CN104308097B - 提高钢锭质量与利用率的锭模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高钢锭质量与利用率的锭模，其包括有用于铸造钢锭的锭模本体，锭模本体中设置有冒口；所述锭模本体的外壁与内壁之间设置有，由锭模本体上端面延伸至其内部，且沿锭模本体侧端面延伸的绝热槽，其内部填充有绝热填充层；所述锭模本体中，冒口由主冒口，以及设置在主冒口下部的辅助冒口构成；所述主冒口与辅助冒口分别由不同的耐高温材料设置于锭模本体的内壁构成；采用上述提高钢锭质量与利用率的新型钢锭，其使得主冒口与辅助冒口处的钢锭在铸造过程中由充足的时间进行补缩处理，使得补缩效果得以改善，进而使得钢锭的质量得到显著提升。

Description

提高钢锭质量与利用率的锭模

技术领域

本发明涉及金属的铸造工艺，尤其涉及一种提高钢锭质量与利用率的锭模。

背景技术

目前，钢锭铸造是钢材的冶金加工中必不可少的工艺之一，而钢锭铸造的评估标准即为钢锭的质量与钢锭利用率，因此，改善钢锭的质量并提高钢锭利用率相对于钢锭铸造是至关重要的。在现有的冶金技术中，采用水冷锭、空心锭与VC锭等办法，其均可在一定程度上实现上述目的，但由于工装、场地、工艺、成本等原因，上述铸造工艺的应用范围有限，尤其在规模生产的氩气保护浇铸锭方面，上述工艺很难得以大规模运用，同时，上述工艺多为对钢锭质量有较大提升，而在钢锭利用率方面进展较小。

在目前的冶金市场中，80％以上的钢锭仍然采用较传统的氩气保护浇铸方式，由于钢锭在铸造过程中存在缩孔等现象，需对其设置冒口以实现补缩，即在钢锭铸件缩孔区域，通过导入金属液使得缩孔消失。在钢锭铸件完成铸造后，则需切除冒口部位，以避免冒口部位产生的污染、夹渣等影响钢锭质量。对于轧制、锻造用钢锭，其完成清洁后的钢锭相较于毛坯，钢锭利用率通常为70％—85％，部分采用直接拔长工艺的锻件产品，其为提高利用率采取新的工艺，，钢锭利用率也只能在82％—88％之间；同时，为了提高钢锭利用率，大多数钢锭均采取减少钢锭冒容比的办法实现，即减少补缩钢水量，由于钢锭的凝固特性，其会造成钢锭产品靠近钢锭冒口部分报废的增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于钢锭铸造的锭模，其可有效提高钢锭在铸造过程中的质量与利用率。

为解决上述技术问题，本发明涉及一种提高钢锭质量与利用率的锭模，其包括有用于铸造钢锭的锭模本体，锭模本体中设置有冒口；所述锭模本体的外壁与内壁之间设置有，由锭模本体上端面延伸至其内部，且沿锭模本体侧端面延伸的绝热槽，其内部填充有绝热填充层；所述锭模本体中，冒口由主冒口，以及设置在主冒口下部的辅助冒口构成；所述主冒口与辅助冒口分别由不同的耐高温材料设置于锭模本体的内壁构成。

作为本发明的一种改进，所述绝热槽与锭模本体上端面的交汇位置设置有耐火砖，其安置于绝热槽内部；所述绝热填充层填充于耐火砖的下端面与绝热槽的底端面之间。采用上述设计，其通过设置在绝热槽上端面的耐火砖，使得绝热槽内的绝热填充物在铸造用金属的高温影响下可实现重复使用，从而使得铸造成本得以降低。

作为本发明的一种改进，所述锭模本体中，主冒口由设置在锭模本体内壁之上的绝热板构成；所述辅助冒口由设置在锭模本体内壁之上的隔热涂层构成；所述绝热板与锭模本体的上端部接触，所述隔热涂层与绝热板的下端部接触。绝热板的作用和目前传统使用的绝热板等同，即起到延长冒口钢水凝固时间，使得钢水尽可能多的补充到锭身中，辅助冒口的隔热涂层作用主要是，在保证钢水不粘模的同时，既能延长在辅助冒口钢液的凝固时间，又能保证在轧制和锻造时不影响钢材表面质量；采用上述设计，其可通过绝热板与隔热涂料的配合，使得钢锭的热量受其影响停留在锭模本体内部，从而使得锭模本体内的金属溶液可在锭模上部的冷却时间得以显著延长，进而使得钢锭在锭模本体上部的补缩时间亦有所延长，使得补缩效果亦能得到改善。

作为本发明的一种改进，所述绝热板由轻质绝热板构成，所述轻质绝热板由耐火棉、镁橄榄石与膨胀蛭石混合制成，镁橄榄石与膨胀蛭石可显著增加绝热板的强度，使其在钢锭铸造的过程中不会出现变形，或受到破坏。

作为本发明的一种改进，所述隔热涂层采用氧化锆与三氧化二铝中的一种或多种的混合物，其可起到良好的隔热效果，从而延长锭模内部钢水在相应区域内的冷却时间。

作为本发明的一种改进，所述锭模本体的侧端面中，设置有向锭模本体轴线方向延伸的锥形腰线；所述锥形腰线与锭模本体上端面之间的锭模厚度，大于锥形腰线与锭模本体下端面之间的锭模厚度；所述主冒口，以及辅助冒口均设置于锥形腰线与锭模本体上端面之间。采用上述设计，锭模本体上部区域的厚度大于下部区域，从而使得位于该区域内部的绝热槽的容积亦可随之增大；采用较大容积的绝热槽，其可进一步确保绝热填充物对钢锭本体内部的保温与隔热效果，从而使得锭模本体内的金属溶液的冷却时间得以进一步的延长。

作为本发明的一种改进，所述锭模本体中包含有镍、铬与钼，所述镍、铬与钼在锭模本体中的重量百分比分别为镍铁0.5％—0.8％、铬0.8％—1.5％与钼0.15％—0.35％。采用上述设计，其可通过在锭模本体中添加镍、铬、钼等元素，使得锭模本体的耐热性能得到显著改善；此外，其采用镍铁进行镍的添加，由于相同重量的镍铁成本小于铸造生铁，故而其在改善锭模性能的同时，亦可实现生产成本的控制。

采用上述提高钢锭质量与利用率的新型钢锭，其在通过锭模进行钢锭的铸造过程中，锭模内部的金属液在锭模本体上部位置，受绝热槽内部的绝热填充物的隔热作用，其内壁上的绝热板形成的主冒口，以及隔热涂层形成的辅助冒口的共同作用，使得该位置的金属液的冷却速度得以显著延长，从而使得主冒口与辅助冒口处的钢锭在铸造过程中由充足的时间进行补缩处理，使得补缩效果得以改善，进而使得钢锭的质量得到显著提升。

与此同时，由于采用上述冒口补缩工艺，钢锭成型后在冒口处所形成的污染、夹渣等较现有铸造工艺进一步上移，故而钢锭在冒口处需进行切除部位亦得以减少，从而使得钢锭的利用率得到显著增加。

附图说明

图1为本发明示意图；

附图标记说明：

1—锭模本体、2—绝热槽、3—绝热填充层、4—主冒口、5—辅助冒口、6—耐火砖、7—锥形腰线、8—吊耳。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示的一种提高钢锭质量与利用率的锭模，其包括有用于铸造钢锭的锭模本体1，锭模本体1中设置有冒口；所述锭模本体1的外壁与内壁之间设置有，由锭模本体上端面延伸至其内部，且沿锭模本体侧端面延伸的绝热槽2，其内部填充有绝热填充层3；所述锭模本体1中，冒口由主冒口4，以及设置在主冒口4下部的辅助冒口5构成；所述主冒口4由设置在锭模本体1内壁之上的绝热板构成；所述辅助冒口5由设置在锭模本体1内壁之上的隔热涂层构成；所述绝热板与锭模本体1的上端部接触，所述隔热涂层与绝热板的下端部接触。所述绝热填充层采用石棉、玻璃棉、岩棉、硅酸铝纤维和硅纤维的混合物。上述新型锭模中，锭模本体的实际高度根据钢材加工需要进行调节，其中，辅助冒口5，即隔热涂层的高度为300至600厘米，主冒口4，即绝热板的高度根据辅助冒口的高度进行调节。

作为本发明的一种改进，所述绝热槽2与锭模本体1上端面的交汇位置设置有耐火砖6，其安置于绝热槽2内部；所述绝热填充层3填充于耐火砖6的下端面与绝热槽2的底端面之间；所述耐火砖6采用高铝耐火砖。采用上述设计，其通过设置在绝热槽上端面的耐火砖，使得绝热槽内的绝热填充物在铸造用金属的高温影响下可实现重复使用，从而使得铸造成本得以降低。

采用上述提高钢锭质量与利用率的新型钢锭，其在通过锭模进行钢锭的铸造过程中，锭模内部的金属液在锭模本体上部位置，锭模本体内绝热槽内部的绝热填充物，与锭模本体上部中，其内壁上的绝热板形成的主冒口，以及隔热涂层形成的辅助冒口的共同作用，使得该位置的金属液的冷却速度得以显著延长，从而使得主冒口与辅助冒口处的钢锭在铸造过程中具有充足的时间进行补缩处理，使得补缩效果得以改善。

相比于常规锭模的钢锭铸造过程，上述新型钢锭中，以隔热涂层的高度为320厘米为例，钢水在主冒口处的液态保持时间相比传统锭模延长1.3倍，钢水在辅助冒口处的液态保持时间比传统锭模延长2倍，从而使得冒口下部的钢锭缩孔，或锭模补缩效果不佳的问题彻底消除，进而使得钢锭质量的稳定性得以显著改善。

以隔热涂层的高度为430厘米为例，钢水在主冒口处的液态保持时间相比传统锭模延长1.25倍，钢水在辅助冒口处的液态保持时间比传统锭模延长2.18倍；以隔热涂层的高度为570厘米为例，钢水在主冒口处的液态保持时间相比传统锭模延长1.2倍，钢水在辅助冒口处的液态保持时间比传统锭模延长2.3倍。

与此同时，由于采用上述冒口补缩工艺，钢锭成型后在冒口处所形成的污染、夹渣等较现有铸造工艺得到显著减少，故而钢锭在冒口处需进行切除部位亦得以减少，从而使得钢锭的利用率得到显著增加。

实施例2

作为本发明的一种改进，所述锭模本体1的侧端面中，设置有向锭模本体轴线方向延伸的锥形腰线7；所述锥形腰线7与锭模本体1上端面之间的锭模厚度，大于锥形腰线7与锭模本体1下端面之间的锭模厚度；所述主冒口，以及辅助冒口均设置于锥形腰线7与锭模本体上端面1之间。采用上述设计，锭模本体上部区域的厚度大于下部区域，从而使得位于该区域内部的绝热槽的容积亦可随之增大；采用较大容积的绝热槽，其可进一步确保绝热填充物对钢锭本体内部的保温与隔热效果，从而使得锭模本体内的金属溶液的冷却时间得以进一步的延长。

本实施例其余特征与优点同实施例1相同。

实施例3

作为本发明的一种改进，所述锭模本体1中，锭模本体上部区域设置有至少两个彼此相对的吊耳8，其可用于将锭模进行吊挂操作。

本实施例其余特征与优点均与实施例2相同。

实施例4

作为本发明的一种改进，所述锭模本体1中包含有镍、铬与钼，，所述镍、铬与钼在锭模本体中的重量百分比分别为镍0.5--0.8％、铬0.8--1.5％与钼0.15--0.35％。采用上述设计，其可通过在锭模本体中添加镍、铬、钼等元素，使得锭模本体的耐热性能得到显著改善；此外，其采用镍铬铁进行镍和铬的添加，由于相同重量的镍铁成本小于铸造生铁，故而其在改善锭模性能的同时，亦可实现生产成本的控制。

本实施例其余特征与优点均与实施例3相同。

实施例5

采用上述新型钢锭对钢材分别为45#与 42CrMo的钢产品进行铸造；上述钢材完成铸造后的钢锭在后期处理时，控制冒口切除量为4％即可实现钢锭的清洁，故而钢材利用率达到96％，考虑到冒口与辅助冒口衔接处质量的不稳定情况，钢锭利用率亦可达到95％，高于普通钢锭产品的88％钢锭利用率。

以钢材为45#的钢产品生产15吨的钢锭为例，采用本申请中的新型锭模，其完成铸造后的实际冒口切除量为0.57吨；以钢材为42CrMo的钢产品生产15吨的钢锭为例，采用本申请中的新型锭模，其完成铸造后的实际冒口切除量为0.62吨，相较于传统锭模生产15吨钢锭造成的1.8吨冒口切除量，本申请的锭模在钢锭的利用率上具有显著的优势。

而以钢材售价为5000元/吨为例，每生产钢锭1吨，传统锭模因冒口切除造成的废钢损耗成本为600元，而采用上述新型锭模的平均损耗成本为200元，相较之下节约400元，即使在实际生产过程中考虑模耗适当增加，吨钢锭也能多创效300元以上。故而采用上述新型锭模，其使得企业成本亦可得到良好的控制。

本实施例其余特征与优点同实施例4相同。

实施例6

采用上述新型钢锭对钢材分别为17CrNiMo6与5 CrNiMo的钢产品进行锻造或轧制，由于钢材的性质，可直接进行墩粗处理，故而其锻造完成后的冒口切除量多于一般类型的钢锭，控制冒口切除量为7％即可保证钢材质量，考虑到冒口与辅助冒口衔接处质量的不稳定情况，故而钢锭利用率可达到91％，明显高于普通墩粗类产品的钢锭80％的利用率。由于以上两钢种钢材价格更高，且其相交于普通钢锭，在新型锭模与传统锭模的对比下钢锭利用率提升更为明显，因此，在上述钢材采用新型锭模加工，其经济效益更为优异。

本实施例其余特征与优点同实施例4相同。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (6)

1.一种提高钢锭质量与利用率的锭模，其包括有用于铸造钢锭的锭模本体，锭模本体中设置有冒口；其特征在于，所述锭模本体的外壁与内壁之间设置有，由锭模本体上端面延伸至其内部，且沿锭模本体侧端面延伸的绝热槽，其内部填充有绝热填充层；所述锭模本体中，冒口由主冒口，以及设置在主冒口下部的辅助冒口构成；所述主冒口与辅助冒口分别由不同的耐高温材料设置于锭模本体的内壁构成；

所述锭模本体的侧端面中，设置有向锭模本体轴线方向延伸的锥形腰线；所述锥形腰线与锭模本体上端面之间的锭模厚度，大于锥形腰线与锭模本体下端面之间的锭模厚度；所述主冒口，以及辅助冒口均设置于锥形腰线与锭模本体上端面之间。

2.按照权利要求1所述的提高钢锭质量与利用率的锭模，其特征在于，所述绝热槽与锭模本体上端面的交汇位置设置有耐火砖，其安置于绝热槽内部；所述绝热填充层填充于耐火砖的下端面与绝热槽的底端面之间。

3.按照权利要求1或2所述的提高钢锭质量与利用率的锭模，其特征在于，所述锭模本体中，主冒口由设置在锭模本体内壁之上的绝热板构成；所述辅助冒口由设置在锭模本体内壁之上的隔热涂层构成；所述绝热板与锭模本体的上端部接触，所述隔热涂层与绝热板的下端部接触。

4.按照权利要求3所述的提高钢锭质量与利用率的锭模，其特征在于，所述绝热板由轻质绝热板构成。

5.按照权利要求3所述的提高钢锭质量与利用率的锭模，其特征在于，所述隔热涂层采用氧化锆与三氧化二铝中的一种或多种的混合物。

6.按照权利要求5所述的提高钢锭质量与利用率的锭模，其特征在于，所述锭模本体中包含有镍铁、铬与钼，其中，镍铁中镍相对于镍铁的重量百分比为0.1％—5％，所述镍铁、铬与钼在锭模本体中的重量百分比分别为镍铁0.5％—5％、铬0.05％—1％与钼0.05％—1％。