述浮游底座（2）的侧壁与固定底座（1）的侧壁、以及浮游底座（2）的侧壁与钢锭模锭身段（3）之间存在装配间隙，在该间隙内填充有填充层（7），填充层（7）为铁屑或钢屑；在所述装配间隙的顶部安装有阻隔条（8）；所述阻隔条（8）为铝条。

2.根据权利要求1所述的下浮游真空浇注钢锭模，其特征在于：所述高度调节层包括铺设在固定底座（1）上的耐火砖层（5），在耐火砖层（5）上铺设有调节平整度的干砂层（6）。

3.如权利要求1所述的下浮游真空浇注钢锭模的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（A）安装固定底座（1）；

（B）计算出浮游底座（2）底部与固定底座（1）之间的高度；

（C）在固定底座（1）内用耐火砖垫高，并用干砂调整其平整度，使得干砂层（6）的上表面与固定底座（1）之间的距离与步骤（B）的高度相匹配；

（D）将浮游底座（2）安放在固定底座（1）内部，置于干砂层（6）之上；

（E）在固定底座（1）的侧壁上安装钢锭模锭身段（3），在钢锭模锭身段（3）上安装钢锭模冒口段（4）；

（F）在浮游底座（2）的侧壁与钢锭模锭身段（3）之间的装配间隙内填充有填充高度为20～30mm的填充层（7），填充层（7）与干砂层（6）之间的空隙由干砂填充；

（G）在装配间隙的顶部安装阻隔条（8），阻隔条（8）位于填充层（7）之上；

（H）浇筑钢液成钢锭；

所述步骤（G）中的阻隔条（8）为铝条。

4.根据权利要求3所述下浮游真空浇注钢锭模的使用方法，其特征在于：所述步骤（F）中的填充层（7）为铁屑或钢屑。