CN105903899B - 一种炼钢渣盆的铸造方法及砂箱模具组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金备件制造技术领域，具体地，本发明涉及一种炼钢渣盆的铸造方法及砂箱等生产工装的设计工艺。本发明以钢制模型的结构创新为突破口，并以此为基础设计了结构新颖的砂箱等生产工装，形成了模型与砂箱制作的设计规范。通过应用该发明，极大地降低了渣盆类铸件的“砂铁比”，避免了生产过程中铸型的反复“翻转”，占地面积小、适应性强、生产效率高，而且，产品使用寿命相对较高。

Description

一种炼钢渣盆的铸造方法及砂箱模具组件

技术领域

本发明属于冶金备件制造技术领域，具体地，本发明涉及一种炼钢渣盆的铸造方法及砂箱等生产工装的设计工艺。

背景技术

在5-20m³炼钢渣盆的制造过程中，传统的生产方式一般为渣盆敞口的顶部朝上、底部在下的铸造工艺和砂箱+模型的制造方法(如图1-4所示)，该方法砂耗高、占地面积大、生产效率低，而且，产品使用寿命不高。伴随着钢铁行业每况愈下的经营形势，各大钢厂对渣盆等消耗件采购成本的控制到了苛刻的程度，并颠覆性的提出了利用其富余钢水、在炼钢有限的现场直接浇注制造渣盆的需求。为了最大限度的适应客户的需求，我们对非铸造现场生产铸件的特点进行了认真分析研究，发明了一种经济性生产炼钢渣盆的制造工艺及方法，以此实现与用户的共赢。

发明内容

本发明针对以上问题，对非铸造现场生产铸件的特点进行了认真分析研究，发明了一种经济性生产炼钢渣盆的制造工艺及方法。

本发明的炼钢渣盆的铸造方法，包括以下步骤：

1)向含有仿形砂胎的下砂箱填砂，形成平整的下砂型；

2)将渣盆模型底朝上倒置在下砂型上，所述渣盆模型与仿形砂胎之间留有填砂空间；所述渣盆模型分内外两层，所述渣盆模型的底部内层设有内层开口，底部外层设置可拆卸的沉盖；将渣盆模型的底部外层的沉盖取下，通过渣盆模型的底部内层开口向渣盆模型与仿形砂胎之间空间填砂，填满后形成内砂型；填砂后，将位于渣盆模型的底部内层开口的顶部型砂使用平板刮平压实，然后盖上沉盖；

3)沿下砂箱向上放置中砂箱，向中砂箱外壁与渣盆模型之间空间填砂，制成中砂型；在中砂型中放入浇注系统的浇道砖；

4)沿中砂箱向上放置上砂箱，向上砂箱外壁与渣盆模型之间空间填砂，并沿上砂箱将渣盆模型底部以上全部填满砂，填完砂后，将顶部压实，制成上砂型；在上砂型中，沿中砂型内的浇道砖继续放入浇注系统的浇道砖以及浇注口；在上砂型顶部放入冒口；

5)将中砂箱与上砂箱压紧，使之联接成一个整体，然后将中砂箱与上砂箱连同内部形成的中砂型与上砂型整体吊起，取下位于渣盆模型底部外层的沉盖，取出渣盆模型，然后将中砂箱与上砂箱连同内部形成的中砂型与上砂型整体放回下砂箱上，完成合箱；

6)从浇注口注入铁水或钢水，待铁水或钢水冷却后，去除砂箱与砂型，制得炼钢渣盆。

根据本发明的铸造方法，其中，所述炼钢渣盆的两个短面外壁上对称设置一对吊轴，所述炼钢渣盆的两个长面外壁上对称设置一对吊环；或者，

所述吊轴与吊环为铸态轴和铸态环，所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊轴与吊环对应位置上设置有EPS泡沫；或者

所述吊轴与吊环为锻制轴和锻制环，所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊轴对应位置上设置有吊轴砂芯；所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊环对应位置上设置有吊环活块。

根据本发明的铸造方法，其中，步骤3)所述沿下沙箱向上放置中砂箱前将下砂型表面划松；步骤4)所述沿中砂箱向上放置上砂箱前，将中砂型表面划松。

本发明的用于炼钢渣盆铸造的砂箱模具组件，包括渣盆模型和砂箱。

其中，所述砂箱分为下砂箱3、中砂箱4和上砂箱5；所述下砂箱3的长度大于渣盆模型外层的盆口开口长度，所述下砂箱3的宽度大于渣盆模型外层的盆口开口宽度；所述下砂箱3正中设有仿形砂胎31，所述仿形砂胎31的横纵切面呈等腰梯形，其横纵切面的底边分别小于渣盆模型内层最边缘敞口的长度和宽度；所述仿形砂胎31四周设有出气孔32，仿形砂胎31内部中空并由支撑杆33支撑，所述支撑杆33上设有串气孔34；所述下砂箱3与仿形砂胎31对应的的箱体底部设有排气孔35和排气管道36；

其中，所述支撑杆33主要防止仿形砂胎31使用过程中内凹变形；串气孔34、排气孔35的作用为：有利于浇注过程中砂胎外部型砂产生的、进入钢制砂胎内部的高温气体在仿形砂胎内部各网格之间及时通过下部的排气管道36迅速排出(仿形砂胎)外部，以防止其内热的气体瞬间膨胀产生爆炸现象；排气管道36的主要作用即将仿形砂胎内的高温气体集中快速导出。

所述中砂箱沿下砂箱向上设置，所述中砂箱底部外周与下砂箱顶部外周相配合，所述中砂箱外壁按渣盆模型的外壁倾斜度由下而上向内部倾斜；

所述上砂箱沿中砂箱向上设置，所述上砂箱底部外周与中砂箱顶部外周相配合，所述上砂箱外壁按渣盆模型的外壁倾斜度由下而上向内部倾斜；所述中砂箱与上砂箱二者的总高度大于渣盆模型高度。

其中，所述渣盆模型为内外双层结构，所述渣盆模型的内层1底部设有内层开口，外层2底部设有可拆卸的沉盖21，作为优选，可以在渣盆模型的内外层底部之间设置沉盖支座22用于支撑沉盖21。进一步优选的，所述内外层之间还可以增设内部加强支撑23，使双层的渣盆模型更加牢固。所述沉盖长度B1≥内层开口长度A1+(40～60)mm，所述沉盖宽度B2≥内层开口宽度A2+(40～60)mm。

具体地，所述仿形砂胎与渣盆模型开口的位置关系以及尺寸确定如图21和图22所示，a1、b1分别表示渣盆短面敞口端和侧下部对应的“吃砂量”，a2、b2分别表示渣盆长面敞口端和侧下部对应的“吃砂量”，h表示渣盆底部对应的“吃砂量”；依据渣盆铸件的壁厚，按铸造工艺设计常规(查表)初步确定渣盆短面敞口端和侧下部对应的最小“吃砂量”(a1)、(b1)，渣盆长面敞口端和侧下部对应的最小“吃砂量”(a2)、(b2)，以及渣盆底部对应的最小“吃砂量”(h1)；然后，再考虑起出渣盆毛坯的过程中——既减少钢制仿形砂胎变形、又容易出坯的刚性“缓冲砂量厚度”(经验值约80～160mm)，从而最终确定出以上三处的“吃砂量”a1、b1、a2、b2、h，亦即a1＝(a1)+(80～160mm)、a2＝(a2)+(80～160mm)、b1＝(b1)+(80～160mm)、b2＝(b2)+(80～160mm)、h＝(h1)+(80～160mm)。

这样，通过放样与计算，即可初步确定出“钢制砂胎”小口端长面的尺寸C1和短面的尺寸C2，进而确定出仿形砂胎大口端长度和宽度以及高度方向的相关尺寸D1、D2、H)。

在下砂箱中部仿形砂胎的基本尺寸确定后，按照等比例作图与放样即可进行渣盆模型底部内外层开口尺寸的确认。

在图21和图22中，“1”线表示渣盆模型内腔型砂紧实时，紧实工具能够插实到模型内侧最底部的边界线、“3”线表示渣盆模型内腔型砂紧实时，紧实工具能够插实到仿形砂胎外侧大口端最底部的边界线，“2”线表示渣盆模型内腔型砂紧实时，紧实工具能够充分自由插实的区域线；

在图21和图22中，首先确定出“1”线，其次划出“2”线，然后在“2”线的外侧，通过模型底部内层的任意一点与仿形砂胎外侧大口端底部连线，初步划出“3”线、并进行最优化校正；

第“3”线最优化校正的原则是：在确保渣盆模型底部内层圆弧R完整的前提下，调整第“3”线靠近(或重合)模型底部内层圆弧与水平线的切点，亦即应使渣盆模型底部“开口”的长度尺寸A1和宽度尺寸A2尽量的大，以便于渣盆模型内腔型砂的自由紧实；

第“3”线最终确定后，经过作图与放样即可确定出渣盆模型底部内外层“开口”的最大长度尺寸A1、B1和宽度尺寸A2、B2。

按以上设计，渣盆模型底部的开口处若不能确保内外部圆弧R的完整性时，渣盆模型制作时应在其顶部进行“分模”(如图“分模线”所示)，此时，按上述方法确定的A1、A2、B1、B2尺寸要相应的减少，直至其开口处内外部圆弧完整为止。其中，分模线位置确定的原则是：在确保渣盆模型“分模面处”内外部圆弧完整的情况下，分模线尽量向小口端靠近，以便于最后得以采用手工方式完成圆弧R处的型砂紧实。

渣盆模型底部设计沉盖的目的，主要是内部型腔砂型制作完毕后，形成完整的渣盆外部模型；沉盖的设计要领，一是与底部开口的周边间隙要小，二是其上吊装钩尽量选在渣盆的冒口位置。

根据本发明的砂箱模具组件，其中优选地，所述渣盆模型与仿形砂胎均为钢铁制成。

渣盆分型面位置仍然选择为渣盆敞口的顶部，但浇注位置为渣盆敞口的顶部朝下、底部在上的新型铸造工艺；通过在钢制模型底部设计“开口与沉盖”，在下砂型上辅以仿形“钢制砂胎”等，完成渣盆的经济性制造。

该发明以钢制模型的结构创新为突破口，并以此为基础设计了结构新颖的砂箱等生产工装，形成了模型与砂箱制作的设计规范。通过应用该发明，极大地降低了渣盆类铸件的“砂铁比”，避免了生产过程中铸型的反复“翻转”，占地面积小、适应性强、生产效率高，而且，产品使用寿命相对较高。

附图说明

图1是渣盆结构示意图(主视图)。

图2是渣盆结构示意图(左视图)。

图3是现有的渣盆铸造工艺示意图(主视图)。

图4是现有的渣盆铸造工艺示意图(左视图)。

图5是本发明的渣盆铸造工艺示意图(锻制轴环)(主视图)。

图6是本发明的渣盆铸造工艺示意图(锻制轴环)(左视图)。

图7是本发明的渣盆铸造工艺示意图(铸态轴环)(主视图)。

图8是本发明的渣盆铸造工艺示意图(铸态轴环)(左视图)。

图9是本发明的渣盆模具结构示意图(主视图)。

图10是本发明的渣盆模具结构示意图(左视图)。

图11是本发明的渣盆内腔“内部型砂”成型示意图(主视图)。

图12是本发明的渣盆内腔“内部型砂”成型示意图(左视图)。

图13是本发明的渣盆外部“内部型砂”成型示意图(主视图)。

图14是本发明的渣盆外部“内部型砂”成型示意图(左视图)。

图15是本发明的渣盆合箱铸型与浇注示意图(主视图)。

图16是本发明的渣盆合箱铸型与浇注示意图(左视图)。

图17是本发明的渣盆模具的开口结构示意图(主视图)。

图18是本发明的渣盆模具的开口结构示意图(左视图)。

图19是本发明的下砂箱示意图(主视图)。

图20是本发明的下砂箱示意图(左视图)。

图21是本发明的渣盆模具与下砂箱的合体位置示意图(主视图)。

图22是本发明的渣盆模具与下砂箱的合体位置示意图(左视图)。

附图标记

1、内层 2、外层 3、下砂箱 4、中砂箱

5、上砂箱 21、沉盖 22、沉盖支座 23、内部加强支撑

31、仿形砂胎 32、出气孔 33、支撑杆 34、串气孔

35、排气孔 36、排气管道

具体实施方式

下面以具体实施方式来对本发明进行详细描述：

如图5-8、11-16所示，本发明的炼钢渣盆的铸造方法，包括以下步骤：

1)向含有仿形砂胎的下砂箱填砂，形成平整的下砂型；

2)将渣盆模型底朝上倒置在下砂型上，所述渣盆模型与仿形砂胎之间留有填砂空间；所述渣盆模型分内外两层，所述渣盆模型的底部内层设有内层开口，底部外层设置可拆卸的沉盖；将渣盆模型的底部外层的沉盖取下，通过渣盆模型的底部内层开口向渣盆模型与仿形砂胎之间空间填砂，填满后形成内砂型；填砂后，将位于渣盆模型的底部内层开口的顶部型砂使用平板刮平压实，然后盖上沉盖；

3)沿下砂箱向上放置中砂箱，向中砂箱外壁与渣盆模型之间空间填砂，制成中砂型；在中砂型中放入浇注系统的浇道砖；

4)沿中砂箱向上放置上砂箱，向上砂箱外壁与渣盆模型之间空间填砂，并沿上砂箱将渣盆模型底部以上全部填满砂，填完砂后，将顶部压实，制成上砂型；在上砂型中，沿中砂型内的浇道砖继续放入浇注系统的浇道砖以及浇注口；在上砂型顶部放入冒口；

5)将中砂箱与上砂箱压紧，使之联接成一个整体，然后将中砂箱与上砂箱连同内部形成的中砂型与上砂型整体吊起，取下位于渣盆模型底部外层的沉盖，取出渣盆模型，然后将中砂箱与上砂箱连同内部形成的中砂型与上砂型整体放回下砂箱上，完成合箱；

6)从浇注口注入铁水或钢水，待铁水或钢水冷却后，去除砂箱与砂型，制得炼钢渣盆。

其中，所述炼钢渣盆的两个短面外壁上对称设置一对吊轴，所述炼钢渣盆的两个长面外壁上对称设置一对吊环；，

如图7、8所示，所述吊轴与吊环为铸态轴和铸态环，所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊轴与吊环对应位置上设置有EPS泡沫；或者

如图5、6所示，所述吊轴与吊环为锻制轴和锻制环，所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊轴对应位置上设置有吊轴砂芯；所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊环对应位置上设置有吊环活块。

其中，步骤3)所述沿下沙箱向上放置中砂箱前将下砂型表面划松；步骤4)所述沿中砂箱向上放置上砂箱前，将中砂型表面划松。

本发明的用于炼钢渣盆铸造的砂箱模具组件，包括渣盆模型和砂箱。

其中，如图11-16所示，所述砂箱分为下砂箱3、中砂箱4和上砂箱5；所述下砂箱3的长度大于渣盆模型外层的盆口开口长度，所述下砂箱3的宽度大于渣盆模型外层的盆口开口宽度；如图19、20所示，所述下砂箱3正中设有仿形砂胎31，所述仿形砂胎31的横纵切面呈等腰梯形，其横纵切面的底边分别小于渣盆模型内层最边缘敞口的长度和宽度；所述仿形砂胎31四周设有出气孔32，仿形砂胎31内部中空并由支撑杆33支撑，所述支撑杆33上设有串气孔34；所述下砂箱3与仿形砂胎31对应的的箱体底部设有排气孔35和排气管道36；

所述中砂箱沿下砂箱向上设置，所述中砂箱底部外周与下砂箱顶部外周相配合，所述中砂箱外壁按渣盆模型的外壁倾斜度由下而上向内部倾斜；

所述上砂箱沿中砂箱向上设置，所述上砂箱底部外周与中砂箱顶部外周相配合，所述上砂箱外壁按渣盆模型的外壁倾斜度由下而上向内部倾斜；所述中砂箱与上砂箱二者的总高度大于渣盆模型高度。

其中，如图9、10、17、18所示，所述渣盆模型为内外双层结构，所述渣盆模型的内层1底部设有内层开口，外层2底部设有可拆卸的沉盖21，作为优选，可以在渣盆模型的内外层底部之间设置沉盖支座22用于支撑沉盖21。进一步优选的，所述内外层之间还可以增设内部加强支撑23，使双层的渣盆模型更加牢固。所述沉盖长度B1≥内层开口长度A1+(40～60)mm，所述沉盖宽度B2≥内层开口宽度A2+(40～60)mm。

当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种炼钢渣盆的铸造方法，包括以下步骤：

1)向含有仿形砂胎的下砂箱填砂，形成平整的下砂型；

2)将渣盆模型底朝上倒置在下砂型上，所述渣盆模型与仿形砂胎之间留有填砂空间；所述渣盆模型分内外两层，所述渣盆模型的底部内层设有内层开口，底部外层设置可拆卸的沉盖；将渣盆模型的底部外层的沉盖取下，通过渣盆模型的底部内层开口向渣盆模型与仿形砂胎之间空间填砂，填满后形成内砂型；填砂后，将位于渣盆模型的底部内层开口的顶部型砂使用平板刮平压实，然后盖上沉盖；

3)沿下砂箱向上放置中砂箱，向中砂箱外壁与渣盆模型之间空间填砂，制成中砂型；在中砂型中放入浇注系统的浇道砖；

4)沿中砂箱向上放置上砂箱，向上砂箱外壁与渣盆模型之间空间填砂，并沿上砂箱将渣盆模型底部以上全部填满砂，填完砂后，将顶部压实，制成上砂型；在上砂型中，沿中砂型内的浇道砖继续放入浇注系统的浇道砖以及浇注口；在上砂型顶部放入冒口；

5)将中砂箱与上砂箱压紧，使之联接成一个整体，然后将中砂箱与上砂箱连同内部形成的中砂型与上砂型整体吊起，取下位于渣盆模型底部外层的沉盖，取出渣盆模型，然后将中砂箱与上砂箱连同内部形成的中砂型与上砂型整体放回下砂箱上，完成合箱；

6)从浇注口注入铁水或钢水，待铁水或钢水冷却后，去除砂箱与砂型，制得炼钢渣盆。

2.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，所述炼钢渣盆的两个短面外壁上对称设置一对吊轴，所述炼钢渣盆的两个长面外壁上对称设置一对吊环；

所述吊轴与吊环为铸态轴和铸态环，所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊轴与吊环对应位置上设置有EPS泡沫；或者，

所述吊轴与吊环为锻制轴和锻制环，所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊轴对应位置上设置有吊轴砂芯；所述渣盆模型外层外壁与炼钢渣盆的吊环对应位置上设置有吊环活块。

3.根据权利要求1或2所述的铸造方法，其特征在于，步骤3)所述沿下沙箱向上放置中砂箱前将下砂型表面划松；步骤4)所述沿中砂箱向上放置上砂箱前，将中砂型表面划松。

4.一种用于炼钢渣盆铸造的砂箱模具组件，包括渣盆模型和砂箱，其特征在于，所述渣盆模型为内外双层结构，所述渣盆模型的内层(1)底部设有内层开口，外层(2)底部设有可拆卸的沉盖(21)，所述沉盖长度B1≥内层开口长度A1+(40～60)mm，所述沉盖宽度B2≥内层开口宽度A2+(40～60)mm；

所述砂箱分为下砂箱(3)、中砂箱(4)和上砂箱(5)；所述下砂箱(3)的长度大于渣盆模型外层的盆口开口长度，所述下砂箱(3)的宽度大于渣盆模型外层的盆口开口宽度；所述下砂箱(3)正中设有仿形砂胎(31)，所述仿形砂胎(31)的横纵切面呈等腰梯形，其横纵切面的底边分别小于渣盆模型内层最边缘敞口的长度和宽度；所述仿形砂胎(31)四周设有出气孔(32)，仿形砂胎(31)内部中空并由支撑杆(33)支撑，所述支撑杆(33)上设有串气孔(34)；所述下砂箱(3)与仿形砂胎(31)对应的箱体底部设有排气孔(35)和排气管道(36)；

所述中砂箱沿下砂箱向上设置，所述中砂箱底部外周与下砂箱顶部外周相配合，所述中砂箱外壁按渣盆模型的外壁倾斜度由下而上向内部倾斜；

所述上砂箱沿中砂箱向上设置，所述上砂箱底部外周与中砂箱顶部外周相配合，所述上砂箱外壁按渣盆模型的外壁倾斜度由下而上向内部倾斜；所述中砂箱与上砂箱二者的总高度大于渣盆模型高度。

5.根据权利要求4所述的砂箱模具组件，其特征在于，所述渣盆模型与仿形砂胎均为钢铁制成。