CN110479971A - 一种超薄型铝基流钢槽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及合金冶炼设施领域，提供了一种超薄型铝基流钢槽，所述流钢槽的槽体壁厚为12～25mm，所述流钢槽的槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出钢槽；本发明提供的流钢槽槽体更加轻薄，由于壁厚和重量的大幅度减少，降低了生产和使用成本，又改变了槽体组件之间的连接方式，更易于更换，从根本上减少了修补材料对合金溶液污染的风险。

Description

一种超薄型铝基流钢槽

技术领域

本发明涉及合金冶炼设施，尤其涉及一种超薄型铝基流钢槽。

背景技术

在真空感应炉中对合金冶炼结束，进行浇注时，由于冶炼炉中钢渣翻滚剧烈、混合严重，直接浇注不能满足对钢液纯净度的要求，同时由于设备空间的限制，必须先将钢液倒入流钢槽，经过静置和过滤后，再注入锭模。

流钢槽无论在普通金属熔炼过程，还是真空熔炼过程中都起到了运输合金溶液的作用；传统的流钢槽主要以黏土或其他耐火材料组成，并且是采用一次成型工艺制造，传统的流钢槽在制造初期就产生较大缺陷：内应力大，存在合模缝，结构不牢固等；传统的流钢槽在使用过程中受高温影响容易发生碎裂，其表层容易被剥离，内壁残留金属不易清理，溜运金属溶液过程中容易使金属(主要是高温合金)在熔炼过程中受到污染；另外，由于传统流钢槽结构单一，采用一次铸模成型，其质量较差、耐高温的程度较低，因而在实际应用当中使得熔炼生产的金属(主要是贵重金属如高温合金等)品质受到影响；

而如果需要提高流钢槽的质量和耐高温程度，则需要提高制造成本，导致投入接近甚至大于产出的不利情况发生，因而传统流钢槽急需在结构和工艺上进行改进；另外，传统的流钢槽不能用于真空熔炼工艺，在真空熔炼工艺下寿命低，容易对金属溶液产生污染。

专利CN205526168U公开了一种金属熔炼用流钢槽，包括槽型本体，槽型本体为从槽型本体内壁至外壁的逐层粘合的层状结构；槽型本体从内壁至外壁依次设置有耐火层、过渡层、加固层以及保护层。本专利通过改变流钢槽本体的层状结构，避免传统流钢槽一次成型制备时产生的内应力，结构更加牢固，耐高温程度更强。

上述流钢槽通过改变槽内壁的层状结构，虽然在一定程度上减缓了流钢槽的内应力和耐高温的缺陷，使其能够适用于大多数的合金熔炼工艺。但在钴铬镍基高温合金冶炼工序中，由于其浇注温度较高在1450～1570℃，浇注时间维持需要20分钟左右，在实际使用时，流钢槽在经历钴铬镍基高温合金溶液冲刷后，流钢槽会产生轻微的局部收缩，加剧流钢槽内部应力，使用数次后流钢槽会发生崩裂的问题，不得不进行修补或替换。

但由于上述流钢槽是一次铸模成型制备的，其整体结构不可拆卸，体积笨重相对复杂，在产品出现崩裂问题时，如果能够修补，修补材料由于是后补入，与槽体的结合不紧密，在合金溶液的冲刷下容易脱落产生污染风险，从而影响到钢液的质量；而不能修补的情况则需要更换流钢槽整体，不仅原材料消耗较大，造成浪费，新产品使用前的清理工作也花费较长时间，更换一组流钢槽花费更多的人力和物力，极大的降低了冶炼过程的工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种超薄型铝基流钢槽，将一体成型的流钢槽拆分成多个局部组件，不仅提高了制备流钢槽组件的成品率，在进行流钢槽修复时也可分段更换，降低人力和物力成本，提高工作效率；更进一步的通过分段形式解决槽体内应力缺陷的前提下大幅度降低了槽体厚度。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种超薄型铝基流钢槽，所述流钢槽的槽体壁厚为12～15mm，所述流钢槽的槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出钢槽。

优选地，所述接钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出钢槽的连接方式为拼接或卡扣连接。

优选地，所述接钢槽包括缓冲区和直流区，所述缓冲区与直流区采用斜坡方式连接。

优选地，所述直流区中设置有卡槽，所述卡槽中设置有过滤板。

优选地，所述卡槽底部的一侧设置有挡渣装置。

优选地，所述出钢槽一端封闭，所述出钢槽的封闭端面为倾斜面。

优选地，所述流钢槽的槽体底部为弧形结构。

优选地，所述流钢槽的槽体为层状结构，从内而外依次设置有耐火层、过渡层、加固层以及保护层，所述层状结构采用涂覆方式进行制备。

优选地，所述的耐火层的厚度为3～5mm，所述过渡层的厚度为2mm，所述加固层的厚度为5～15mm，所述保护层的厚度为2～3mm。

优选地，所述耐火层采用白刚玉，所述白刚玉为球状或片状结构。

有益效果：

本发明提供了一种超薄型铝基流钢槽，所述流钢槽的槽体厚度为12～25mm，所述流钢槽的槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出钢槽，本发明通过改变流钢槽的连接方式，将原先一体成型的流钢槽改为分段结构存在以下优点：

1)由于流钢槽为分段结构，在生产流钢槽时，分段的槽体组件的成品率高于一体成型的流钢槽；

2)原先的流钢槽是一体成型的细长型结构，随着长宽比的增加，内应力高，易崩断，虽然改善槽体层状结构能够降低内应力，但随着工业用流钢槽对于体积和长度的增加，槽体的内应力会逐步增大，为了避免在大型生产过程中流钢槽崩裂现象的发生，本领域常规的做法是将槽体厚度设置到50mm以上，但是壁厚的增加会导致流钢槽的体积增大，生产成本高和运输困难，而本发明通过将流钢槽分段的方式，通过分割槽体的技术思路，消除长宽比过高内应力过大的缺陷，避免了流钢槽在使用过程中崩裂现象的发生，同时降低了槽体的厚度，满足工业生产中对于流钢槽槽体轻薄的要求。

3)在流钢槽更换过程中，可以针对性地更换出其中的某一个组件，降低了流钢槽在修复过程所需的时间和劳动强度，使得超薄型铝基流钢槽组件可以重复替换使用，减少修补次数，而且替换组件的方式相较于修补方式，杜绝了修补材料对合金污染的可能性，提高了冶炼合金的纯净度及工艺稳定性，在后续工序中间接的提高了产品的合格率和使用寿命。

4)本发明提供的流钢槽在使用过程中，安装较为方便，产品较薄，在高温下进行使用，无破损现象，可以在高温下长时间使用，表面无裂纹及剥落现象。

附图说明

图1为本发明超薄型铝基流钢槽平面结构示意图，其中，1-接钢槽，2-第一流钢槽，3-第二流钢槽，4-出钢槽；

图2为接钢槽的立体结构图，其中，11-缓冲区，12-直流区，13-接钢槽封闭端面，14-卡槽，15-挡渣装置；

图3为第一流钢槽的立体结构图；

图4为第二流钢槽的立体结构图，其中，31-卡槽；

图5为出钢槽的立体结构图，其中，41-出钢口，42-卡槽，43-出钢槽封闭端面；

图6为本发明超薄型铝基流钢槽的卡扣连接示意图；

图7为图2中直流区12的左视图，其中，14-卡槽，15-挡渣装置，16-过滤板；

图8为图7中槽体侧壁a部分的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种超薄型铝基流钢槽，结构如图1所示，所述流钢槽的槽体壁厚为12～25mm，所述流钢槽的槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽1、第一流钢槽2、第二流钢槽3和出钢槽4；本发明对于接钢槽1、第一流钢槽2、第二流钢槽3和出钢槽4的尺寸没有特殊限定，以适应工业生产进行调整。

本发明提供的流钢槽槽体的厚度为12～25mm，优选为20～25mm；在本发明中，超薄型铝基流钢槽的壁厚只有一体成型式铝基流钢槽的1/3左右，在工业生产过程中，对于流钢槽的追求是在高温条件下不发生崩裂的基础上，尽可能的降低槽体的体积和重量，除改变材质外，降低壁厚为最佳选择；本发明通过将流钢槽的槽体设置为分段结构，在降低槽体壁厚的同时，消除了内应力过大导致的槽体易崩裂的缺陷，满足了工业生产中对于冶炼设施轻薄便携的需求。

在本发明中，所述接钢槽1的结构如图2所示，包括缓冲区11和直流区12，所述缓冲区11与直流区12的连接处为斜坡方式连接(参见图2)，所属缓冲区11的面积要大于直流区12，目的是为了减缓倾倒合金液时溅射现象的发生；在本发明中，所述缓冲区11的一端封闭，封闭端面13为不规则的平滑倾斜面，与槽体底面的倾斜夹角优选为100～120°，由于本发明的封闭端面13为倾斜面，在将合金液体倒入流钢槽时，倾斜角度的设置能够有效避免液体的溅射；在本发明中，所述缓冲区11的顶部横截面为梯形，所述梯形的上平面夹角优选为120～150°。

在本发明中，所述直流区12中设置有卡槽14和挡渣装置15；在本发明中，所述卡槽14包括左右卡槽，分别设置在槽体内壁两侧，左右卡槽底部相交处留有空隙，目的是便于底部合金液体的流动；所述卡槽14中设置有过滤板16，所属过滤板16的结构如图7所示，过滤板16在合金液体流经直流区时能够阻挡合金液体中的残渣，防止残渣流入后续工序；在本发明中，所述挡渣装置15设置在卡槽14底部的一侧，设置挡渣装置15是因为卡槽14的底部留有空隙，部分沉积的大颗粒残渣可能从此处流过，设置挡渣装置15能够进一步阻挡残渣。

在本发明中，所述第一流钢槽2的结构如图3所示，所述第二流钢槽3的结构如图4所示；在本发明中，所述第一流钢槽2与第二流钢槽3的长、宽、跨距尺寸相同，在本发明具体实施过程中所述第一流钢槽和第二流钢槽的跨距独立为120mm，高度独立为25mm，壁厚独立为25mm；在本发明中，所述第二流钢槽3中设置有卡槽31；在本发明的一个实施方案中，所述卡槽31中设置有过滤板，在本发明的另一个实施方案中，所述卡槽31中设置有限流板，所述限流板包括上部的阻挡板和下部的过滤板，限流板的的设置是为了将上一工序没有阻拦的残渣聚集在第二流钢槽区域上部，便于统一清理，实现多重阻隔，深度净化合金液体的效果。

在本发明中，所述出钢槽4的结构如图5所示，所述出钢槽4的一端封闭，所述封闭端面43为倾斜面，所述倾斜面的倾斜角度优选为100～150°；在本发明中，所述封闭端面43的左侧依次设置有流钢口41和卡槽42。

在本发明中，所述接钢槽1、第一流钢槽2、第二流钢槽3和出钢槽4的连接方式优选为拼接或卡扣连接。

在本发明中，当所述连接方式为拼接连接时，槽体组件1-4之间的拼接面为平滑面，所述拼接面的角度优选为45°/135°；在本发明的一种实施方案中，优选将拼接后的槽体与配套的耐高温外壳搭配使用，耐高温外壳包裹在流钢槽外部，利用外壳紧固拼接后的流钢槽，以弥补流钢槽拼接后稳固性差的缺陷，避免合金液体的流出；在本发明的另一种实施方案中，优选采用耐高温泥从外部对拼接后的流钢槽进行密封，以提高流钢槽的稳固性；本发明对于耐高温外壳的材质和耐高温胶没有特殊限定，采用本领域常规的耐高温材料和耐高温泥(大于合金液体熔融温度)即可。

在本发明中，当所述连接方式为卡扣连接时，本发明优选采用如图6所示的卡扣结构进行连接，在本发明的一种实施方案中，以第一和第二流钢槽为例，当第一流钢槽2的一端为外凸时，与之相连的第二流钢槽3的端面为内凹，所述凹槽内的倾斜角度优选为10～30°，考虑到倾斜角度过大时，凸槽外延长度较大，进行槽体连接时容易折断尖角，小角度的设置则能够有效避免凸槽的外延长度，也就降低了尖角处折断的可能性。

在本发明中，所述流钢槽的槽体底部优选为弧形结构，弧形结构与专利CN205526168U相比，体积轻，没有棱角不易折损，而且由于本发明采用了分段结构，弧形结构的内应力与T型结构相比，内应力的问题也在一定程度上消除，在高温条件下使用时也不会造成槽体的崩裂。

在本发明中，所述流钢槽的槽体如图8所示为层状结构，从内而外依次设置有耐火层6、过渡层5、加固层以及保护层3，所述加固层包括第一加固层2、第二加固层4和设置在第一、第二加固层中间的金属网1，所述第一加固层2、第二加固层4以金属网为中心对称。

在本发明中，所述层状结构采用涂覆的方式进行制备，本发明采用涂覆的方式进行涂层制备，预先将各层次的材料制成浆料，然后添加颗粒度较小的氧化铝高温耐火材料得到各层次原料，根据厚度要求连续重复涂覆耐火层、过渡层、加固层以及保护层直至干燥(即一层干燥后再刷涂下一层)，由于涂覆方式形成的层结构结合更紧密，并且在通过高温烧结后，能进一步突破应力相变点，基本上能够抵消和释放各分层结构的应力问题，得益于逐层粘合的方式，即便降低了加固层的厚度，在高温条件下也不易发生分层断裂的现象。

在本发明中，所述耐火层的厚度优选为3～5mm，所述过渡层的厚度优选为2mm，所述加固层的厚度优选为5～15mm，所述保护层的厚度优选为2～3mm；所述第一加固层和第二加固层的厚度相同，独立优选为2～7mm，所述金属网1的厚度优选为1mm，所述第一加固层2和第二加固层4优选采用硅溶胶粘合在金属网1上。

在本发明中，所述耐火层6优选采用白刚玉，所述白刚玉优选为球状或片状结构；所述过渡层5和保护层3独立优选为氧化物耐火材料；所述第一加固层2和第二加固层4独立优选采用重质粘土。本发明耐火层选用白刚玉不仅能够提高耐火性能，白刚玉的热振性好，能够耐合金钢液冲刷，由于材料性质及制备工艺所致，受热后的膨胀应力降低，能够降低槽体的部分内应力，进而可以减少加固层，保持槽体厚度降低的情况下，不会产生崩裂现象。

实施例1：

一种超薄型铝基流钢槽，槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽1、第一流钢槽2、第二流钢槽3和出钢槽4，槽体之间采用45°/135°的平滑面连接；槽体从内壁至外为层状结构，具体的，如图8所示的层状结构，从槽体内壁至外部依次为耐火层6、过渡层5、第二加固层4、金属网1、第一加固层2以及保护层3，上述层状结构均采用涂覆的方式进行制备，耐火层6、过渡层5、加固层以及保护层3均为耐火材料，耐火层6采用球状和片状的白刚玉材料；过渡层5和保护层3均采用氧化物耐火材料，加固层采用重质粘土，金属网为铜金属，其中耐火层6的厚度为5mm，过渡层6的厚度为2mm，加固层厚度为15mm(第一加固层为7mm+金属网为1mm+第二加固层为7mm)，保护层3的厚度为3mm。

实施例2：

一种超薄型铝基流钢槽，槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽1、第一流钢槽2、第二流钢槽3和出钢槽4，槽体之间采用如图6所示卡扣方式进行连接；槽体从内壁至外为层状结构，具体的，如图8所示的层状结构，从内而外依次为耐火层6、过渡层5、第二加固层4、金属网1、第一加固层2以及保护层3，上述层状结构均采用涂覆的方式进行制备，耐火层6、过渡层5、加固层以及保护层3均为耐火材料，耐火层6采用球状和片状的白刚玉材料；过渡层5和保护层3均采用氧化物耐火材料，加固层采用重质粘土，金属网为铜金属，其中耐火层6的厚度为5mm，过渡层6的厚度为2mm，加固层厚度为15mm(第一加固层为7mm+金属网为1mm+第二加固层为7mm)，保护层3的厚度为3mm。

对比例1：

本对比例与实施例1的主要区别在于超薄型铝基流钢槽是一体成型的，而不是分段结构。

本发明实施例1制备的流钢槽的规格性能检测结果如下：

实施例3:

利用本实施例1和对比例1生产的超薄型铝基流钢槽产品进行浇注实验：

浇注量：4000公斤钴铬镍基高温合金钢液

浇注温度：1450～1570℃，浇注时间：20min

工序过程:

1)先将流钢槽组件预热8～10小时，预热温度≥1000℃，然后按照图1所示组装流钢槽；

2)将4000公斤钴铬镍基高温合金液倾倒至组装后的流钢槽中，通过流钢槽送至浇注工序。

实验结果：通过观察发现，在使用至结束的一次性过程中，实施例1的流钢槽产品均无开裂，耐冲刷，无掉皮掉屑掉渣现象，第一流钢槽区域的挡渣效果很好，能够有效提高合金溶液的纯净度，提高下游产品成品率，综合提高产品各项理化参数，提高残钢回收率；

循环使用试验：

循环使用3次时，对比例1的一体成型流钢槽先行开裂，而实施例1的流钢槽没有明显裂纹；

循环使用7次时，实施例1中的流钢槽出现裂纹，对比例1中的流钢槽经修补后可再次使用；

循环使用15次时，实施例1中的接钢槽需要进行替换，而对比例1中的流钢槽断裂纹较多，为保证合金液体纯度，不再进行修补使用。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述流钢槽的槽体壁厚为12～25mm，所述流钢槽的槽体为分段结构，包括依次连接的接钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出钢槽。

2.根据权利要求1所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述接钢槽、第一流钢槽、第二流钢槽和出钢槽的连接方式为拼接或卡扣连接。

3.根据权利要求1所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述接钢槽包括缓冲区和直流区，所述缓冲区与直流区采用斜坡方式连接。

4.根据权利要求3所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述直流区中设置有卡槽，所述卡槽中设置有过滤板。

5.根据权利要求4所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述卡槽底部的一侧设置有挡渣装置。

6.根据权利要求1或2所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述出钢槽一端封闭，所述出钢槽的封闭端面为倾斜面。

7.根据权利要求1或2所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述流钢槽的槽体底部为弧形结构。

8.根据权利要求1所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述流钢槽的槽体为层状结构，从内而外依次设置有耐火层、过渡层、加固层以及保护层，所述层状结构采用涂覆方式进行制备。

9.根据权利要求8所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述的耐火层的厚度为3～5mm，所述过渡层的厚度为2mm，所述加固层的厚度为5～15mm，所述保护层的厚度为2～3mm。

10.根据权利要求8或9所述的超薄型铝基流钢槽，其特征在于，所述耐火层采用白刚玉，所述白刚玉为球状或片状结构。