CN105964956B - 一种钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，本方法采用真空感应炉浇铸系统实现，包括在浇铸车上设置好多个钢锭模并使其和炉体的浇铸嘴对准的步骤，包括投入原料进炉体并抽真空后进行冶炼的步骤，还包括冶炼后控制炉体翻转使得金属液倒入钢锭模进行浇铸的步骤，其特征在于，设置钢锭模时将各钢锭模底部连通设置，使得浇铸时一次翻转炉体将金属液倒入一个钢锭模内，即同步完成各钢锭模浇铸。本发明具有实施简单，浇铸方便，浇铸效率高，浇铸钢锭质量和质量一致性好，空间利用率更高且提高了钢锭一次性可浇铸数量，提高了生产效率等优点。

Description

一种钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法

技术领域

本发明涉及冶金装备技术领域， 具体涉及一种真空感应炉浇铸方法。

背景技术

真空感应炉主要用于真空或保护气氛条件下对金属材料的熔炼处理。现有的钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，主要包括和抽真空装置系统相连接且能够抽真空的壳体，设置于壳体内的炉体支架，可竖向翻转地安装在炉体支架上的炉体，以及设置于炉体支架和炉体之间的炉体翻转控制机构，炉体上端翻转方向的一侧设置有浇铸嘴，浇铸嘴外侧的壳体内还设置有浇铸车和浇筑车控制机构，浇铸车上设置钢锭模。

这种现有技术的钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法是采用上铸法浇铸，在浇筑多个钢锭模时依次浇铸，即先控制浇铸嘴和一个钢锭模对准，冶炼完毕后通过控制炉体翻转控制机构带动炉体翻转进行浇铸，一个钢锭模浇铸完毕后，控制浇铸车移动至下一个钢锭模和浇铸嘴对准的位置再进行浇铸。这种浇铸方法的欠缺在于：当真空冶炼需要浇铸的钢锭模超过一支时，操作人员只能够通过控制系统不断地控制钢锭模与浇铸口进行工位定位，控制钢锭模一支一支地重复完成浇铸工作，但由于真空感应炉浇铸时是在密封真空环境下或护气氛条件下进行的，操作人员只能通过壳体上方的观察窗不断调整模具与浇铸口来定位，且浇铸时环境温度较高，真空炉内会产生大量的烟尘，干扰操作人员视线，对浇铸的准确性有很大的影响。当浇铸过程需要气体保护时，该法更难实现重复准确定位浇铸，有时操作不当甚至发生钢水外溢，损坏设备事故。同时，现有的这种浇铸方式操作耗时长，效率低下。受制于现有浇铸技术和真空室空间利用率不高，(现有技术两只钢锭模在浇铸车上直线平行布置），浇铸多个钢锭模时浇铸小车需要来回移动，现有钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法往往只能完成在两只钢锭模浇铸工作。当要求浇铸钢锭模数量较多时，由于该钢锭模在浇铸车上布置和浇铸时必要的移动距离则很大，如不加大现有真空设备室内空间则难以满足生产所需，如加大真空室则必然导致生产能耗显著增加。同时为控制多钢锭模浇时铸车和钢模移动平稳，在行走控制上较为复杂。由于炉体钢包及包体的重量大，使用上述方法移动时，所需的驱动力大，一动一停的运动方式不易实现平稳，且设备的控制和平衡系统必然更加复杂，如需要满足多种规格钢锭模浇铸时，现有真空浇铸系统更无法完成生产要求。且如使用现有技术浇铸的次数和中间间隔时间越长，这势必会导致生产周期变长，钢锭在成分、表面质量和缩孔等方面，容易产生在质量上的差异与波动。在铸锭质量方面难以做到统一，这种质量上的差异与波动又会引起最终产品质量上的差异与波动，较低浇铸质量。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种实施简单，浇铸方便，浇铸效率高，浇铸钢锭质量好，空间利用率更高以提高一次性可浇铸数量的钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，本方法采用真空感应炉浇铸系统实现，包括在浇铸车上设置好多个钢锭模并使其和炉体的浇铸嘴对准的步骤，包括投入原料进炉体并抽真空后进行冶炼的步骤，还包括冶炼后控制炉体翻转使得金属液倒入钢锭模进行浇铸的步骤，其特征在于，设置钢锭模时将各钢锭模底部连通设置，使得浇铸时一次翻转炉体将金属液倒入一个钢锭模内，即同步完成各钢锭模浇铸。

这样，只需一次控制炉体翻转即可实现各钢锭模同步浇铸，极大地提高了浇铸效率和质量一致性。

本方法优选采用以下的真空感应炉浇铸系统实现，所述真空感应炉浇铸系统，包括和抽真空装置系统相连接且能够抽真空的壳体，设置于壳体内的炉体支架，可竖向翻转地安装在炉体支架上的炉体，以及设置于炉体支架和炉体之间的炉体翻转控制机构，炉体上端翻转方向的一侧设置有浇铸嘴，浇铸嘴外侧的壳体内还设置有浇铸车和浇筑车控制机构，浇铸车上设置多个钢锭模，炉体上端设置有观察窗；其特征在于，还设置有浇铸导流结构，所述浇铸导流结构包括一个固定于浇铸车的导流箱，导流箱上端开口且正对设置于炉体的浇铸嘴外侧，浇铸导流结构还包括形成于浇铸车上的导流通道，导流通道连通设置于导流箱下端底部和各钢锭模内腔之间。

这样，冶炼前可以事先布置好位置使得浇铸嘴和导流箱位置对准，使得当冶炼完毕后浇铸时，只需要控制一次性翻转炉体浇铸，金属液从导流箱浇铸进入，然后能够依靠设置的导流通道浇铸进入到各个钢锭模内腔中，这样就无需移动浇铸车逐一进行浇铸，节省了重复浇铸和对准的步骤，极大地提高了浇铸效率，避免了中间移动控制操作可能导致的失误和重复浇铸难以观察对准导致浇偏的风险。同时这种浇铸方式能够尽量使得各钢锭模内的金属液浇铸进入和凝固保持同步，利于保持浇铸得到的各钢锭质量的一致性和稳定性。另外，这种方式还极大地节省了壳体内需要移动浇铸车所需的空间位置，使其可以布置更多的钢锭模一次性完成浇铸，提高了空间利用率，提高了钢锭模一次性可浇铸数量。

作为优化，所述浇铸车上表面设置有耐火材料层，钢锭模固定设置于耐火材料层上，耐火材料层内部形成有导流通道和各钢锭模内腔底部连通，导流箱固定设置于中间的钢锭模上端口，导流箱下部通过导流管连接至中间的钢锭模进而通过导流通道和其余钢锭模连通。

这样，在浇铸车上表面设置耐火材料层构成导流通道和各钢锭模内腔底部连通；浇铸时金属液进入到中间的钢锭模内，再通过导流通道可以均衡地从下方进入到其余各钢锭模内，这样，保证了两侧的各钢锭模内浇铸进程的一致性，提高浇铸质量。同时从底部浇铸的方式，使得两侧的钢锭模中金属液浇铸时是从底部往上流动；先进入钢锭模中的金属液从下往上流动的过程中更多的实现热量传递到钢锭模而被冷却，使其和浇铸冷却过程中钢锭模内整体热量呈向上抬升的这种趋势相互平衡，使得浇铸完毕后，钢锭模内上下各个部分的降温冷却一致性和均匀性更好，减少由于冷却降温不均匀带来的钢锭质量差异和波动。而普通的从上往下浇铸的方式，由于浇铸后金属液整体热量往上传递移动，同时钢锭模下方和浇铸车接触冷却较快，会导致钢锭下端先行冷却，冷却同步性差会导致影响浇铸质量。

作为优化，中间的钢锭模内腔直径小于两侧的钢锭模内腔直径。

这样，中间的钢锭模作为浇铸通道，浇铸过程中会被经过的金属液加温至较高温度，具有较好的自保温效果，故选用直径较小的钢锭模置于中间位置，使其浇铸完毕后各个钢锭模的整体冷却速率更加均衡一致，提高各钢锭质量的稳定性和一致性。

作为优化，浇铸车为绕炉体外周布置的弧形结构，浇铸车上的钢锭模绕炉体轴心弧形布置。

这样，浇铸车为绕炉体布置的弧形结构，和现有的直线型结构相比，能够更加充分地利用壳体内部空间，提高空间利用率，使其有限的空间能够浇铸更多的钢锭，提高浇铸效率。

作为优化，浇铸车控制机构，包括一对绕炉体轴心弧形布置的弧形导轨，浇铸车下方四端通过万向轮配合在弧形导轨上，浇铸车控制机构还包括一个浇铸车控制用液压缸，浇铸车控制用液压缸水平设置且缸体后端铰接安装在壳体上，缸体伸缩臂前端铰接安装在浇铸车上使得能够通过缸体伸缩臂的伸缩控制浇铸车沿弧形导轨移动。

这样，浇铸车配合在弧形导轨上实现沿弧形的调整移动，更好地利用壳体内部空间。同时依靠浇铸车控制用液压缸两端的铰接设置，可以靠液压缸的直线伸缩实现对浇铸车位置沿弧形方向移动的调整，结构简单巧妙且反应快捷可靠，利于对浇铸车的调整控制以实现浇铸的对准。

作为优化，还包括对准检测机构，对准检测检测机构包括设置在导流箱上面对炉体一侧的感应探头以及设置在炉体外表面正对感应探头凸起的感应凸起，所述炉体的浇铸嘴和导流箱处于正对位置时，感应凸起落入到感应探头的感应范围内，感应探头和检测信号灯相连。

这样，在冶炼前实现浇铸嘴和导流箱的对准时，依靠感应探头自动检测实现方便提高对准的可靠性。同时感应探头和检测信号灯相连并在感应到感应凸起时控制检测信号灯接通发亮。这样当炉体冶炼过程中如果位置发生偏差后，会导致感应凸起偏出感应探头的感应范围，此时检测信号灯熄灭，可以提醒工作人员位置产生偏差，浇铸时需要重新调整对准，保证浇铸的可靠性。

进一步地感应探头为水平并列设置的两个，两个感应探头具有一个交叉的感应范围，且使得浇铸嘴和导流箱处于正对位置时，感应凸起落入到该交叉的感应范围内，两个感应探头各自和一个检测信号灯相连。

这样，当两个检测信号灯均点亮时，表明已经对准，可以随时浇铸，当冶炼过程中，任一检测信号灯先行熄灭时，可以快捷准确地判断出产生偏差的方向，利于在浇铸前通过控制液压缸的伸出或缩回来重新调节对准。无需人工观察判断，极大地提高了偏差后重新对准的快捷性和可靠性。

作为优化，各钢锭模上端还设置有保温罩。

这样，保温罩可以在钢锭降温冷凝过程中，保证其上表面的温度不会冷却过快，这样，钢锭上端靠保温罩保温，下端能够靠导流通道的余温保温，故上下两端端部位置均具有较好的保温措施，极大地提高了钢锭内部各处的冷却同步性，更好地减少钢锭质量上的差异与波动，同进使钢锭结晶组织得到有效改善，钢锭偏析降低，提高钢锭质量和质量一致性。

综上所述，本发明具有实施简单，浇铸方便，浇铸效率高，浇铸钢锭质量和质量一致性好，空间利用率更高且提高了钢锭一次性可浇铸数量，提高了生产效率等优点。

附图说明

图1为本发明实施时采用的真空感应炉浇铸系统的结构示意图。

图2为图1中单独炉体和浇铸车部分俯视方向的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

一种钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，本方法采用真空感应炉浇铸系统实现，包括在浇铸车上设置好多个钢锭模并使其和炉体的浇铸嘴对准的步骤，包括投入原料进炉体并抽真空后进行冶炼的步骤，还包括冶炼后控制炉体翻转使得金属液倒入钢锭模进行浇铸的步骤，其特点在于，设置钢锭模时将各钢锭模底部连通设置，使得浇铸时一次翻转炉体将金属液倒入一个钢锭模内，即同步完成各钢锭模浇铸。

具体地说，实施时：采用了如图1-2所示的真空感应炉浇铸系统实现本发明方法，该系统包括和抽真空装置系统相连接且能够抽真空的壳体1，设置于壳体1内的炉体支架2，可竖向翻转地安装在炉体支架2上的炉体3，以及设置于炉体支架2和炉体3之间的炉体翻转控制机构，炉体3上端翻转方向的一侧设置有浇铸嘴4，浇铸嘴4外侧的壳体内还设置有浇铸车5和浇筑车控制机构，浇铸车5上设置多个钢锭模6，炉体3上端设置有观察窗7；还设置有浇铸导流结构，所述浇铸导流结构包括一个固定于浇铸车的导流箱8，导流箱8上端开口且正对设置于炉体的浇铸嘴4外侧，浇铸导流结构还包括形成于浇铸车上的导流通道9，导流通道9连通设置于导流箱下端底部和各钢锭模内腔之间。

这样，冶炼前可以事先布置好位置使得浇铸嘴和导流箱位置对准，使得当冶炼完毕后浇铸时，只需要控制一次性翻转炉体浇铸，金属液从导流箱浇铸进入，然后能够依靠设置的导流通道浇铸进入到各个钢锭模内腔中，这样就无需移动浇铸车逐一进行浇铸，节省了重复浇铸和对准的步骤，极大地提高了浇铸效率，避免了中间移动控制操作可能导致的失误和重复浇铸难以观察对准导致浇偏的风险。同时这种浇铸方式能够尽量使得各钢锭模内的金属液浇铸进入和凝固保持同步，利于保持浇铸得到的各钢锭质量的一致性和稳定性。另外，这种方式还极大地节省了壳体内需要移动浇铸车所需的空间位置，使其可以布置更多的钢锭模一次性完成浇铸，提高了空间利用率，提高了钢锭模一次性可浇铸数量。

其中，所述浇铸车上表面设置有耐火材料层，钢锭模6固定设置于耐火材料层上，耐火材料层内部形成有导流通道9和各钢锭模6内腔底部连通，导流箱8固定设置于中间的钢锭模上端口，导流箱8下部通过导流管10连接至中间的钢锭模进而通过导流通道9和其余钢锭模连通。

这样，在浇铸车上表面设置耐火材料层构成导流通道和各钢锭模内腔底部连通；浇铸时金属液进入到中间的钢锭模内，再通过导流通道可以均衡地从下方进入到其余各钢锭模内，这样，保证了两侧的各钢锭模内浇铸进程的一致性，提高浇铸质量。同时从底部浇铸的方式，使得两侧的钢锭模中金属液浇铸时是从底部往上流动；先进入钢锭模中的金属液从下往上流动的过程中更多的实现热量传递到钢锭模而被冷却，使其和浇铸冷却过程中钢锭模内整体热量呈向上抬升的这种趋势相互平衡，使得浇铸完毕后，钢锭模内上下各个部分的降温冷却一致性和均匀性更好，减少由于冷却降温不均匀带来的钢锭质量差异和波动。而普通的从上往下浇铸的方式，由于浇铸后金属液整体热量往上传递移动，同时钢锭模下方和浇铸车接触冷却较快，会导致钢锭下端先行冷却，冷却同步性差会导致影响浇铸质量。

其中，中间的钢锭模内腔直径小于两侧的钢锭模内腔直径。

这样，中间的钢锭模作为浇铸通道，浇铸过程中会被经过的金属液加温至较高温度，具有较好的自保温效果，故选用直径较小的钢锭模置于中间位置，使其浇铸完毕后各个钢锭模的整体冷却速率更加均衡一致，提高各钢锭质量的稳定性和一致性。

其中，浇铸车5为绕炉体外周布置的弧形结构，浇铸车5上的钢锭模6绕炉体轴心弧形布置。

这样，浇铸车为绕炉体布置的弧形结构，和现有的直线型结构相比，能够更加充分地利用壳体内部空间，提高空间利用率，使其有限的空间能够浇铸更多的钢锭，提高浇铸效率。

其中，浇铸车控制机构，包括一对绕炉体轴心弧形布置的弧形导轨15，浇铸车2下方四端通过万向轮11配合在弧形导轨15上，浇铸车控制机构还包括一个浇铸车控制用液压缸12，浇铸车控制用液压缸12水平设置且缸体后端铰接安装在壳体上，缸体伸缩臂前端铰接安装在浇铸车5上使得能够通过缸体伸缩臂的伸缩控制浇铸车沿弧形导轨移动。

这样，浇铸车配合在弧形导轨上实现沿弧形的调整移动，更好地利用壳体内部空间。同时依靠浇铸车控制用液压缸两端的铰接设置，可以靠液压缸的直线伸缩实现对浇铸车位置沿弧形方向移动的调整，结构简单巧妙且反应快捷可靠，利于对浇铸车的调整控制以实现浇铸的对准。

其中，还包括对准检测机构，对准检测检测机构包括设置在导流箱8上面对炉体一侧的感应探头13以及设置在炉体外表面正对感应探头凸起的感应凸起，所述炉体的浇铸嘴4和导流箱8处于正对位置时，感应凸起落入到感应探头13的感应范围内，感应探头和检测信号灯相连。

这样，在冶炼前实现浇铸嘴和导流箱的对准时，依靠感应探头自动检测实现方便提高对准的可靠性。同时感应探头和检测信号灯相连并在感应到感应凸起时控制检测信号灯接通发亮。这样当炉体冶炼过程中如果位置发生偏差后，会导致感应凸起偏出感应探头的感应范围，此时检测信号灯熄灭，可以提醒工作人员位置产生偏差，浇铸时需要重新调整对准，保证浇铸的可靠性。

实施时，还可以进一步地感应探头13为水平并列设置的两个，两个感应探头具有一个交叉的感应范围，且使得浇铸嘴和导流箱处于正对位置时，感应凸起落入到该交叉的感应范围内，两个感应探头各自和一个检测信号灯相连。

这样，当两个检测信号灯均点亮时，表明已经对准，可以随时浇铸，当冶炼过程中，任一检测信号灯先行熄灭时，可以快捷准确地判断出产生偏差的方向，利于在浇铸前通过控制液压缸的伸出或缩回来重新调节对准。无需人工观察判断，极大地提高了偏差后重新对准的快捷性和可靠性。极大地降低了依靠人工通过观察窗观察判断会被真空炉内的恶劣环境带来的不利影响。

实施时，各钢锭模上端还设置有保温罩14。

这样，保温罩可以在钢锭降温冷凝过程中，保证其上表面的温度不会冷却过快，这样，钢锭上端靠保温罩保温，下端能够靠导流通道的余温保温，故上下两端端部位置在冷却凝固过程中均具有较好的保温措施，极大地提高了钢锭内部各处的冷却同步性，更好地减少钢锭质量上的差异与波动，同进使钢锭结晶组织得到有效改善，钢锭偏析降低，提高钢锭质量和质量一致性。

故上述系统能够在不加大现有真空感应炉室内空间的基础上，通过浇铸车系统上弧形钢锭模布局等优化真空感应炉室内空间利用率，并采用的底浇结构，简化浇铸时的定位工作，提高了浇铸装置的工作效率，提高了浇铸装置运行的稳定性和可靠性。系统可同时完成单规格也可多种规格钢锭模，减少钢锭质量上的差异与波动，同进使钢锭结晶组织得到有效改善，钢锭偏析降低。同时能够通过简单控制快速完成整个浇铸过程，与现有技术相比，优化提高了浇铸装置运行的稳定性和可靠性，拓展了其使用功能，提高了浇铸装置的工作效率，节能环保，结构简单，便于生产和安装。

Claims (5)

1.一种钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，本方法采用真空感应炉浇铸系统实现，包括在浇铸车上设置好多个钢锭模并使其和炉体的浇铸嘴对准的步骤，包括投入原料进炉体并抽真空后进行冶炼的步骤，还包括冶炼后控制炉体翻转使得金属液倒入钢锭模进行浇铸的步骤，其特征在于，设置钢锭模时将各钢锭模底部连通设置，使得浇铸时一次翻转炉体将金属液倒入一个钢锭模内，即同步完成各钢锭模浇铸；

本方法采用以下的真空感应炉浇铸系统实现，所述真空感应炉浇铸系统包括和抽真空装置系统相连接且能够抽真空的壳体，设置于壳体内的炉体支架，可竖向翻转地安装在炉体支架上的炉体，以及设置于炉体支架和炉体之间的炉体翻转控制机构，炉体上端翻转方向的一侧设置有浇铸嘴，浇铸嘴外侧的壳体内还设置有浇铸车和浇铸车控制机构，浇铸车上设置多个钢锭模，炉体上端设置有观察窗；其特征在于，还设置有浇铸导流结构，所述浇铸导流结构包括一个固定于浇铸车的导流箱，导流箱上端开口且正对设置于炉体的浇铸嘴外侧，浇铸导流结构还包括形成于浇铸车上的导流通道，导流通道连通设置于导流箱下端底部和各钢锭模内腔之间；

所述浇铸车上表面设置有耐火材料层，钢锭模固定设置于耐火材料层上，耐火材料层内部形成有导流通道和各钢锭模内腔底部连通，导流箱固定设置于中间的钢锭模上端口，导流箱下部通过导流管连接至中间的钢锭模进而通过导流通道和其余钢锭模连通；

中间的钢锭模内腔直径小于两侧的钢锭模内腔直径使其浇铸完毕后各个钢锭模的整体冷却速率均衡一致。

2.如权利要求1所述的钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，其特征在于，浇铸车为绕炉体外周布置的弧形结构，浇铸车上的钢锭模绕炉体轴心弧形布置。

3.如权利要求1所述的钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，其特征在于，浇铸车控制机构，包括一对绕炉体轴心弧形布置的弧形导轨，浇铸车下方四端通过万向轮配合在弧形导轨上，浇铸车控制机构还包括一个浇铸车控制用液压缸，浇铸车控制用液压缸水平设置且缸体后端铰接安装在壳体上，缸体伸缩臂前端铰接安装在浇铸车上使得能够通过缸体伸缩臂的伸缩控制浇铸车沿弧形导轨移动。

4.如权利要求1所述的钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，其特征在于，所述真空感应炉浇铸系统还包括对准检测机构，对准检测检测机构包括设置在导流箱上面对炉体一侧的感应探头以及设置在炉体外表面正对感应探头凸起的感应凸起，所述炉体的浇铸嘴和导流箱处于正对位置时，感应凸起落入到感应探头的感应范围内，感应探头和检测信号灯相连。

5.如权利要求1所述的钢锭真空感应炉冶炼浇铸方法，其特征在于，各钢锭模上端还设置有保温罩。