CN113814350B - 一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构和铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构和铸造方法，采用泡沫实体模型，在模型铸字位置设置凸台活块，耳轴模型外设置圆钢定位芯头活块，废旧铸管制作芯铁，模型外腔裹一层薄铁皮，设置底雨淋式芯内浇注系统，定量浇注池对应两个浇口杯实现双包同时浇注，自制1:1卡板检测砂芯，定量压箱铁和砂箱外壁螺栓紧固双保险，铸件在砂型内的保温时间控制在72小时以上；本发明采用树脂砂泡沫模型扣模铸造工艺，用泡沫模样代替传统木模造型、制芯，大大节省了模型的制作周期和制作成本；采用底雨淋式芯内浇注系统充型平稳，不直接冲击型腔，解决了钢锭模内壁鼓包不易清理问题；且砂铁比大大降低，生产成本大幅降低。

Description

一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构和铸造方法

技术领域

本发明涉及到大型钢锭模铸造技术领域，具体涉及到一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构和铸造方法。

背景技术

大型浮游式钢锭模铸件壁厚高达280-360mm，高度达3000-4200mm，单重在32t以上。传统铸造采用木质芯盒和钢板拼焊外模，通过造型、制芯、装配后浇铸成型，模具制作周期长、费用高，生产效率低不能满足交期要求。传统铸造采用底注阶梯式浇注系统，内浇道直接冲刷型芯造成的钢锭模内壁鼓包不易清理磨平，且浇注系统分布在钢锭模外侧，钢锭模砂铁比较高，生产成本居高不下。

如中国实用新型专利(公开号：CN207358114U)在2018年公开了大型厚壁钢锭模铸件浇注系统，具有泡沫模具，所述泡沫模具外包覆有树脂砂，泡沫模具的左右两侧各对称布置有一套浇注系统，所述浇注系统顶部设有浇口杯，所述浇口杯下设有直浇道，所述直浇道从上到下依次设有第一层横浇道、第二层横浇道和第三层横浇道，所述第一层横浇道、第二层横浇道和第三层横浇道旁均设有一条内浇道，所述内浇道均与泡沫模具连通，所述泡沫模具的顶部沿圆周排布若干个排气排渣冒口和明补缩冒口，每个明补缩冒口的两侧各设有一个排气排渣冒口；该实用新型采用底注+中注+顶注的三层阶梯式的浇注系统，内浇道直接冲刷型芯容易造成钢锭模出现各种缺陷问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构和铸造方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构，包括依次叠放的底箱、中箱和盖箱，所述中箱内设置有实体泡沫模型，所述实体泡沫模型与所述中箱之间填充有砂型，所述实体泡沫模型的外周设有若干对耳轴模型，所述耳轴模型上设有定位芯头，所述定位芯头的一端插入所述砂型中，所述实体泡沫模型的外壁上还设有铸字模型，所述铸字模型处设有凸台活块；所述实体泡沫模型的内周部设有砂芯，所述砂芯的中部设有芯筒，所述砂芯内靠近所述芯筒处对称的设有一对直浇道，所述直浇道的下端分别连接有弧形横浇道，所述弧形横浇道分别通过设置在所述底箱内的若干条U型底雨淋式内浇道与所述实体泡沫模型的底面抵接，所述直浇道的上端穿过所述盖箱并分别与盖箱上的浇口杯连接，所述浇口杯上设有定量浇注池，所述定量浇注池内的浇口分别对应一个所述浇口杯；所述盖箱内还轴向的设有若干排气片，所述排气片的一端抵接所述实体泡沫模型的上端面、另一端与外部连通，所述盖箱内还设有与所述实体泡沫模型上端面抵接的明顶补浇冒口。

本造型结构通过所述砂型、砂芯、浇注系统和实体泡沫模型的设置，能够构建出结构合理、稳定的型腔，能够生产出尺寸准确、缺陷较少的钢锭模铸件；采用树脂砂和泡沫模型配合的造型方式，能够明显节省传统木模的制作周期和制作成本，而且精度易于控制，铸件成型后尺寸精度高。

所述铸字模型和所述耳轴模型均是采用活块结构设置，在下模型时，能够随所述实体泡沫模型一起下，在起模时，又能够分离，不影响实体泡沫模型的取出；而且由于铸字凸起一定高度，在起模过程中容易造成铸字破损，故铸字部分采用芯盒活块，并在模型铸字位置设置凸台活块以便于安放铸字活块，使得凸台活块在起模过程中完好的遗留在砂型上不被破坏。

采用本结构中的底雨淋式浇注系统，并将所述直浇道设置在砂芯的内侧中，能够避免铁水直接冲击和冲刷型腔，避免了钢锭模内壁鼓包的问题，减小了铸件的清理难度；而且浇注系统设置在钢锭模型腔的内侧利用了钢锭模的筒形结构特点，合理利用了内部空间，减少了砂铁比，降低了生产成本，增加了钢锭模铸件的利润。

一对的设置，能够形成两股铁水下流的通道，铁水同时从两个所述直浇道分别进入相应所述弧形横浇道中，而后又分别通过若干个所述内浇道进入型腔，使得铁水能够快速而又分散的从底部冲入型腔，在保证充型稳定的情况下提升了充型速度；这样的设置将冲击力较大的铁水均匀分散后周向等间距的注入型腔中，既保证的充型的铁水量，也避免的铁水集中冲入带来的危害。

在所述盖箱上设置若干所述排气片能够为型腔提供较好的排气通道，在浇注时气体能够快速的上行并溢出，减少了铸件的气孔类缺陷；所述明顶补浇冒口的设置一方面在浇注过程中能够起到排气作用，也能够用于观察铁水是否充型完毕，另一方面在铁水充满型腔后还能够通过该冒口进行补浇，起到补缩作用，减少铸件的缩孔缩松缺陷。

所述底箱、所述中箱和所述盖箱的配合设置，能够形成稳定的结构，有利于铁水的稳定浇注，而且这样分体的设置，非常有利于浇注系统的安放和布置，也方便填充树脂砂形成所述砂型和砂芯。

进一步的，所述实体泡沫模型包括浮游直段部分和浮游斜段部分，所述浮游直段部分和所述浮游斜段部分分别由周向上多个等分的模块组合而成；所述浮游直段部分的周向尺寸大于所述浮游斜段部分的周向尺寸，所述浮游直段部分设置在所述浮游斜段部分的下方。

由于钢锭模的内腔是包含直线段和斜线段的，采用上下分开的两个部分分别制作泡沫模具更加方便，尺寸更易于控制；采用等分分割的模块分别组成所述浮游直段部分和浮游斜段部分，也是便于各个部分的尺寸控制，降低整体加工的难度，由于都是泡沫模型，后期的拼接并不难。

进一步的，所述铸字模型凸出尺寸为8-10mm，所述凸台活块覆盖所有所述铸字模型，所述凸台活块与所述实体泡沫模型之间采用木质牙签连接。

进一步的，所述耳轴模型为泡沫做成的活块，所述定位芯头设置在所述耳轴模型的中轴上并凸出所述耳轴模型端面70-90mm，所述定位芯头为圆钢。

这样设置的所述耳轴，使得所述耳轴具有定位的作用，能够对整个所述实体泡沫模型进行限位。所述耳轴模型为上下设置的两对，分别设置在所述浮游直段部分和所述浮游斜段部分上。

另外，所述中箱、所述底箱和所述盖箱均为矩形框型结构，所述耳轴模型分别设置在矩形对角线所在平面上。这样能够明显降低吃砂量，同时减小了砂箱的尺寸，有利于成本的控制。

进一步的，若干所述内浇道采用环形阵列方式分布在所述底箱中，所述内浇道与所述实体泡沫模型抵接的端部位于所述实体泡沫模型大口内壁与小口外壁在底面上投影之间区域的近中心部位；所述弧形横浇道设置在所述芯筒外壁与所述实体泡沫模型小口内壁在底面上投影之间的中间位置上，所述弧形横浇道的中部位置连接所述直浇道。

进一步的，所述排气片为中心对称设置的5-10片，所述排气片从下至上的尺寸渐大设置，所述排气片设置在靠近所述实体泡沫模具上端面靠边缘设置。

这样设置的排气片能够快速将型腔内气体排出，这些气体一部分为型腔内残留的气体，另一部分是高温烘烤砂芯、砂型中树脂砂产生的气体，由于砂型较厚树脂砂较多产生较多的气体，靠外侧设置，有利于砂型侧的气体排出。

进一步的，所述明顶补浇冒口为下小上大的截锥形冒口，所述明顶补浇冒口设置在一对所述弧形横浇道之间所在范围内的上端部，所述明顶补浇冒口的上端部与所述浇口杯的上端部平齐，所述明顶补浇冒口与所述定量浇注池连通，用于接收所述定量浇注池内剩余铁水。

进一步的，所述芯筒为球磨铸铁管芯筒，所述芯筒的下端插入所述底箱中，所述芯筒的上端部还设筒盖，所述芯筒的上端面和所述筒盖上分别设有若干吊环。

所述芯筒的设置能够提升所述砂芯的强度和稳定性，同时起到定位的作用，所述吊环的设置便于装卸时起吊操作，所述芯筒和所述芯盖在完成铸件浇注成型后，还能够取出重复使用。

进一步的，一种用于制作大型浮游式钢锭模的铸造方法，包括如下步骤：

(1)泡沫模样制作：在零件图的基础上加上0.6％缩尺，加上20mm机械加工余量，制作泡沫模型三维图，根据结构特点分成上下两部分，即浮游直段部分和浮游斜段部分，再将上下两部分在圆周方向分割成8等分；浮游直段部分的8等份模块分别由数铣1:1尺寸切割成型，切割好后进行组装，完成浮游直段部分模型；浮游斜段部分的8等份模块的外壁分别由数铣1:1尺寸切割成型，内壁预留2-3mm二次加工量，切割好后分别对内壁进行二次手动热丝加工，加工前将上下两块1:1尺寸样板沿模块外壁放好，热丝沿样板内壁进行切割成型，整体切割好后再进行组装，完成浮游斜段部分模型，最后将上下两部分模型组合在一起；这些模型使用到的泡沫为密度在22-24g/l的聚苯乙烯泡沫板材，所述样板为木板，通过木板的卡合，有利于内外壁尺寸的准确切割；

(2)在组合好的实体泡沫模型的外周设置铸字模型和耳轴模型，并在实体泡沫模型的外周包裹一层薄铁皮；所述薄铁皮的设置不仅能够增加模型强度，而且在起模时能够保护泡沫模型，一方面便于完整取出所述实体泡沫模型，另一方面能够留下尺寸准确的钢锭模型腔；起模后用电热丝将模型沿拼接缝处分割，还能够收回进行二次使用；

(3)工装准备，包括准备所述底箱、所述中箱和所述盖箱，所述底箱上焊接有芯铁；

(4)造型、制芯：将焊好芯铁的所述底箱放置在造型平台上，把U型的所述内浇道一次全部摆放好，放砂填充底箱；底箱造好后将所述弧形横浇道、所述直浇道固定在底箱上，再将所述实体泡沫模型和所述中箱放在所述底箱上，开始放砂，放砂顺序为一层砂型一层砂芯依次交替，直至造完所述中箱，再将所述盖箱放置在所述中箱上，设置所述排气片和明顶补浇冒口，并进行填砂完成所述盖箱造型，所述中箱填砂过程中分三次进行振实，等待砂型、砂芯完全固化后吊起所述盖箱并起模；

(5)砂芯尺寸检测：所述砂芯的尺寸使用两块自制的1:1卡板进行检测，尺寸合格后进行下一步；

(6)合箱：将已经造好型的所述盖箱再次放置在所述中箱上；再在所述盖箱上设置所述浇口杯，每个所述直浇道对应一个浇口杯，所述浇口杯的上方设置所述定量浇注池；最后进行压箱操作，在所述盖箱上设置定量压箱铁，所述底箱、所述中箱和所述盖箱的外壁分别螺栓紧固；采用双重方法进行压箱，能够确保铁水充型以及凝固成型过程中铸件尺寸不会变形，尺寸保持非常好；

(7)浇注：浇注温度控制在1290±10℃，浇注成分控制为：C:3.2-3.5％，Si：1.0-1.2％，Mn：0.8-1.2％，P≤0.06％，S≤0.08％，浇注过程中设置随流孕育；浇注完成后铸件在砂型内保温时间控制在72小时以上。

进一步的，所述芯铁采用废旧的铸管制作而成，每个所述铸管上均开设有

的工艺孔，所述铸管轴向均布8个，纵向间隔200mm设一层，层与层之间的工艺孔交错布置，每层的所述工艺孔内分别插入一根螺纹钢挂砂齿，所述螺纹钢挂砂齿凸出管身50mm，层与层之间的所述螺纹钢挂砂齿交错设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明采用树脂砂泡沫模型扣模铸造工艺，用泡沫模样代替传统木模造型、制芯，大大节省了模型的制作周期和制作成本；采用底雨淋式芯内浇注系统充型平稳，不直接冲击型腔，解决了钢锭模内壁鼓包不易清理问题；且砂铁比大大降低，生产成本降低约3000元/件；2、本造型工艺能够构建出结构合理、稳定的型腔，能够生产出尺寸准确、缺陷较少的钢锭模铸件；采用树脂砂和泡沫模型配合的造型方式，精度易于控制，铸件成型后尺寸精度高；3、采用本结构中的底雨淋式浇注系统，并将所述直浇道设置在砂芯的内侧中，能够避免铁水直接冲击和冲刷型腔，避免了钢锭模内壁鼓包的问题，减小了铸件的清理难度；而且浇注系统设置在钢锭模型腔的内侧利用了钢锭模的筒形结构特点，合理利用了内部空间，减少了砂铁比，降低了生产成本，增加了钢锭模铸件的利润；4、在所述盖箱上设置若干所述排气片能够为型腔提供较好的排气通道，在浇注时气体能够快速的上行并溢出，减少了铸件的气孔类缺陷；所述明顶补浇冒口的设置一方面在浇注过程中能够起到排气作用，也能够用于观察铁水是否充型完毕，另一方面在铁水充满型腔后还能够通过该冒口进行补浇，起到补缩作用，减少铸件的缩孔缩松缺陷；5、所述底箱、所述中箱和所述盖箱的配合设置，能够形成稳定的结构，有利于铁水的稳定浇注，而且这样分体的设置，非常有利于浇注系统的安放和布置，也方便填充树脂砂形成所述砂型和砂芯。

附图说明

图1为本发明一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构的中箱和底箱组合示意图；

图2为本发明一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构的浇注系统构示意图；

图3为本发明一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构的整体示意图；

图4为本发明钢锭模的实体泡沫模型等分的示意图；

图5为本发明浮游斜段部分的尺寸样板一的示意图；

图6为本发明浮游斜段部分的尺寸样板二的示意图；

图7为本发明用于检测浮游直段部分的砂芯尺寸的第一卡板的示意图；

图8为本发明用于检测浮游斜段部分的砂芯尺寸的第二卡板的示意图；

图中：1、中箱；2、底箱；3、盖箱；4、实体泡沫模型；401、浮游斜段部分；402、浮游直段部分；5、砂型；6、砂芯；7、芯筒；8、直浇道；9、弧形横浇道；10、内浇道；11、排气片；12、浇口杯；13、明顶补浇冒口；14、筒盖；15、耳轴模型；16、定位芯头；17、定量浇注池；18、浇口；19、凸台活块；20、尺寸样板一；21、尺寸样板二；22、第一卡板；23、第二卡板；24、型腔。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图1～图3所示，一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构，包括依次叠放的底箱2、中箱1和盖箱3，所述中箱1内设置有实体泡沫模型4，所述实体泡沫模型4与所述中箱1之间填充有砂型5，所述实体泡沫模型4的外周设有若干对耳轴模型15，所述耳轴模型15上设有定位芯头16，所述定位芯头16的一端插入所述砂型5中，所述实体泡沫模型4的外壁上还设有铸字模型，所述铸字模型处设有凸台活块19；所述实体泡沫模型4的内周部设有砂芯6，所述砂芯6的中部设有芯筒7，所述砂芯6内靠近所述芯筒7处对称的设有一对直浇道8，所述直浇道8的下端分别连接有弧形横浇道9，所述弧形横浇道9分别通过设置在所述底箱2内的若干条U型底雨淋式内浇道10与所述实体泡沫模型4的底面抵接，所述直浇道8的上端穿过所述盖箱3并分别与盖箱3上的浇口杯12连接，所述浇口杯12上设有定量浇注池17，所述定量浇注池17内的浇口18分别对应一个所述浇口杯12；所述盖箱3内还轴向的设有若干排气片11，所述排气片11的一端抵接所述实体泡沫模型4的上端面、另一端与外部连通，所述盖箱3内还设有与所述实体泡沫模型4上端面抵接的明顶补浇冒口13。

本造型结构通过所述砂型5、砂芯6、浇注系统和实体泡沫模型4的设置，能够构建出结构合理、稳定的型腔，能够生产出尺寸准确、缺陷较少的钢锭模铸件；采用树脂砂和泡沫模型配合的造型方式，能够明显节省传统木模的制作周期和制作成本，而且精度易于控制，铸件成型后尺寸精度高。

所述铸字模型和所述耳轴模型15均是采用活块芯盒结构设置，在下模型时，能够随所述实体泡沫模型4一起下，在起模时，又能够分离，不影响实体泡沫模型4的取出；而且由于铸字凸起一定高度，在起模过程中容易造成铸字破损，故铸字部分采用芯盒活块，并在模型铸字位置设置凸台活块19以便于安放铸字活块，使得凸台活块19在起模过程中完好的遗留在砂型上不被破坏。

采用本结构中的底雨淋式浇注系统，并将所述直浇道8设置在砂芯6的内侧中，能够避免铁水直接冲击和冲刷型腔，避免了钢锭模内壁鼓包的问题，减小了铸件的清理难度；而且浇注系统设置在钢锭模型腔的内侧利用了钢锭模的筒形结构特点，合理利用了内部空间，减少了砂铁比，降低了生产成本，增加了钢锭模铸件的利润。

一对的设置，能够形成两股铁水下流的通道，铁水同时从两个所述直浇道8分别进入相应所述弧形横浇道9中，而后又分别通过若干个所述内浇道10进入型腔24，使得铁水能够快速而又分散的从底部冲入型腔24，在保证充型稳定的情况下提升了充型速度；这样的设置将冲击力较大的铁水均匀分散后周向等间距的注入型腔中，既保证的充型的铁水量，也避免的铁水集中冲入带来的危害。

在所述盖箱3上设置若干所述排气片11能够为型腔提供较好的排气通道，在浇注时气体能够快速的上行并溢出，减少了铸件的气孔类缺陷；所述明顶补浇冒口13的设置一方面在浇注过程中能够起到排气作用，也能够用于观察铁水是否充型完毕，另一方面在铁水充满型腔后还能够通过该冒口进行补浇，起到补缩作用，减少铸件的缩孔缩松缺陷。

所述底箱2、所述中箱1和所述盖箱3的配合设置，能够形成稳定的结构，有利于铁水的稳定浇注，而且这样分体的设置，非常有利于浇注系统的安放和布置，也方便填充树脂砂形成所述砂型和砂芯。

进一步的，结合图4所示，所述实体泡沫模型4包括浮游直段部分402和浮游斜段部分401，所述浮游直段部分402和所述浮游斜段部分401分别由周向上多个等分的模块组合而成；所述浮游直段部分402的周向尺寸大于所述浮游斜段部分401的周向尺寸，所述浮游直段部分402设置在所述浮游斜段部分401的下方。

由于钢锭模的内腔是包含直线段和斜线段的，采用上下分开的两个部分分别制作泡沫模具更加方便，尺寸更易于控制；采用等分分割的模块分别组成所述浮游直段部分和浮游斜段部分，也是便于各个部分的尺寸控制，降低整体加工的难度，由于都是泡沫模型，后期的拼接并不难。

进一步的，所述铸字模型凸出尺寸为8-10mm，所述凸台活块19覆盖所有所述铸字模型，所述凸台活块19与所述实体泡沫模型4之间采用木质牙签连接。

进一步的，所述耳轴模型为泡沫做成的活块，所述定位芯头设置在所述耳轴模型的中轴上并凸出所述耳轴模型端面70-90mm，所述定位芯头为圆钢。

这样设置的所述耳轴模型15，使得所述耳轴模型15具有定位的作用，能够对整个所述实体泡沫模型4进行限位。所述耳轴模型15为上下设置的两对，分别设置在所述浮游直段部分402和所述浮游斜段部分401上。

另外，所述中箱1、所述底箱2和所述盖箱3均为矩形框型结构，所述耳轴模型15分别设置在矩形对角线所在平面上。这样能够明显降低吃砂量，同时减小了砂箱的尺寸，有利于成本的控制。

进一步的，若干所述内浇道10采用环形阵列方式分布在所述底箱2中，所述内浇道10与所述实体泡沫模型4抵接的端部位于所述实体泡沫模型4大口内壁与小口外壁在底面上投影之间区域的近中心部位；所述弧形横浇道9设置在所述芯筒7外壁与所述实体泡沫模型4小口内壁在底面上投影之间的中间位置上，所述弧形横浇道9的中部位置连接所述直浇道8。这样的设置能够明显改善铁水进入型腔中的流动状态，能够减少对内壁的冲刷，能够提供均匀稳定的浇注环境。

进一步的，所述排气片11为中心对称设置的7片，所述排气片11从下至上的尺寸渐大设置，所述排气片11设置在靠近所述实体泡沫模具4上端面靠边缘设置。

这样设置的排气片11能够快速将型腔内气体排出，这些气体一部分为型腔内残留的气体，另一部分是高温烘烤砂芯、砂型中树脂砂产生的气体，由于砂型较厚树脂砂较多产生较多的气体，靠外侧设置，有利于砂型侧的气体排出。

进一步的，所述明顶补浇冒口13为下小上大的截锥形冒口，所述明顶补浇冒口13设置在一对所述弧形横浇道之间所在范围内的上端部，所述明顶补浇冒口13的上端部与所述浇口杯12的上端部平齐，所述明顶补浇冒口13与所述定量浇注池17连通，用于接收所述定量浇注池17内剩余铁水。

进一步的，所述芯筒7为球磨铸铁管芯筒，所述芯筒7的下端插入所述底箱2中，所述芯筒7的上端部还设筒盖14，所述芯筒7的上端面和所述筒盖14上分别设有若干吊环。

所述芯筒7的设置能够提升所述砂芯的强度和稳定性，同时起到定位的作用，所述吊环的设置便于装卸时起吊操作，所述芯筒和所述芯盖在完成铸件浇注成型后，还能够取出重复使用。

实施例二：

本实施例提供了实施例一中钢锭模的铸造方法。

结合图1～图8所示，一种用于制作大型浮游式钢锭模的铸造方法，包括如下步骤：

(1)泡沫模样制作：在零件图的基础上加上0.6％缩尺，加上20mm机械加工余量，制作泡沫模型三维图，根据结构特点分成上下两部分，即浮游直段部分402和浮游斜段部分401，再将上下两部分在圆周方向分割成8等分；浮游直段部分的8等份模块分别由数铣1:1尺寸切割成型，切割好后进行组装，完成浮游直段部分模型；浮游斜段部分的8等份模块的外壁分别由数铣1:1尺寸切割成型，内壁预留2-3mm二次加工量，切割好后分别对内壁进行二次手动热丝加工，加工前将上下两块1:1尺寸样板沿模块外壁放好，即将径向尺寸稍大的尺寸样板二21设置在泡沫模块下方，尺寸样板一20放置在上方，尺寸样板二21和尺寸样板一20的外周壁在同一截面内，热丝沿样板内壁进行切割就能够形成需要的斜段，整体切割好后再进行组装，完成浮游斜段部分模型，最后将上下两部分模型组合在一起；这些模型使用到的泡沫为密度在22-24g/l的聚苯乙烯泡沫板材，所述样板为木板，通过木板的卡合，有利于内外壁尺寸的准确切割；

(2)在组合好的实体泡沫模型4的外周设置铸字模型和耳轴模型15，并在实体泡沫模型4的外周包裹一层薄铁皮；所述薄铁皮的设置不仅能够增加模型强度，而且在起模时能够保护泡沫模型，一方面便于完整取出所述实体泡沫模型，另一方面能够留下尺寸准确的钢锭模型腔；起模后用电热丝将模型沿拼接缝处分割，还能够收回进行二次使用；

(3)工装准备，包括准备所述底箱2、所述中箱1和所述盖箱3，所述底箱2上焊接有芯铁；

(4)造型、制芯：将焊好芯铁的所述底箱2放置在造型平台上，把U型的所述内浇道10一次性全部摆放好，放砂填充底箱2；底箱2造好后将所述弧形横浇道9、所述直浇道8分别固定在底箱2上方，再将所述实体泡沫模型4、芯筒7和所述中箱1放在所述底箱2上，开始放砂，放砂顺序为一层砂型一层砂芯依次交替，直至造完所述中箱1，所述中箱1填砂过程中分三次进行振实，最后将所述盖箱3放置在所述中箱1上，设置所述排气片11和明顶补浇冒口13，并进行填砂完成所述盖箱3，等待砂型、砂芯等树脂砂完全固化后吊起盖箱3并起模，即可形成所述型腔24；

(5)砂芯尺寸检测：所述砂芯6的尺寸使用两块自制的1:1第一卡板22和第二卡板23进行检测，尺寸合格后进行下一步；所述第一卡板22对应了浮游直段部分402的尺寸，所述第二卡板23对应了浮游斜段部分401中某一截面的尺寸，如离端部1000mm处的截面尺寸，通过这种检测方式能够快速的判定砂芯尺寸是否正确，从而能够判定钢锭模型腔的内周尺寸是否准确；

(6)合箱：将已经造好型的所述盖箱3放置在所述中箱1上，再在所述盖箱3上设置所述浇口杯12，每个所述直浇道8对应一个浇口杯12，所述浇口杯12的上方设置所述定量浇注池17；最后进行压箱操作，在所述盖箱上设置定量压箱铁，所述底箱、所述中箱和所述盖箱的外壁分别螺栓紧固；采用双重方法进行压箱，能够确保铁水充型以及凝固成型过程中铸件尺寸不会变形，尺寸保持非常好；

(7)浇注：浇注温度控制在1290±10℃，浇注成分控制为：C:3.2-3.5％，Si：1.0-1.2％，Mn：0.8-1.2％，P≤0.06％，S≤0.08％，浇注过程中设置随流孕育；浇注完成后铸件在砂型内保温时间控制在72小时以上。

进一步的，所述芯铁采用废旧的铸管制作而成，每个所述铸管上均开设有

的工艺孔，所述铸管轴向均布8个，纵向间隔200mm设一层，层与层之间的工艺孔交错布置，每层的所述工艺孔内分别插入一根螺纹钢挂砂齿，所述螺纹钢挂砂齿凸出管身50mm，层与层之间的所述螺纹钢挂砂齿交错设置。所述螺纹杆挂砂齿能够提高与树脂砂的连接强度，从而使所述芯铁明显增加整个砂芯的连接强度和稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构，其特征在于，包括依次叠放的底箱、中箱和盖箱，所述中箱内设置有实体泡沫模型，所述实体泡沫模型与所述中箱之间填充有砂型，所述实体泡沫模型的外周设有若干对耳轴模型，所述耳轴模型上设有定位芯头，所述定位芯头的一端插入所述砂型中，所述实体泡沫模型的外壁上还设有铸字模型，所述铸字模型处设有凸台活块；所述实体泡沫模型的内周部设有砂芯，所述砂芯的中部设有芯筒，所述砂芯内靠近所述芯筒处对称的设有一对直浇道，所述直浇道的下端分别连接有弧形横浇道，所述弧形横浇道分别通过设置在所述底箱内的若干条U型底雨淋式内浇道与所述实体泡沫模型的底面抵接，所述直浇道的上端穿过所述盖箱并分别与盖箱上的浇口杯连接，所述浇口杯上设有定量浇注池，所述定量浇注池内的浇口分别对应一个所述浇口杯；所述盖箱内还轴向的设有若干排气片，所述排气片的一端抵接所述实体泡沫模型的上端面、另一端与外部连通，所述盖箱内还设有与所述实体泡沫模型上端面抵接的明顶补浇冒口；所述实体泡沫模型包括浮游直段部分和浮游斜段部分，所述浮游直段部分和所述浮游斜段部分分别由周向上多个等分的模块组合而成；所述浮游直段部分的周向尺寸大于所述浮游斜段部分的周向尺寸，所述浮游直段部分设置在所述浮游斜段部分的下方。

2.根据权利要求1所述的用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构，其特征在于，所述铸字模型凸出尺寸为8-10mm，所述凸台活块覆盖所有所述铸字模型，所述凸台活块与所述实体泡沫模型之间采用木质牙签连接。

3.根据权利要求1所述的用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构，其特征在于，所述耳轴模型为泡沫做成的活块，所述定位芯头设置在所述耳轴模型的中轴上并凸出所述耳轴模型端面70-90mm，所述定位芯头为圆钢。

4.根据权利要求1所述的用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构，其特征在于，若干所述内浇道采用环形阵列方式分布在所述底箱中，所述内浇道与所述实体泡沫模型抵接的端部位于所述实体泡沫模型大口内壁与小口外壁在底面上投影之间区域的近中心部位；所述弧形横浇道设置在所述芯筒外壁与所述实体泡沫模型小口内壁在底面上投影之间的中间位置上，所述弧形横浇道的中部位置连接所述直浇道。

5.根据权利要求1所述的用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构，其特征在于，所述排气片为中心对称设置的5-10片，所述排气片从下至上的尺寸渐大设置，所述排气片设置在靠近所述实体泡沫模型上端面靠边缘设置。

6.根据权利要求1所述的用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构，其特征在于，所述明顶补浇冒口为下小上大的截锥形冒口，所述明顶补浇冒口设置在一对所述弧形横浇道之间所在范围内的上端部，所述明顶补浇冒口的上端部与所述浇口杯的上端部平齐，所述明顶补浇冒口与所述定量浇注池连通，用于接收所述定量浇注池内剩余铁水。

7.一种运用权利要求1所述的用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法包括如下步骤：

(1)泡沫模样制作：在零件图的基础上加上0.6％缩尺，加上20mm机械加工余量，制作泡沫模型三维图，根据结构特点分成上下两部分，即浮游直段部分和浮游斜段部分，再将上下两部分在圆周方向分割成8等分；浮游直段部分的8等份模块分别由数铣1:1尺寸切割成型，切割好后进行组装，完成浮游直段部分模型；浮游斜段部分的8等份模块的外壁分别由数铣1:1尺寸切割成型，内壁预留2-3mm二次加工量，切割好后分别对内壁进行二次手动热丝加工，加工前将上下两块1:1尺寸样板沿模块外壁放好，热丝沿样板内壁进行切割成型，整体切割好后再进行组装，完成浮游斜段部分模型，最后将上下两部分模型组合在一起；

(2)在组合好的实体泡沫模型的外周设置铸字模型和耳轴模型，并在实体泡沫模型的外周包裹一层薄铁皮；

(3)工装准备，包括准备所述底箱、所述中箱和所述盖箱，所述底箱上焊接有芯铁；

(4)造型、制芯：将焊好芯铁的所述底箱放置在造型平台上，把U型的所述内浇道一次全部摆放好，放砂填充底箱；底箱造好后将所述弧形横浇道、所述直浇道固定在底箱上，再将所述实体泡沫模型和所述中箱放在所述底箱上，开始放砂，放砂顺序为一层砂型一层砂芯依次交替，直至造完所述中箱，再将所述盖箱放置在所述中箱上，设置所述排气片和明顶补浇冒口，并进行填砂完成所述盖箱造型，所述中箱填砂过程中分三次进行振实，等待砂型、砂芯完全固化后吊起所述盖箱后起模；

(5)砂芯尺寸检测：所述砂芯的尺寸使用两块自制的1:1卡板进行检测，尺寸合格后进行下一步；

(6)合箱：将已经造好型的所述盖箱再次放置在所述中箱上；再在所述盖箱上设置所述浇口杯，每个所述直浇道对应一个浇口杯，所述浇口杯的上方设置所述定量浇注池；最后进行压箱操作，在所述盖箱上设置定量压箱铁，所述底箱、所述中箱和所述盖箱的外壁分别螺栓紧固；

(7)浇注：浇注温度控制在1290±10℃，浇注成分控制为：C:3.2-3.5％，Si：1.0-1.2％，Mn：0.8-1.2％，P≤0.06％，S≤0.08％，浇注过程中设置随流孕育；浇注完成后铸件在砂型内保温时间控制在72小时以上。

8.根据权利要求7所述的用于制作大型浮游式钢锭模的造型结构的铸造方法，其特征在于，所述芯铁采用废旧的铸管制作而成，每个所述铸管上均开设有φ20的工艺孔，所述铸管轴向均布8个，纵向间隔200mm设一层，层与层之间的工艺孔交错布置，每层的所述工艺孔内分别插入一根螺纹钢挂砂齿，所述螺纹钢挂砂齿凸出管身50mm，层与层之间的所述螺纹钢挂砂齿交错设置。

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