CN104889350A - 圆钢锭模及圆钢锭制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢锭铸造技术领域，提供了一种圆钢锭模，包括模体、吊耳和绝热板，模体设有内腔，模体外侧表面的横截面为波浪多边形。增加钢锭侧面的散热面积，使最外层的钢水快速冷却形成激冷层，并加快激冷层的厚度增长，使其足以承受钢液浇注过程中的静压力，防止产生裂纹，可大大降低圆钢锭的浇注难度。同时，圆钢锭模外侧表面的尺寸精度不会影响圆钢锭的尺寸精度，因此，对圆钢锭模外侧表面的加工精度要求低，减少工序和工时，节约成本。还提供了一种圆钢锭制造方法，钢水过热度为40～55℃；锭身的浇注线速度为80～200mm/min；绝热板处的帽口填充浇注线速度为35～90mm/min。上述方法适当地降低浇铸温度和浇铸速度，圆钢锭散热快，有利于减少表面裂纹。

Description

圆钢锭模及圆钢锭制造方法
技术领域
本发明涉及钢锭铸造技术领域，尤其是一种圆钢锭模及圆钢锭制造方法。
背景技术
现有的直接用于轧制无缝钢管的钢锭，为了在铸造时加快散热速度，保证钢锭的制造与使用性能，其横截面设置为圆波浪多边形，波浪边数为19～27边，铸造这种圆波浪多边形钢锭的钢锭模，其型腔的尺寸精度直接影响圆波浪多边形钢锭表面的精度和质量，因此，对圆波浪多边形模型腔的尺寸精度要求非常高，钢锭模的生产加工难度大、工序复杂，而且使帽口绝热板安装难度也较大。
而常规的圆钢锭的生产方法，因钢锭模散热面积小，且不易达到浇注温度与浇注速度的协调，非常容易产生纵裂纹，钢锭废品率高，合格率低，不能形成批量生产。在2008年6月1日公开的发明专利CN101195153A，提供了一种生产圆钢锭的浇铸模及浇铸方法；采用该发明，因钢锭易产生表面裂纹，没有形成批量生产。2009年9月9日公开的发明专利CN101524745A，公开了一种生产圆钢锭的浇铸模及浇铸方法，一方面因浇注速度太慢和钢水过热度低，现场浇注控制难度大；另一方由于注温和注速不易协调，只能用于一包钢水只浇注一板钢锭的小熔炼炉的小批量生产，不能进行多板浇注，不能形成大熔炼炉的批量生产；而且一支钢锭有两个以上的上升孔，只能用于大钢锭浇注，对于轧制无缝钢管常用的2～7t的中小钢锭，因上升孔距钢锭模壁太近，对钢锭凝固过程中的凝固壳冲刷较大，使凝固壳不均匀，易形成钢锭表面裂纹。2007年10月8日公开的大吨位圆钢锭模CN200720030414.4发明，模体内腔锥度为2.22～2.70％，该发明因锥度太大，且锭模内腔为反锥度，金属收得率低，只适用于生产锻造锭，不适用于直接轧制无缝钢管用钢锭的浇铸。表面裂纹的产生与圆钢锭模的散热速度、浇注温度和速度有直接关系，上述两种圆钢锭模和钢锭制造方法虽然加工难度低，但是散热效果有限，均不能有效地防止表面裂纹的产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产难度低且具有良好散热功能的圆钢锭模以及一种减少表面裂纹的圆钢锭制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：圆钢锭模，包括模体、吊耳和绝热板，所述模体设有内腔，所述吊耳固定安装于模体侧壁，所述绝热板安装于模体上口的内壁上，所述内腔横截面为圆形，所述模体外侧表面的横截面呈波浪多边形。
进一步地，所述模体外侧表面的横截面由大于或等于12条波浪边依次相切连接形成。
进一步地，所述波浪多边形任意两相邻波峰或波谷之间的距离相等，且相邻两波峰或波谷之间的距离为80～200mm。
进一步地，所述内腔为正圆台形，且模体的上口内径小于下口内径。
进一步地，所述内腔的锥度为0～0.6％。
进一步地，所述模体的上口的壁厚小于下口的壁厚，且所述上口的壁厚是波浪多边形外接圆和内切圆平均值的0.08～0.12倍；下口的壁厚是波浪多边形外接圆和内切圆平均值的0.10～0.14倍。
采用上述圆钢锭模的圆钢锭制造方法，钢水过热度为40～55℃；锭身的浇注线速度为80～200mm/min；绝热板处的帽口填充浇注线速度为35～90mm/min。
进一步地，钢水过热度为40～50℃；锭身的浇注线速度为100～160mm/min；绝热板处的帽口填充浇注线速度为45～80mm/min。
进一步地，浇注前，模体预热至40～60℃。
本发明的有益效果是：圆钢锭模，通过将内腔设置为圆柱形或者圆台形，大大降低了内腔的加工难度。将模体外侧表面的横截面设置为波浪多边形，增加钢锭侧面的散热面积，钢水浇注到模体内腔中后，加快钢水的散热速度，使最外层的钢水快速冷却形成激冷层，并且加快激冷层的厚度增长速度，使其足以承受钢液浇注过程中的静压力，防止激冷层产生裂纹。同时，散热速度快还可减小钢锭的成份偏析，并且降低模具消耗。同时，圆钢锭模外侧表面各个尺寸的精度不会影响圆钢锭的尺寸精度，因此，对圆钢锭模外侧表面的加工精度要求低，减少工序和工时，节约成本。并且方便安装绝热板。
圆钢锭制造方法，采用上述圆钢锭模进行生产，圆钢锭散热快，有利于减少表面裂纹。适当地降低浇铸温度和浇铸速度，既能保证钢锭浇铸的顺行，又可减弱模内钢水对流循环，加厚浇铸过程激冷层，防止产生热裂纹；同时使钢中气体和夹杂物排出相对容易，保证圆钢锭的质量。
附图说明
图1是本发明圆钢锭模半剖示意图；
图2是本发明圆钢锭模俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的圆钢锭模，包括模体1、吊耳2和绝热板3，所述模体1设有内腔11，所述吊耳2固定安装于模体1侧壁，所述绝热板3安装于模体1上口12的内壁上，所述内腔11横截面为圆形，所述模体1外侧表面的横截面呈波浪多边形。
模体1上端为上口12，下端为下口13，浇注时，钢水从下口13处安置于底板的上升孔注入内腔11；圆钢锭冷却后，利用吊耳2将圆钢锭模吊起，使圆钢锭脱模。绝热板3降低冒口处钢锭的凝固速度，改善内部凝固组织，减少钢锭疏松、缩孔等内部缺陷。模体1外侧表面的横截面为波浪多边形，增加钢锭侧面的散热面积，钢水浇注到模体1的内腔11中后，加快钢水的散热速度，使最外层的钢水快速冷却形成激冷层，并且加快激冷层的厚度增长速度，使其足以承受钢液浇注过程中的静压力，防止激冷层产生裂纹。同时，散热速度快还可减小钢锭的成份偏析，并且降低模具消耗。同时，模体1外侧表面各种尺寸的精度不会影响圆钢锭的尺寸精度，因此，对模体1外侧表面的加工精度要求低，减少工序和工时，节约成本。并且方便安装绝热板3。
为了保证散热效果，尽可能的增加散热面积，模体1外侧表面的横截面由大于或等于12条波浪边依次相切连接形成，且所述波浪形任意两相邻波峰或波谷之间的距离相等，且相邻两波峰或波谷之间的距离为80～200mm。波浪边的数量和各个尺寸根据圆钢锭的实际规格选择：如果圆钢锭的直径较大，波浪边数量应该较多，或者波浪边的尺寸较大；如果圆钢锭的直径较小，波浪边数量应该较少，且尺寸应该较小。同时要保证波浪边尺寸的大小和波浪边的数量不会对模体1的强度造成影响。
所述内腔11为正圆台形，且模体1的上口12内径小于下口13内径。上小下大的内腔11有利于圆钢锭的脱模。
为保证圆钢锭在穿孔轧管加工时，管材壁厚的均匀性和稳定性，所述内腔11的锥度为0～0.6％。同时，这种锥度的模体1生产的圆钢锭外形与目前连铸圆坯形状接近，可适用于多种类型的轧管机组轧管。
为了减轻模体1的重量，所述模体1的上口12的壁厚小于下口13的壁厚，且所述上口12的壁厚是波浪多边形外接圆和内切圆平均值的0.08～0.12倍；下口13的壁厚是波浪多边形外接圆和内切圆平均值的0.10～0.14倍。上口12与下口13的大小根据圆钢锭的规格和钢种具体选择。
采用上述圆钢锭模的圆钢锭制造方法，钢水过热度为40～55℃；锭身的浇注线速度为80～200mm/min；绝热板3处的帽口填充浇注线速度为35～90mm/min。为了减少钢锭表面裂纹，得到较致密的钢锭，减少元素偏析和组织不均匀性，减少钢中气体和夹杂，有效的办法就是降低浇注温度。但是过低的浇注温度会出现钢水粘稠，非金属夹杂不易上浮，同时易造成表面缺陷，对下注法钢锭来说还可能出现钢水流经汤道时因流动性不好而冻结，不仅造成短锭，还可能造成大桶底而难于清理。因此，在质量允许的条件下，应努力提高注速。但是注速过快的影响相当于注温过高的影响，模内平均温度高，使钢锭激冷层减薄，整个钢锭凝固时间延长，成份偏析加重，夹杂物增加，柱状晶比例增加。另外快速浇铸导致模内钢水静压力增加快，不仅钢水内气体不易排出，也容易在钢锭中、下部产生纵裂纹。本发明适当地降低浇铸温度和浇铸速度，使之达到保证钢锭质量与多板浇铸顺行的协调。既能保证钢锭浇铸的顺行，又可减弱模内钢水对流循环，加厚浇铸过程激冷层，防止产生热裂纹；同时使钢中气体和夹杂物排出相对容易。
为了达到更好的效果，钢水过热度为40～50℃；锭身的浇注线速度为100～160mm/min；绝热板3处的帽口填充浇注线速度为45～80mm/min。
浇注前，模体1预热至40～60℃。可避免因模体1温度变化太大、太快，减小冷热应力提高模体1的使用寿命，降低圆钢锭裂纹等缺陷。
注速与注温两者密切相关，通常用高温慢注，低温快注来概括注温和温速之间的关系，因此，必须根据注温调节注速。
以生产钢种为20G，直径为500mm的圆钢锭为例
实施例一
采用本发明的圆钢锭模进行浇注，模体1外侧表面的横截面由12条波纹边围成，内腔11的锥度为0.4％，将6个圆钢锭模安装于底板同时浇注，先将模体1预热至50℃，浇注钢水温度为1555℃，此时，过热度为40℃，锭身的浇注线速度为200mm/min，帽口填充浇注线速度为90mm/min。得到的圆钢锭废品率为0.23％。
实施例二
采用本发明的圆钢锭模进行浇注，模体1外侧表面的横截面由16条波纹边围成，内腔11的锥度为0.4％，将6个圆钢锭模安装于底板同时浇注，先将模体1预热至50℃，浇注钢水温度为1560℃，此时，过热度为45℃，锭身的浇注线速度为160mm/min，帽口填充浇注线速度为70mm/min。得到的圆钢锭废品率为0.12％。
实施例三
采用本发明的圆钢锭模进行浇注，模体1外侧表面的横截面由20条波纹边围成，内腔11的锥度为0.4％，将6个圆钢锭模安装于底板同时浇注，先将模体1预热至50℃，浇注钢水温度为1565℃，此时，过热度为50℃，锭身的浇注线速度为100mm/min，帽口填充浇注线速度为70mm/min。得到的圆钢锭废品率为0％。
实施例四
采用本发明的圆钢锭模进行浇注，模体1外侧表面的横截面由27条波纹边围成，内腔11的锥度为0.4％，将6个圆钢锭模安装于底板同时浇注，先将模体1预热至50℃，浇注钢水温度为1565℃，此时，过热度为50℃，锭身的浇注线速度为80mm/min，帽口填充浇注线速度为35mm/min。得到的圆钢锭废品率为0.03％。

Claims (9)

1.圆钢锭模，包括模体(1)、吊耳(2)和绝热板(3)，所述模体(1)设有内腔(11)，所述吊耳(2)固定安装于模体(1)侧壁，所述绝热板(3)安装于模体(1)上口(12)的内壁上，其特征在于：所述内腔(11)横截面为圆形，所述模体(1)外侧表面的横截面呈波浪多边形。
2.如权利要求1所述的圆钢锭模，其特征在于：所述模体(1)外侧表面的横截面由大于或等于12条波浪边依次相切连接形成。
3.如权利要求2所述的圆钢锭模，其特征在于：所述波浪多边形任意两相邻波峰或波谷之间的距离相等，且相邻两波峰或波谷之间的距离为80～200mm。
4.如权利要求1所述的圆钢锭模，其特征在于：所述内腔(11)为正圆台形，且模体(1)的上口(12)内径小于下口(13)内径。
5.如权利要求4所述的圆钢锭模，其特征在于：所述内腔(11)的锥度为0～0.6％。
6.如权利要求4或5所述的圆钢锭模，其特征在于：所述模体(1)的上口(12)的壁厚小于下口(13)的壁厚，且所述上口(12)的壁厚是波浪多边形外接圆和内切圆平均值的0.08～0.12倍；下口(13)的壁厚是波浪多边形外接圆和内切圆平均值的0.10～0.14倍。
7.采用权利要求1所述圆钢锭模的圆钢锭制造方法，其特征在于：钢水过热度为40～55℃；锭身的浇注线速度为80～200mm/min；绝热板(3)处的帽口填充浇注线速度为35～90mm/min。
8.如权利要求7所述的圆钢锭制造方法，其特征在于：钢水过热度为40～50℃；锭身的浇注线速度为100～160mm/min；绝热板(3)处的帽口填充浇注线速度为45～80mm/min。
9.如权利要求7或8所述的圆钢锭制造方法，其特征在于：浇注前，模体(1)预热至40～60℃。
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