CN112247135B - 一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，包括氩气保护环(1)、可视保护罩(4)和可伸缩保护罩，氩气保护环(1)下侧壁设有悬挂块(12)，可视保护罩(4)外壁上设有悬挂件(32)，氩气保护环(1)和可视保护罩(4)密封连接；可伸缩保护罩包括上保护罩(5)、下保护罩(6)和弹性补偿机构(10)，可视保护罩(4)与上保护罩(5)固接，上保护罩(5)和下保护罩(6)通过导向环(9)密封，弹性补偿机构(10)可保持上保护罩(5)伸入下保护罩(6)内。本装置结构简单，易于安装，实现了模铸浇注过程中钢包下水口与中注管上浇口间全密封。解决现有技术容易混入空气，导致钢水二次氧化，影响产品质量。

Description

一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置

技术领域

本发明涉及一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，属于铸造设备技术领域。

背景技术

模铸是钢铁冶金行业钢液浇注流程的常用方式。特别是对小批量，尤其是大厚度、高强度的钢材，模铸还是无法取代的。钢液模铸大多采用下注法，钢液从钢包底部的下水口浇入中注管漏斗砖上浇口(漏斗砖)，再从中注管底部流入钢锭模底部，最后从钢锭模底部进入锭模内腔直至冒口。钢液模铸过程中，钢包底部下水口与中注管上浇口有一段与空气裸露的空间，在该段空间由于注流与大气接触势必造成钢水的二次氧化，导致钢锭中大颗粒非金属夹杂物的增加，影响了钢水的纯净度。因此如何采用模铸保护浇注，降低钢锭中的N、O气体含量和氧化物杂质，已经成为制约钢锭质量进一步提高的主要限制性环节。

现在国内外企业在模铸过程中所应用的注流保护的方法主要有气幕法、液氮法和密封罩法。(1)气幕法，在下水口附近设环管或透气耐火材料通以Ar气在注流周围形成气幕来隔绝大气，实际使用中发现气幕法保护措施，保护效果差，主要是由于氩气流并不能形成完整的屏蔽作用，容易混入空气，导致产生二次氧化；(2)耐火纤维保护环+气幕法，在气幕法的基础上，再在中注管漏斗砖上安放一个耐火材料的保护环，保护环上端面与下水口之间有20-50mm间隙，虽然增加了保护环效果稍优于第一种防范，但由于其依然没有实现密封，仍会有空气进入注流区与钢水接触，氩气保护的效果不理想；(3)钢包钢液浇入中间包中，中间包下部放入真空室密封，钢锭浇注系统放在真空室内浇注，在真空环境下实现无氧化浇注，效果虽然好，但设备复杂且需要抽真空，成本较高，不适合实际加工生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有模铸氩气全保护装置需在真空环境下进行，设备复杂制造成本高，不适合连续生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，包括氩气保护环，所述氩气保护环上部外侧壁周向间隔设置有若干旋紧块，氩气保护环的下部侧壁上沿外壁周向间隔设置有若干悬挂块；

还包括可视保护罩和可伸缩保护罩，所述可视保护罩的外侧壁上至少设置有一个可视窗，可视保护罩外壁上设置有与可视窗间隔设置的悬挂件，悬挂件的侧壁上设置有与悬挂块适配的U形开口，可视保护罩上端密封面上设置有密封垫，悬挂块卡入悬挂件的U形开口内，使得氩气保护环和可视保护罩密封连接；

所述可伸缩保护罩包括上保护罩、下保护罩和弹性补偿机构，可视保护罩下端与上保护罩上端固接，上保护罩的下端伸入下保护罩上部，且上保护罩和下保护罩之间设置有导向环，弹性补偿机构可保持上保护罩下端伸入下保护罩上端内，下保护罩的下部侧壁上间隔设有若干出气口。

其中，上述装置中所述悬挂件侧壁上的U形开口的上侧内壁为楔形面。

其中，上述装置中还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括L形手柄、弧形支架、锁紧块、连接块、弹簧A、支座，所述支座设置在可视保护罩4的外侧壁上，弹簧A的一端与支座连接，另一端与连接块下端连接，连接块为U形结构，弧形支架上设置有弧形腰孔，弧形支架卡入连接块开口内并与连接块铰接且铰轴穿过腰孔，手柄一端依次穿过弧形支架和悬挂件下部再与锁紧块连接，手柄与弧形支架固接，且与悬挂件转动连接。

进一步，上述装置中所述弧形支架上的腰孔两端部与腰孔中心的两条连线的夹角大于或等于90°。

进一步，上述装置中所述手柄穿过弧形支架的端部位于腰孔两端部连线的垂直平分线上，且腰孔端部与手柄穿入端的连线与腰孔两端部连线的垂直平分线的夹角为20°至70°。

其中，上述装置中所述弹性补偿机构包括拉杆、弹簧B、锁紧件和外筒，所述下保护罩上端翻边，且翻边面上间隔设置有若干螺纹孔，上保护罩的上端设置有若干外凸的固定座，且固定座对应设置在螺纹孔的正上方，拉杆的两端外侧壁上设置有螺纹，拉杆的一端拧入螺纹孔内，另一端穿过固定座和外筒再与锁紧件螺纹连接，外筒的下端与固定座连接，上端为缩口状结构，所述弹簧B套设在拉杆上，且弹簧B的两端分别与下保护罩的翻边和外筒缩口面接触连接。

进一步，上述装置中所述外筒为桶状结构且内底面设置有与拉杆适配的通孔。

其中，上述装置中所述可视窗包括高温玻璃和玻璃压板，可视保护罩外侧壁上开设有通孔，高温玻璃通过玻璃压板与可视保护罩密封连接。

进一步，上述装置中所述可视保护罩的高温玻璃内侧壁上涂覆有高温不沾涂料。

其中，上述装置中所述上保护罩和下保护罩内壁上设置有耐火材料。

本发明的有益效果是：本装置结构简单，且易于安装，在钢包下水口与中注管上浇口之间设置密封保护罩隔绝空气进入注流空间；同时工作时氩气从所述氩气保护环上的氩气入口进入，通过氩气保护环形成环形气幕后进入密封保护罩围成的内部腔体，并在钢水注流的外围形成气墙，然后从所述密封保护罩底部的氩气出口排出，进一步地避免钢水发生二次氧化，因而可有效避免空气接触钢水，极大降低氧化物杂质的生成，有效降低模铸成品中的N、O含量及氧化物等杂质，提高产品质量，增加产品的市场占有率；另外应用全密封模铸浇注保护装置后可有效减少氩气消耗量，并有效降低浇注钢水的温降，降本增效成果显著。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的图1的左视结构示意图；

图3为本发明的图1的右视结构示意图；

图4为本发明的可视保护罩的结构示意图；

图5为本发明的可伸缩保护罩的结构示意图；

图6为本发明的图5的剖面结构示意图。

图中标记为：1是氩气保护环，11是旋紧块，12是悬挂块，2是进气口，3是锁紧机构，31是手柄，32是悬挂件，33是弧形支架，34是连接块，35是弹簧A，36是支座，37是锁紧块，4是可视保护罩，5是上保护罩，6是下保护罩，7是出气口，8是耐火材料，9是导向环，10是弹性补偿机构，101是弹簧B，102是拉杆，103是锁紧件，104是外筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1至图6所示，本发明的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，包括氩气保护环1，所述氩气保护环1上部外侧壁周向间隔设置有若干旋紧块11，氩气保护环1的下部侧壁上沿外壁周向间隔设置有若干悬挂块12；

还包括可视保护罩4和可伸缩保护罩，所述可视保护罩4的外侧壁上至少设置有一个可视窗，可视保护罩4外壁上设置有与可视窗间隔设置的悬挂件32，悬挂件32的侧壁上设置有与悬挂块12适配的U形开口，可视保护罩4上端密封面上设置有密封垫，悬挂块12卡入悬挂件32的U形开口内，使得氩气保护环1和可视保护罩4密封连接；

所述可伸缩保护罩包括上保护罩5、下保护罩6和弹性补偿机构10，可视保护罩4下端与上保护罩5上端固接，上保护罩5的下端伸入下保护罩6上部，且上保护罩5和下保护罩6之间设置有导向环9，弹性补偿机构10可保持上保护罩5下端伸入下保护罩6上端内，下保护罩6的下部侧壁上间隔设有若干出气口7。本领域技术人员能够理解的是，氩气保护环1属于现有产品，其原理是主要通过将进气口2与外部氩气连通，使得氩气进入氩气保护环1内部，浇铸时钢水沿中部倒入使得氩气沿内壁形成气墙，实现隔绝空气的目的。为了方便氩气保护环1与钢水浇铸口连接，本装置优选氩气保护环1上部外侧壁周向间隔设置有若干旋紧块11，通过旋紧块11拧入钢水浇铸口对应卡槽实现两者的连接固定，而优选在氩气保护环1的下部侧壁上沿外壁周向间隔设置有若干悬挂块12。而氩气保护环1下端与可视保护罩4密封连接，为了方便观察钢水的浇铸情况，本装置优选在可视保护罩4的外侧壁上至少设置有一个可视窗，可优选可视窗沿圆周分布。为了方便与氩气保护环1连接，优选在可视保护罩4外壁上设置有与可视窗间隔设置的悬挂件32，优选悬挂件32的上端伸出可视保护罩4的上端面，悬挂件32的数量应与悬挂块12的数量相等或位置对应，为了方便悬挂件32和悬挂块12连接，优选在悬挂件32的侧壁上设置有与悬挂块12适配的U形开口，实际可在可视保护罩4上端密封面上设置有密封垫，将悬挂块12置于悬挂件32之间，旋转使得悬挂块12卡入悬挂件32的U形开口内，就可实现氩气保护环1和可视保护罩4密封连接；将可视保护罩4下端与上保护罩5上端固接，保持上保护罩5的下端伸入下保护罩6上部，且上保护罩5和下保护罩6之间设置有导向环9，可优选导向环9为高温密封圈，使得上保护罩5和下保护罩6之间通过导向环9密封连接，且下保护罩6可沿导向环9上下滑动。而弹性补偿机构10的设置就是保证上保护罩5和下保护罩6不分离，且能够缓冲外部轴向撞击，使得弹性补偿机构10可保持上保护罩5下端伸入下保护罩6上端内，为了防止整个装置憋压影响钢水的倒入，本装置优选下保护罩6的下部侧壁上间隔设有若干出气口7，使得氩气可循环进出保证钢水浇铸在全密封环境中进行。

优选的，上述装置中所述悬挂件32侧壁上的U形开口的上侧内壁为楔形面。本领域技术人员能够理解的是，为了方便悬挂块12旋入，本装置优选悬挂件32侧壁上的U形开口的上侧内壁为楔形面。

优选的，上述装置中还包括锁紧机构3，所述锁紧机构3包括L形手柄31、弧形支架33、锁紧块37、连接块34、弹簧A35、支座36，所述支座36设置在可视保护罩4的外侧壁上，弹簧A35的一端与支座36连接，另一端与连接块34下端连接，连接块34为U形结构，弧形支架33上设置有弧形腰孔，弧形支架33卡入连接块34开口内并与连接块34铰接且铰轴穿过腰孔，手柄31一端依次穿过弧形支架33和悬挂件32下部再与锁紧块37连接，手柄31与弧形支架33固接，且与悬挂件32转动连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置优选锁紧机构3的具体结构，包括L形手柄31、弧形支架33、锁紧块37、连接块34、弹簧A35、支座36，将支座36设置在可视保护罩4的外侧壁上，弹簧A35的一端与支座36连接，另一端与连接块34下端连接，优选连接块34为U形结构，并在弧形支架33上设置有弧形腰孔，弧形支架33卡入连接块34开口内并与连接块34铰接且铰轴穿过腰孔，在转动手柄31时可使得并通过安装其上的铰轴轴沿弧形支架33的腰孔滑动，实现导向的目的。而手柄31一端依次穿过弧形支架33和悬挂件32下部再与锁紧块37连接，并将手柄31与弧形支架33固接，且与悬挂件32转动连接，这种结构使得旋转手柄31就可将锁紧块37置于悬挂件32开口处有效防止悬挂件32与悬挂块12分离，同时手柄31转动带动弧形支架33旋转，使得弧形支架33沿腰孔转动使得铰轴置于腰孔的内，在弹簧A35作用下保持手柄31位置锁定进而实现锁紧块37的位置固定。为了限定锁紧块37的转动角度，可优选在悬挂件32开口端下端面上沿对角线设置定位销。且锁紧机构3的数量应小于等于悬挂件32的数量，也可在任一悬挂件32处设置锁紧机构3来实现将氩气保护环1和可视保护罩4锁紧。

优选的，上述装置中所述弧形支架33上的腰孔两端部与腰孔中心的两条连线的夹角大于或等于90°。本领域技术人员能够理解的是，为了防止打滑，且只要保证锁紧块37位于开口端即可，故本装置本装置优选弧形支架33上的腰孔两端部与腰孔中心的两条连线的夹角大于或等于90°。实际可进一步优选弧形支架33上的腰孔两端部与腰孔中心的两条连线的夹角大于或等于145°。

优选的，上述装置中所述手柄31穿过弧形支架33的端部位于腰孔两端部连线的垂直平分线上，且腰孔端部与手柄31穿入端的连线与腰孔两端部连线的垂直平分线的夹角为20°至70°。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是为了方便快速锁紧可视保护罩4，优选手柄31穿过弧形支架33的端部位于腰孔两端部连线的垂直平分线上，且腰孔端部与手柄31穿入端的连线与腰孔两端部连线的垂直平分线的夹角为20°至70°。可进一步优选腰孔端部与手柄31穿入端的连线与腰孔两端部连线的垂直平分线的夹角为45°，使得正反旋转45°就可实现锁紧和打开，实际使用更加方便。

优选的，上述装置中所述弹性补偿机构10包括拉杆102、弹簧B101、锁紧件103和外筒104，所述下保护罩6上端翻边，且翻边面上间隔设置有若干螺纹孔，上保护罩5的上端设置有若干外凸的固定座，且固定座对应设置在螺纹孔的正上方，拉杆102的两端外侧壁上设置有螺纹，拉杆102的一端拧入螺纹孔内，另一端穿过固定座和外筒104再与锁紧件103螺纹连接，外筒104的下端与固定座连接，上端为缩口状结构，所述弹簧B101套设在拉杆102上，且弹簧的两端分别与下保护罩6的翻边和外筒104缩口面接触连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置优选弹性补偿机构10的具体结构，包括拉杆102、弹簧B101、锁紧件103和外筒104，优选下保护罩6上端翻边，使得下保护罩6形成法兰盘结构，并在翻边面上间隔设置有若干螺纹孔，螺纹孔可优选均匀间隔设置，同时优选在上保护罩5的上端设置有若干外凸的固定座，且固定座对应设置在螺纹孔的正上方，可优选固定座和螺纹孔数量相等且一一对应，拉杆102的两端外侧壁上设置有螺纹，将拉杆102的一端拧入螺纹孔内，另一端穿过固定座和外筒104再与锁紧件103螺纹连接，所述弹簧B101套设在拉杆102上，且弹簧B101的两端分别与下保护罩6的翻边和锁紧件103端面接触连接，这种结构设置使得上保护罩5只能沿轴向向下保护罩6的下端运动，保证了上保护罩5和下保护罩6的连接处密封好，同时通过弹簧B101可缓冲冲击，保护整个装置同时也可补偿不同浇注工位的高度差。可优选锁紧件103为螺母。

优选的，上述装置中所述外筒104为桶状结构且内底面设置有与拉杆102适配的通孔。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是优选外筒104的具体结构，方便弹簧B101的端部固定，本装置优选外筒104为桶状结构且内底面设置有与拉杆102适配的通孔，使得弹簧B101的上端直接与外筒104底面接触。

优选的，上述装置中所述可视窗包括高温玻璃和玻璃压板，可视保护罩4外侧壁上开设有通孔，高温玻璃通过玻璃压板与可视保护罩4密封连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是优选可视窗的具体结构，包括高温玻璃和玻璃压板，可视保护罩4外侧壁上开设有通孔，高温玻璃通过玻璃压板与可视保护罩4密封连接。

优选的，上述装置中所述可视保护罩4的高温玻璃内侧壁上涂覆有高温不沾涂料。本领域技术人员能够理解的是，为了防止浇注前后喷溅的钢水粘接密封保护罩，本装置优选可视保护罩4的高温玻璃内侧壁上涂覆有高温不沾涂料。

优选的，上述装置中所述上保护罩5和下保护罩6内壁上设置有耐火材料8。本领域技术人员能够理解的是，由于钢水在浇铸时，钢水越往下流动会造成钢水直径变大易飞溅到上保护罩5和下保护罩6内壁上，本装置为了延长装置的使用寿命，故优选在上保护罩5和下保护罩6内壁上设置有耐火材料8。

现场浇铸步骤为：

(1)在钢包装铁水之前，将氩气保护环1利用楔形旋紧块11通过旋紧方式安装在钢包下水口位置；

(2)钢包吊入钢包车后，将模铸保护装置通过悬挂件32悬挂到氩气保护环1外侧的悬挂块12上，然后扳动手柄31锁紧；

(3)钢包车到达浇注位置后，操纵钢包车，钢包下移，使下保护罩6的底面与漏斗砖顶面接触并压紧，同时打开联通氩气保护环1的氩气开关，通入的氩气在钢水外围形成气墙，并充满密封保护罩内整个腔体，因而使模铸浇注时钢水始终处于保护氛围内，与空气完全隔离，避免钢水发生二次氧化；

(4)在该浇注位完成浇注后，操作钢包车到下一个浇注工位，重复步骤(3)，完成该浇注位的浇注，此时模铸浇注保护装置的弹性补偿机构10和可伸缩保护罩起作用，补偿不同浇注工位的高度差；

(5)完成所有浇注工位的浇注后，关闭氩气开关，钢包车到达拆卸位置后，扳动手柄31，卸下模铸保护装置。

Claims (9)

1.一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，包括氩气保护环(1)，其特征在于：所述氩气保护环(1)上部外侧壁周向间隔设置有若干旋紧块(11)，氩气保护环(1)的下部侧壁上沿外壁周向间隔设置有若干悬挂块(12)；

还包括可视保护罩(4)和可伸缩保护罩，所述可视保护罩(4)的外侧壁上至少设置有一个可视窗，可视保护罩(4)外壁上设置有与可视窗间隔设置的悬挂件(32)，悬挂件(32)的侧壁上设置有与悬挂块(12)适配的U形开口，可视保护罩(4)上端密封面上设置有密封垫，悬挂块(12)卡入悬挂件(32)的U形开口内，使得氩气保护环(1)和可视保护罩(4)密封连接；

所述可伸缩保护罩包括上保护罩(5)、下保护罩(6)和弹性补偿机构(10)，可视保护罩(4)下端与上保护罩(5)上端固接，上保护罩(5)的下端伸入下保护罩(6)上部，且上保护罩(5)和下保护罩(6)之间设置有导向环(9)，弹性补偿机构(10)可保持上保护罩(5)下端伸入下保护罩(6)上端内，下保护罩(6)的下部侧壁上间隔设有若干出气口(7)；

还包括锁紧机构(3)，所述锁紧机构(3)包括L形手柄(31)、弧形支架(33)、锁紧块(37)、连接块(34)、弹簧A(35)、支座(36)，所述支座(36)设置在可视保护罩(4)的外侧壁上，弹簧A(35)的一端与支座(36)连接，另一端与连接块(34)下端连接，连接块(34)为U形结构，弧形支架(33)上设置有弧形腰孔，弧形支架(33)卡入连接块(34)开口内并与连接块(34)铰接且铰轴穿过腰孔，手柄(31)一端依次穿过弧形支架(33)和悬挂件(32)下部再与锁紧块(37)连接，手柄(31)与弧形支架(33)固接，且与悬挂件(32)转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，其特征在于：所述悬挂件(32)侧壁上的U形开口的上侧内壁为楔形面。

3.根据权利要求1所述的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，其特征在于：所述弧形支架(33)上的腰孔两端部与腰孔中心的两条连线的夹角大于或等于90°。

4.根据权利要求1所述的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，其特征在于：所述手柄(31)穿过弧形支架(33)的端部位于腰孔两端部连线的垂直平分线上，且腰孔端部与手柄(31)穿入端的连线与腰孔两端部连线的垂直平分线的夹角为20°至70°。

5.根据权利要求1所述的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，其特征在于：所述弹性补偿机构(10)包括拉杆(102)、弹簧B(101)、锁紧件(103)和外筒(104)，所述下保护罩(6)上端翻边，且翻边面上间隔设置有若干螺纹孔，上保护罩(5)的上端设置有若干外凸的固定座，且固定座对应设置在螺纹孔的正上方，拉杆(102)的两端外侧壁上设置有螺纹，拉杆(102)的一端拧入螺纹孔内，另一端穿过固定座和外筒(104)再与锁紧件(103)螺纹连接，外筒(104)的下端与固定座连接，上端为缩口状结构，所述弹簧B(101)套设在拉杆(102)上，且弹簧B(101)的两端分别与下保护罩(6)的翻边和外筒(104)缩口面接触连接。

6.根据权利要求5所述的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，其特征在于：所述外筒(104)为桶状结构且内底面设置有与拉杆(102)适配的通孔。

7.根据权利要求1所述的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，其特征在于：所述可视窗包括高温玻璃和玻璃压板，可视保护罩(4)外侧壁上开设有通孔，高温玻璃通过玻璃压板与可视保护罩(4)密封连接。

8.根据权利要求7所述的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，其特征在于：所述可视保护罩(4)的高温玻璃内侧壁上涂覆有高温不沾涂料。

9.根据权利要求1所述的一种具有高度补偿及可视功能的模铸浇注保护装置，其特征在于：所述上保护罩(5)和下保护罩(6)内壁上设置有耐火材料(8)。

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