CN108145099B - 一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法及装置,所述方法包括下列步骤:准备原料、安装芯坯、浇注钢液、预热芯坯、旋转插入芯坯等步骤;所述装置包括锭模、帽口、升降机构、摆动机构、芯坯旋转升降机构和保护气氛罩;本发明在钢液注入锭模后,将金属芯坯预热后旋转插入钢液,可以获得内部组织超细化、超均匀、超致密的各种大型钢锭。
Description
技术领域
本发明涉及金属铸锭生产技术领域,尤其涉及一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法及装置。
背景技术
目前,模铸仍然是生产钢锭的一种重要方法,特别是在生产小批量大断面钢锭时,具有不可替代的作用,可以提高成品的压缩比,得到内部组织更加细密均匀的产品。然而,随着锭型尺寸的增加,凝固速度迅速下降,由此带来一系列的质量问题,如偏析加剧、疏松及缩孔增加、非金属夹杂物增多、柱状晶发达、等轴晶粗大等,导致钢锭的内部质量大幅度下降。
为了提高模铸钢锭的内部质量,根据钢锭的凝固特点,人们开发了多种提高钢锭内部质量的方法:
专利文献CN103212674和CN201157895公开了一种在铸模底部和侧壁通水强制冷却铸锭的技术,通过这种铸模强制冷却技术可以生产出单重更大的钢锭,但该方法只适合中小锭型,钢锭尺寸增大时,水冷锭模效果明显减弱。
专利文献CN200910010862公开了一种多包合浇抑制大型钢锭偏析的方法,该方法采用多个浇包梯次浇注,不同浇包内钢水的碳含量根据偏析的规律逐渐降低,不同浇包的浇注时间间隔逐渐增长,在一定程度上减轻了大型钢锭的偏析,但该方法在控制钢锭晶粒度及疏松缩孔方面作用不大,而且工艺参数控制难度大。
专利文献CN101927336公开了一种以连铸坯为结晶器模腔进行复合铸造特厚板坯的方法,这种特厚板坯由2块或2块以上的连铸坯组成结晶器,并在其间浇注钢水凝固复合而成,该方法存在的明显缺点是板坯与凝固组织之间的界面容易氧化、分离,导致复合失效。
专利文献CN101406937和CN101279359公开了一种在铸模中心加装低温芯棒生产低偏析大型空心钢锭的制造方法,该方法通过在钢锭型腔中预先布置一圈或几圈低温钢棒增加钢锭冷却凝固速度,获得成分比较均匀、组织比较细小的低偏析大型钢锭。但该方法中棒料与锭重比例需要控制在0.8%~3%范围之内,冷却效果不佳,而且棒料预热温度较低时,钢液与棒料结合界面易产生孔隙。
专利文献201510835843.8、201510138188.0、201410742466.9和2014104875430都公开了一种在铸模内设置钢芯进行复合浇铸大型合金钢锭的方法,由于浇注前在铸模内预置一块或多块低温的钢芯,故可以从熔体内部强化熔体的冷却,从而提高熔体的凝固速度,细化铸态内部组织。但这些方法中,由于钢芯表面吸附大量气体,当钢芯预热温度不高,静止不动,钢液围绕其凝固时,钢液与钢芯之间的界面会形成气孔、夹渣等缺陷,因此容易造成复合界面质量缺陷。此外,在铸模内布料时,工艺操作比较繁琐,注入锭模的钢液也容易冲倒钢芯,影响复合质量。
专利文献201710545204.7公布了一种双向冷却动态浇注复合铸锭的方法,该方法在锭模内预置转动的芯坯,实现了内外同时冷却熔体的同时,消除了芯坯与钢液之间的缺陷,但仍然存在工艺操作不便,不能制备空心芯坯等问题。
发明内容
本发明提供了一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法及装置,在钢液注入锭模后,将金属芯坯预热后旋转插入钢液,可以获得内部组织超细化、超均匀、超致密的各种大型钢锭。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法,该方法包括以下步骤:
a.准备原料:以轧制或锻造的钢坯作为待复合的芯坯,将芯坯头部和尾部加工成锥形,尾部连接一根转杆;去除芯坯表面的氧化铁皮,清洗干净之后烘干;
b.安装芯坯:将芯坯的头部一端朝下,转杆一端朝上,穿过保护气氛罩固定在传动装置上,传动装置设于锭模一侧,由升降机构、摆动机构及芯坯旋转升降机构组成,其中升降机构用于带动芯坯和保护气氛罩整体升降移动,摆动机构用于带动芯坯及保护气氛罩整体水平转动,芯坯旋转升降机构用于通过转杆带动芯坯旋转升降;启动提升机构,带动芯坯及保护气氛罩一起向上运动,当保护气氛罩的底端高于锭模上的帽口顶端后停止;
c.浇注钢液:将预先熔炼好的钢液注入锭模内;
d.预热芯坯:通过摆动机构将芯坯和保护气氛罩旋转到锭模的正上方,向保护气氛罩内充入惰性气体,同时启动设于保护气氛罩外侧的感应加热装置,对芯坯进行预热,预热温度为100℃~1200℃;
e.旋转插入芯坯:通过升降装置带动芯坯及保护气氛罩向下运动,当保护气氛罩下端接触到钢液表面的保护渣时停止下降;利用芯坯旋转升降机构使芯坯下降,下降的同时芯坯旋转插入钢液中;芯坯下降过程中通过升降装置将保护气氛罩升起;当芯坯完全插入钢液后停止下降,达到工艺规定的时间后再停止旋转,至钢液凝固后即得到复合钢锭;去掉转杆,通过旋转机构带动保护气氛罩从锭模上方移开,回到初始位置。
所述芯坯与钢液的材质相同或不同,芯坯为实心芯坯或空心芯坯;当芯坯与钢液为同种材质,且芯坯为实心芯坯时,所制备的钢锭为同种材质的实心复合钢锭;当芯坯与钢液为同种材质,且芯坯为空心芯坯时,所制备的钢锭为同种材质的空心复合钢锭;当芯坯与钢液为异种材质,且芯坯为空心芯坯时,所制备的钢锭为不同材质的双金属空心复合钢锭;当芯坯与钢液为异种材质,且芯坯为实心芯坯时,所制备的钢锭为不同材质的双金属实心复合钢锭。
采用酸洗、机加工或喷砂方法去除芯坯表面的氧化铁皮。
一种用于实现所述方法的旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的装置,包括锭模、帽口、升降机构、摆动机构、芯坯旋转升降机构和保护气氛罩;所述锭模顶部设帽口,升降机构设于锭模一侧,其上可升降地设有摆动机构;摆动机构的外伸端设夹套,保护气氛罩由夹套夹持固定在摆动机构外伸端的下方;芯坯旋转升降机构由电机、传动机构及转杆组成,传动机构由电机驱动,转杆与传动机构之间为螺旋传动;保护气氛罩的顶部中心设通孔供转杆穿过,在传动机构带动下,转杆能够在旋转的同时升降移动,转杆的底端用于固定芯坯;在摆动机构的带动下,保护气氛罩及芯坯旋转升降机构能够整体移动到锭模的正上方;在芯坯旋转升降机构的带动下,转杆能够带动芯坯边旋转边上升或下降;保护气氛罩的外侧设有感应加热装置,保护气氛罩的一侧设有进气管道用于与外部保护气体输送管道连接。
所述升降机构由立柱、螺杆和滑座组成,立柱和螺杆均竖直设置,滑座套设于立柱与螺杆上,滑座与螺杆配合升降,立柱起导向作用。
还设有底盘,所述锭模及升降机构均设于底盘上,其中升降机构中的立柱通过螺栓与底盘固定连接。
所述摆动机构由摆动台和销轴组成,摆动台通过销轴与升降机构中的滑座铰接,并可绕铰接点水平转动。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明使用轧材或锻材作为待复合的芯坯,在钢液注入锭模之后,从铸模顶部将预热后的芯坯旋转插入钢液内部,操作简单可靠,工艺控制容易,适合上注、下注以及真空浇注各种钢锭;
(2)向钢液中插入旋转的芯坯,可使芯坯与钢液之间产生相互摩擦剪切,从而清除芯坯表面的微量氧化物和气体,使芯坯表面露出洁净的金属,便于芯坯与钢液之间形成完全的冶金结合,消除芯坯与凝固组织之间的界面缺陷;
(3)芯坯旋转时,可以强制搅拌钢液流动,进而剪断熔体内粗大的枝晶,增加形核率,细化组织;
(4)利用转动的芯坯搅拌钢液,可以阻止枝晶搭接,减轻疏松和缩孔等缺陷,使溶质分布更均匀,减轻各种偏析缺陷;
(5)向钢液中插入相对温度较低的芯坯,可从内部对钢液进行加速冷却,提高钢液的过冷度,提高形核率,细化组织;
(6)在保护气氛下预热芯坯,可在芯坯表面不氧化的情况下将芯坯预热到较高温度,提高了复合界面的质量;
(7)可以通过调整芯坯的数量、尺寸、预热温度等参数调整金属熔体内部的温度场,实现对凝固过程的合理控制,从而浇铸出任何形状、尺寸及重量的高品质大型钢锭;
(8)将实心芯坯更换成空心芯坯后可制备大型空心铸锭,用作环形锻件的坯料,将相同材质的芯坯更换成不同材质的芯坯,可以制备出不同材质的空心或实心复合铸锭,用于制作双金属复合钢管或双金属复合棒线材。
附图说明
图1是本发明所述一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的装置的使用状态示意图一(芯坯预热过程,芯坯为实心芯坯)。
图2是本发明所述一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的装置的使用状态示意图二(芯坯插入钢液过程,芯坯为实心芯坯)。
图3是本发明所述一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的装置的使用状态示意图二(芯坯插入钢液过程,芯坯为空心芯坯)。
图4是本发明所述一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的装置的俯视图。
图中:1.底盘 2.螺栓 3.立柱 4.螺杆 5.滑座 6.销轴 7.摆动台 8.电机 9.转杆10.传动机构 11.夹套 12.进气管道 13.芯坯 14.保护气氛罩 15.感应加热装置 16.帽口17.锭模 18.钢液
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
本发明所述一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法,该方法包括以下步骤:
a.准备原料:以轧制或锻造的钢坯作为待复合的芯坯13,将芯坯13头部和尾部加工成锥形,尾部连接一根转杆9;去除芯坯13表面的氧化铁皮,清洗干净之后烘干;
b.安装芯坯13:将芯坯13的头部一端朝下,转杆9一端朝上,穿过保护气氛罩14固定在传动装置上,传动装置设于锭模17一侧,由升降机构、摆动机构及芯坯旋转升降机构组成,其中升降机构用于带动芯坯13和保护气氛罩14整体升降移动,摆动机构用于带动芯坯13及保护气氛罩14整体水平转动,芯坯旋转升降机构用于通过转杆9带动芯坯13旋转升降;启动提升机构,带动芯坯13及保护气氛罩14一起向上运动,当保护气氛罩14的底端高于锭模17上的帽口16顶端后停止;
c.浇注钢液:将预先熔炼好的钢液注入锭模17内;
d.预热芯坯13:如图1所示,通过摆动机构将芯坯13和保护气氛罩14旋转到锭模17的正上方,向保护气氛罩14内充入惰性气体,同时启动设于保护气氛罩14外侧的感应加热装置15,对芯坯13进行预热,预热温度为100℃~1200℃;
e.旋转插入芯坯13:通过升降装置带动芯坯13及保护气氛罩14向下运动,当保护气氛罩14下端接触到钢液18表面的保护渣时停止下降;利用芯坯旋转升降机构使芯坯13下降,下降的同时芯坯13旋转插入钢液18中;芯坯13下降过程中通过升降装置将保护气氛罩14升起;当芯坯13完全插入钢液18后停止下降(如图2所示),达到工艺规定的时间后再停止旋转,至钢液18凝固后即得到复合钢锭;去掉转杆9,通过旋转机构带动保护气氛罩14从锭模17上方移开,回到初始位置。
所述芯坯13与钢液18的材质相同或不同,芯坯13为实心芯坯或空心芯坯;当芯坯13与钢液18为同种材质,且芯坯13为实心芯坯时,所制备的钢锭为同种材质的实心复合钢锭;当芯坯13与钢液18为同种材质,且芯坯13为空心芯坯时,所制备的钢锭为同种材质的空心复合钢锭;当芯坯13与钢液18为不同材质,且芯坯13为空心芯坯时,所制备的钢锭为异种材质的双金属空心复合钢锭;当芯坯13与钢液18为不同材质,且芯坯13为实心芯坯时,所制备的钢锭为异种材质的双金属实心复合钢锭。
采用酸洗、机加工或喷砂方法去除芯坯13表面的氧化铁皮。
如图1-图4所示,本发明所述一种用于实现所述方法的旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的装置,包括锭模17、帽口16、升降机构、摆动机构、芯坯旋转升降机构和保护气氛罩14;所述锭模17顶部设帽口16,升降机构设于锭模17一侧,其上可升降地设有摆动机构;摆动机构的外伸端设夹套11,保护气氛罩14由夹套11夹持固定在摆动机构外伸端的下方;芯坯旋转升降机构由电机8、传动机构10及转杆9组成,传动机构10由电机8驱动,转杆9与传动机构10之间为螺旋传动;保护气氛罩14的顶部中心设通孔供转杆9穿过,在传动机构10带动下,转杆9能够在旋转的同时升降移动,转杆9的底端用于固定芯坯13;在摆动机构的带动下,保护气氛罩14及芯坯旋转升降机构能够整体移动到锭模17的正上方;在芯坯旋转升降机构的带动下,转杆9能够带动芯坯13边旋转边上升或下降;保护气氛罩14的外侧设有感应加热装置15,保护气氛罩14的一侧设有进气管道12用于与外部保护气体输送管道连接。
所述升降机构由立柱3、螺杆4和滑座5组成,立柱3和螺杆4均竖直设置,滑座5套设于立柱3与螺杆4上,滑座5与螺杆4配合升降,立柱3起导向作用。
还设有底盘1,所述锭模17及升降机构均设于底盘1上,其中升降机构中的立柱3通过螺栓2与底盘1固定连接。
所述摆动机构由摆动台7和销轴6组成,摆动台8通过销轴6与升降机构中的滑座5铰接,并可绕铰接点水平转动。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中,以从上部向锭模内浇注钢液后,旋转插入实心芯坯,制备重量为85吨的Q345合金钢锭为例。
具体制备过程如下:
选用锻造过的Q345合金钢圆坯1根作为待复合的芯坯13,将芯坯13的中间部分加工成φ760×1800mm的圆柱形,头部加工成锥度为90°的圆锥体,尾部加工成具有锥形过渡段的φ320×1200mm的圆柱体,在芯坯尾部焊接1根转杆9,然后将制成的芯坯13表面除油、除鳞、清洗、烘干。
将芯坯13的头部朝下,转杆9一端朝上,穿过保护气氛罩14固定在传动机构10上,然后转动螺杆4,提升滑座5,带动芯坯13及保护气氛罩14向上移动,当保护气氛罩14的底端高度超过帽口16的顶端后停止。
如图1所示,将预先熔炼好的Q345钢液18注入锭模17内;转动摆动台7,将芯坯13和保护气氛罩14旋转到锭模17的上方,通过进气管道12向保护气氛罩14内充入惰性气体,同时启动感应加热装置15,对芯坯13进行预热,预热温度为600℃。反向转动螺杆4,向下移动滑座5,带动芯坯13及保护气氛罩14向下移动,当保护气氛罩14的底端接触到钢液18表面的保护渣时,停止下降滑座5。
开动电机8,利用传动机构10转动并下降芯坯13,将芯坯13旋转着插入钢液18中,此过程中逐渐提升滑座5,当芯坯13完全插入钢液18后停止下降(如图2所示),达到工艺规定的时间后再停止旋转,至钢液18凝固后去掉转杆9,将摆动台7回转,离开锭模17上方,即可得到85吨重的同种材质的实心复合钢锭。
【实施例2】
本实施例中,以真空浇注钢液后,旋转插入空心芯坯,制备重量为120吨的16MnR空心合金钢锭为例。
具体制备过程如下:
选用焊接的空心钢筒做空心芯坯13,芯坯13的材质为16MnR,芯坯13的筒身部分做成φ1000/φ600×2000mm的圆柱形空心钢筒,头部采用锥度为120°的圆锥形钢块焊接密封,尾部采用厚度为100mm的圆形钢板焊接,并在钢板中心焊接一根转杆9,然后将制成的芯坯13表面除油、除鳞、清洗、烘干。
将芯坯13的头部朝下,转杆9一端朝上穿过保护气氛罩14固定在传动机构10上,然后转动螺杆4(通过手动或电动装置驱动),提升滑座5,带动芯坯13及保护气氛罩14向上移动,当保护气氛罩14底端的高度超过帽口16的顶端后停止。
将预先熔炼好的110吨16MnR钢液18注入锭模17内,打开真空浇注室的顶盖;转动摆动台7,将芯坯13和保护气氛罩14旋转到锭模17的上方,通过进气管道12向保护气氛罩14内充入惰性气体,同时启动感应加热装置15对芯坯13进行预热,将芯坯13预热到720℃。反向转动螺杆4,向下移动滑座5,带动芯坯13及保护气氛罩14向下移动,当保护气氛罩14的底端接触到钢液18表面的保护渣时,停止下降滑座5。
开动电机8,利用传动机构10转动并下降芯坯13,将芯坯13旋转着插入钢液18中,此过程中逐渐提升滑座5,当芯坯13完全插入钢液18后停止下降(如图3所示),达到工艺规定的时间后再停止旋转,至钢液18凝固后去掉转杆9,摆动台7回转,离开锭模17上方,即得到120吨重的同种材质的空心复合钢锭。
【实施例3】
本实施例中,以下注方式向锭模内浇注钢液后,旋转插入不同材质的芯坯,制备重量为24吨的16MnR/SUS304不锈钢复合钢锭为例。
具体制备过程如下,选用内径为φ450×1600mm的SUS304不锈钢棒作为芯坯13,芯坯13的头部加工成120°的圆锥形,尾部中心焊接一根转杆9,然后将制成的芯坯13表面除油、除鳞、清洗、烘干。
将芯坯13的头部朝下,转杆一端9朝上,穿过保护气氛罩14固定在传动机构10上,然后转动螺杆4,提升滑座5,带动芯坯13及保护气氛罩14向上运动,当保护气氛罩14底端的高度超过帽口16的顶端后停止。
利用下注法将预先熔炼好的22.5吨16MnR钢液18注入锭模17内;转动摆动台7,将芯坯13和保护气氛罩14旋转到锭模17的上方,通过进气管道12向保护气氛罩14内充入惰性气体,同时启动感应加热装置15,对芯坯13进行预热,将芯坯13预热到450℃;反向转动螺杆4,向下移动滑座5,带动芯坯13及保护气氛罩14向下运动,当保护气氛罩14的底端接触到钢液18表面的保护渣时,停止下降滑座5。
开动电机8,利用传动机构10转动并下降芯坯13,将芯坯13旋转着插入钢液18中,此过程中逐渐提升滑座5,当芯坯13完全插入钢液18后停止下降(如图3所示),达到工艺规定的时间后再停止旋转,至钢液18凝固后去掉转杆9,摆动台7回转,离开锭模17上方,即得到高度为1555mm、质量为24.5吨的复合铸锭,切去头尾部分得到质量为24吨的16MnR/SUS304不锈钢空心复合钢锭。
上述具体实施例表明,采用本发明所述方法及装置可以低成本地制备出界面呈冶金结合的大型复合钢锭,本发明所述工艺方法及装置具有操作简单,工艺过程容易控制,适合上注、下注以及真空浇注各种复合钢锭,生产成本低,固液界面结合质量好,钢锭内部组织致密,综合成材率高,钢锭形状、尺寸规格及品种多种多样等特点。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法,其特征在于,基于一种装置实现;所述装置包括锭模、帽口、升降机构、摆动机构、芯坯旋转升降机构和保护气氛罩;所述锭模顶部设帽口,升降机构设于锭模一侧,其上可升降地设有摆动机构;摆动机构的外伸端设夹套,保护气氛罩由夹套夹持固定在摆动机构外伸端的下方;芯坯旋转升降机构由电机、传动机构及转杆组成,传动机构由电机驱动,转杆与传动机构之间为螺旋传动;保护气氛罩的顶部中心设通孔供转杆穿过,在传动机构带动下,转杆能够在旋转的同时升降移动,转杆的底端用于固定芯坯;在摆动机构的带动下,保护气氛罩及芯坯旋转升降机构能够整体移动到锭模的正上方;在芯坯旋转升降机构的带动下,转杆能够带动芯坯边旋转边上升或下降;保护气氛罩的外侧设有感应加热装置,保护气氛罩的一侧设有进气管道用于与外部保护气体输送管道连接;
所述旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法包括以下步骤:
a. 准备原料:以轧制或锻造的钢坯作为待复合的芯坯,将芯坯头部和尾部加工成锥形,尾部连接一根转杆;去除芯坯表面的氧化铁皮,清洗干净之后烘干;
b. 安装芯坯:将芯坯的头部一端朝下,转杆一端朝上,穿过保护气氛罩固定在传动装置上,传动装置设于锭模一侧,由升降机构、摆动机构及芯坯旋转升降机构组成,其中升降机构用于带动芯坯和保护气氛罩整体升降移动,摆动机构用于带动芯坯及保护气氛罩整体水平转动,芯坯旋转升降机构用于通过转杆带动芯坯旋转升降;启动提升机构,带动芯坯及保护气氛罩一起向上运动,当保护气氛罩的底端高于锭模上的帽口顶端后停止;
c.浇注钢液:将预先熔炼好的钢液注入锭模内;
d. 预热芯坯:通过摆动机构将芯坯和保护气氛罩旋转到锭模的正上方,向保护气氛罩内充入惰性气体,同时启动设于保护气氛罩外侧的感应加热装置,对芯坯进行预热,预热温度为100℃~1200℃;
e. 旋转插入芯坯:通过升降装置带动芯坯及保护气氛罩向下运动,当保护气氛罩下端接触到钢液表面的保护渣时停止下降;利用芯坯旋转升降机构使芯坯下降,下降的同时芯坯旋转插入钢液中;芯坯下降过程中通过升降装置将保护气氛罩升起;当芯坯完全插入钢液后停止下降,达到工艺规定的时间后再停止旋转,至钢液凝固后即得到复合钢锭;去掉转杆,通过旋转机构带动保护气氛罩从锭模上方移开,回到初始位置;
所述芯坯与钢液的材质相同或不同,芯坯为空心芯坯;当芯坯与钢液为同种材质时,所制备的钢锭为同种材质的空心复合钢锭;当芯坯与钢液为异种材质时,所制备的钢锭为不同材质的双金属空心复合钢锭。
2.根据权利要求1所述的一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法,其特征在于,采用酸洗、机加工或喷砂方法去除芯坯表面的氧化铁皮。
3.根据权利要求1所述的一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法,其特征在于,所述升降机构由立柱、螺杆和滑座组成,立柱和螺杆均竖直设置,滑座套设于立柱与螺杆上,滑座与螺杆配合升降,立柱起导向作用。
4.根据权利要求1所述的一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法,其特征在于,所述装置还设有底盘,所述锭模及升降机构均设于底盘上,其中升降机构中的立柱通过螺栓与底盘固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种旋转插入芯坯制备大型复合钢锭的方法,其特征在于,所述摆动机构由摆动台和销轴组成,摆动台通过销轴与升降机构中的滑座铰接,并可绕铰接点水平转动。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN109175311B (zh) * | 2018-09-25 | 2023-06-06 | 山西凯通源管业有限公司 | 一种双金属冶金结合复合无缝管管坯生产工艺及其装置 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB582846A (en) * | 1940-04-24 | 1946-11-29 | Richard William Bailey | Improvements in and relating to casting metals |
DE10026816A1 (de) * | 2000-02-07 | 2001-08-09 | Inteco Int Techn Beratung | Verfahren und Anordnung zum Herstellen vonGußkörpern aus Metall |
CN1843660A (zh) * | 2006-04-21 | 2006-10-11 | 台山市金桥铝型材厂有限公司 | 内孔无水冷却铸造空心棒胚的方法及其铸造芯棒 |
CN202146981U (zh) * | 2011-05-27 | 2012-02-22 | 青岛理工大学 | 一种改善连铸大口径空心金属管坯质量的装置 |
CN102407299A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-04-11 | 苏州有色金属研究院有限公司 | 用于铸造铝合金复合圆锭坯的装置 |
CN202411356U (zh) * | 2011-11-28 | 2012-09-05 | 苏州有色金属研究院有限公司 | 用于铸造铝合金复合圆锭坯的装置 |
CN103706773A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-09 | 陕西同心连铸管业科技有限公司 | 空心铸铁管材及其垂直连铸方法和专用设备 |
CN104475693A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-01 | 辽宁科技大学 | 一种大型钢锭的还原浇铸复合方法及其装置 |
CN104785757A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-22 | 辽宁科技大学 | 一种多芯还原多包共浇复合浇铸大型钢锭的方法及装置 |
CN105312513A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-10 | 辽宁科技大学 | 一种模芯一体化复合浇铸大型合金钢锭的方法 |
CN105312540A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-10 | 丹阳恒庆复合材料科技有限公司 | 一种可循环利用辊芯的复合辊制造工艺及设备 |
CN106623832A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-10 | 北京有色金属研究总院 | 一种超大规格铝合金铸锭的制备装置及方法 |
CN107150109A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-12 | 辽宁科技大学 | 一种双向冷却动态浇注复合铸锭的方法及其装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1150605B (it) * | 1981-01-31 | 1986-12-17 | Kloeckner Werke Ag | Procedimento per la colata d'acciaio,in particolare di lingotti d'acciaio |
-
2018
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Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB582846A (en) * | 1940-04-24 | 1946-11-29 | Richard William Bailey | Improvements in and relating to casting metals |
DE10026816A1 (de) * | 2000-02-07 | 2001-08-09 | Inteco Int Techn Beratung | Verfahren und Anordnung zum Herstellen vonGußkörpern aus Metall |
CN1843660A (zh) * | 2006-04-21 | 2006-10-11 | 台山市金桥铝型材厂有限公司 | 内孔无水冷却铸造空心棒胚的方法及其铸造芯棒 |
CN202146981U (zh) * | 2011-05-27 | 2012-02-22 | 青岛理工大学 | 一种改善连铸大口径空心金属管坯质量的装置 |
CN102407299A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-04-11 | 苏州有色金属研究院有限公司 | 用于铸造铝合金复合圆锭坯的装置 |
CN202411356U (zh) * | 2011-11-28 | 2012-09-05 | 苏州有色金属研究院有限公司 | 用于铸造铝合金复合圆锭坯的装置 |
CN103706773A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-09 | 陕西同心连铸管业科技有限公司 | 空心铸铁管材及其垂直连铸方法和专用设备 |
CN104475693A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-01 | 辽宁科技大学 | 一种大型钢锭的还原浇铸复合方法及其装置 |
CN104785757A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-22 | 辽宁科技大学 | 一种多芯还原多包共浇复合浇铸大型钢锭的方法及装置 |
CN105312540A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-10 | 丹阳恒庆复合材料科技有限公司 | 一种可循环利用辊芯的复合辊制造工艺及设备 |
CN105312513A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-10 | 辽宁科技大学 | 一种模芯一体化复合浇铸大型合金钢锭的方法 |
CN106623832A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-10 | 北京有色金属研究总院 | 一种超大规格铝合金铸锭的制备装置及方法 |
CN107150109A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-12 | 辽宁科技大学 | 一种双向冷却动态浇注复合铸锭的方法及其装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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多芯复合浇铸钢锭的硫代硫酸钠模拟实验研究;罗德维;井玉安;张磊;代自莹;沙明红;宋华;;铸造技术(10);全文 * |
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