CN115341102B - 大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金铸造技术领域，提供了一种大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，包括一体成型的圆柱形铸模体，铸模体具有顶部开口的内腔；铸模体内腔的底部设置有底注孔；铸模体的内腔包括从上向下依次设置的冒口段、模体段和水口段；冒口段为等截面尺寸结构、且其横截面尺寸大于或等于模体段上端的横截面尺寸；模体段的横截面尺寸从上向下逐渐减小；水口段为等截面尺寸结构、且其横截面尺寸小于模体段下端的横截面尺寸；铸模体的壁厚为其外径的12％～17％；铸模体的高度与模体段的内径之比为2.5～3.5。本发明可浇注尾部具有水口段的电极坯，这样电极坯的水口段可与假电极直接对焊，无需锯切操作，提高了电极坯的材料利用率。
Description
技术领域
本发明涉及冶金铸造技术领域，尤其是一种大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模。
背景技术
电极坯作为电渣重熔钢锭的母材，直接影响后期电渣重熔钢锭质量，国内外电渣用电极坯通常采用连铸、模铸两种方式制造。连铸圆坯材料利用率高，制造周期短，被广泛应用。但目前国内外最大连铸圆坯为1000mm，因尺寸限制，无法满足超大型单相电渣炉的电极坯直径要求。
目前国内外重机企业制造大型、高品质FB2、Cr12、316L、X2产品时，主要采用模铸方式制造电极坯，大直径模铸电极坯制备流程包含：冶炼→浇注→退火→切头去尾→打磨精整→与假电极对焊→烘烤备用。
当采用模铸方式制造直径为φ1100～φ1600mm的电极坯时，由于其浇注方式常为下浇注，电极坯上端含浇注过程冒口发热剂及小颗粒上浮夹杂物，下端含聚积下沉大颗粒夹杂物，一般电极坯需去头切尾后再焊接假电极备用，这样就降低了电极坯的材料利用率，并且电极坯在重熔末期需要在其尾端预留一段70-150mm余头，进一步降低了电极坯的材料利用率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，提高电极坯的材料利用率和产品质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，用于浇注直径为φ1100～φ1600mm的电极坯；包括一体成型的圆柱形铸模体，所述铸模体具有顶部开口的内腔；所述铸模体内腔的底部设置有底注孔；
所述铸模体的内腔包括从上向下依次设置的冒口段、模体段和水口段；所述冒口段为等截面尺寸结构、且其横截面尺寸大于或等于模体段上端的横截面尺寸；所述模体段的横截面尺寸从上向下逐渐减小；所述水口段为等截面尺寸结构、且其横截面尺寸小于模体段下端的横截面尺寸；所述铸模体的壁厚为其外径的12％～17％；所述铸模体的高度与模体段的平均内径之比为2.5～3.5。
进一步的，所述冒口段的高度为铸模体高度的16％～25％；所述水口段的高度为铸模体高度的2％～3％，所述水口段的直径为模体段下端内径的50％～70％。
进一步的，所述模体段内壁的单边锥度为1％～3％。
进一步的，所述冒口段的下端与模体段的上端之间具有定位台阶。
进一步的，所述定位台阶的宽度为10～20mm。
进一步的，所述水口段的侧壁与底壁之间圆弧过渡。
进一步的，所述底注孔的横截面尺寸从上向下逐渐增大。
进一步的，所述铸模体的外壁从上向下布置有至少一对吊耳。
进一步的，所述模体段的横截面形状为正三十二边形；所述冒口段的横截面形状为圆形。
本发明的有益效果是：
本发明实施例提供的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，可浇注尾部具有水口段的电极坯，这样电极坯的水口段可与假电极直接对焊，无需锯切操作，提高了电极坯的材料利用率；同时电极坯水口段的高度满足余头高度要求，替代了传统电极坯由锭身预留余头的部分，进一步提高了电极坯的材料利用率。
本发明实施例提供的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，通过将铸模体的壁厚设置为其外径的12％～17％，不仅保证铸模体的结构强度，而且避免影响电极坯浇注后的散热，通过将铸模体的高度与模体段的内径之比设置为2.5～3.5，满足钢锭凝固收缩效果，提高了电极坯的产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍；显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模的结构示意图；
图2是图1的俯视图。
图中附图标记为：10-铸模体，11-底注孔，12-冒口段，13-模体段，14-水口段，15-定位台阶，16-吊耳。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
参见图1、图2，本发明实施例提供的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，用于浇注直径为φ1100～φ1600mm的电极坯；包括一体成型的圆柱形铸模体10，所述铸模体10具有顶部开口的内腔；所述铸模体10内腔的底部设置有底注孔11；所述铸模体10的内腔包括从上向下依次设置的冒口段12、模体段13和水口段14；所述冒口段12为等截面尺寸结构、且其横截面尺寸大于或等于模体段13上端的横截面尺寸；所述模体段13的横截面尺寸从上向下逐渐减小；所述水口段14为等截面尺寸结构、且其横截面尺寸小于模体段13下端的横截面尺寸；所述铸模体10的壁厚为其外径的12％～17％；所述铸模体10的高度与模体段13的平均内径之比为2.5～3.5。
本发明实施例提供的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，用于浇注直径为φ1100～φ1600mm的电极坯；所述铸模体10为左右对称设计、且一体成型，这样可避免由于分体式结构的接触面而导致浇注时产生飞边，提高脱模效率；通过将铸模体10的内腔设置为冒口段12、模体段13和水口段14，且水口段14的横截面尺寸小于模体段13下端的横截面尺寸，可浇注尾部具有水口段的电极坯，这样电极坯的水口段可与假电极直接对焊，无需锯切操作，提高了电极坯的材料利用率；同时电极坯水口段的高度满足余头高度要求，替代了传统电极坯由锭身预留余头的部分，进一步提高了电极坯的材料利用率。
所述铸模体10的外部形状为圆柱形，所述铸模体10的壁厚为其外径的12％～17％；这样不仅保证铸模体10的结构强度，而且避免影响电极坯浇注后的散热。所述铸模体10的高度与模体段13的平均内径之比为2.5～3.5，这样可以很好满足钢锭凝固收缩效果，提升电极坯的质量。其中，当模体段13的横截面形状为圆形时，所述模体段13的内径指的是相应横截面处的内径，而模体段13的平均内径指的是模体段13中间位置处横截面的内径；当模体段13的横截面形状为正多边形时，所述模体段13的内径就是相应横截面处正多边形的内接圆直径，而模体段13的平均内径指的是模体段13中间位置处横截面的内接圆直径。为了保证冒口段的保温效果，提高电极坯的质量，优选的，所述冒口段12的高度为铸模体10高度的16％～25％。在保证焊接的情况下，为了进一步提高材料利用率，所述水口段14的高度为铸模体10高度的2％～3％，所述水口段14的直径为模体段13下端内径的50％～70％。
所述模体段13内壁的锥度为1％～3％，这样不仅可满足电极坯脱模需求，而且避免因电极坯直径变化大而影响熔速。所述模体段13的横截面形状优选为正三十二边形，所述冒口段12的横截面形状为圆形，这样可增加电极坯浇注后的散热面积，提升表面质量。所述冒口段12的下端与模体段13的上端之间具有定位台阶15。例如，所述定位台阶15的宽度为10～20mm。通过设置定位台阶15，可在冒口段12精准安放绝热板，避免浇注过程中绝热板上浮引起的质量问题。所述水口段14的侧壁与底壁之间圆弧过渡，这样可避免应力集中，提升铸模体10的使用寿命。
所述底注孔11的横截面尺寸从上向下逐渐增大。例如，所述底注孔11为上小下大的圆锥状孔。例如，所述底注孔11上端的直径为110～115mm，下端的直径为115～120mm，高度为100～150mm。
所述铸模体10的外壁从上向下布置由至少一对吊耳16，用于铸模体10的吊运及电极坯的脱模。例如，所述铸模体10的外壁上设置有两对吊耳16，其中一对吊耳16距铸模体10上端的距离为500～600mm，另一对吊耳16距铸模体10下端的距离为500～600mm。
实施例1：
所述铸模体10整体高3900mm；所述冒口段12为圆柱形，其内直径为1560mm，高度为680mm；所述模体段13的横截面形状为正三十二边形，其上端内接圆直径为1540mm，上端处壁厚为300mm，下端内接圆直径为1460mm，下端处壁厚为350mm，高度为3000mm；水口段14为圆柱形，其直径为800mm，高度为100mm；水口段14的侧壁与底壁之间圆弧过渡的半径为30mm；底注孔11上端直径为110mm，下端直径为115mm，高度为120mm；铸模体10上设置有两组吊耳16，两组吊耳16距铸模体10上下端面的距离均为600mm。
实施例2：
所述铸模体10整体高3300mm；所述冒口段12为圆柱形，其内直径为1245mm，高度为580mm；所述模体段13的横截面形状为正三十二边形，其上端内接圆直径为1225mm，上端处壁厚为200mm，下端内接圆直径为1155mm，下端处壁厚为230mm，高度为2500mm；水口段14为圆柱形，其直径为800mm，高度为100mm；水口段14的侧壁与底壁之间圆弧过渡的半径为30mm；底注孔11上端直径为110mm，下端直径为115mm，高度为120mm；铸模体10上设置有两组吊耳16，两组吊耳16距铸模体10上下端面的距离均为500mm。
实施例3：
所述铸模体10整体高4200mm；所述冒口段12为圆柱形，其内直径为1700mm，高度为1000mm；所述模体段13的横截面形状为正三十二边形，其上端内接圆直径为1680mm，上端处壁厚为300mm，下端内接圆直径为1600mm，下端处壁厚为350mm，高度为2980mm；水口段14为圆柱形，其直径为850mm，高度为100mm；水口段14的侧壁与底壁之间圆弧过渡的半径为30mm；底注孔11上端直径为110mm，下端直径为115mm，高度为120mm；铸模体10上设置有两组吊耳16，两组吊耳16距铸模体10上下端面的距离均为600mm。
对比例1：
所述铸模体10整体高4975mm；所述冒口段12为圆柱形，其内直径为995mm，高度为600mm；所述模体段13的横截面形状为正三十二边形，其上端内接圆直径为975mm，上端处壁厚为120mm，下端内接圆直径为950mm，下端处壁厚为145mm，高度为3935mm；水口段14为圆台形，其上端直径为860mm，下端直径为630mm，高度为320mm；水口段14的侧壁与底壁之间圆弧过渡的半径为30mm；底注孔11上端直径为110mm，下端直径为115mm，高度为120mm；铸模体10上设置有两组吊耳16，两组吊耳16距铸模体10上下端面的距离均为600mm。
对比例2：
所述铸模体10整体高6505mm；所述冒口段12为圆柱形，其内直径为1160mm，高度为600mm；所述模体段13的横截面形状为正三十二边形，其上端内接圆直径为1140mm，上端处壁厚为160mm，下端内接圆直径为1125mm，下端处壁厚为200mm，高度为5465mm；水口段14为圆台形，其上端直径为860mm，下端直径为630mm，高度为320mm；水口段14的侧壁与底壁之间圆弧过渡的半径为30mm；底注孔11上端直径为110mm，下端直径为115mm，高度为120mm；铸模体10上设置有两组吊耳16，两组吊耳16距铸模体10上下端面的距离均为600mm。
对比例3：
所述铸模体10整体高3140mm；所述冒口段12为圆柱形，其内直径为1370mm，高度为600mm；所述模体段13的横截面形状为正三十二边形，其上端内接圆直径为1380mm，上端处壁厚为180mm，下端内接圆直径为1350mm，下端处壁厚为200mm，高度为2100mm；水口段14为圆台形，其上端直径为860mm，下端直径为630，高度为320mm；水口段14的侧壁与底壁之间圆弧过渡的半径为30mm；底注孔11上端直径为110mm，下端直径为115mm，高度为120mm；铸模体10上设置有两组吊耳16，两组吊耳16距铸模体10上下端面的距离均为600mm。
采用上述实施例1-3、对比例1-3的铸模浇注电极坯的过程如下：行车通过吊耳16将铸模体10吊运至下注坑，使底注孔11与汤道尾砖注孔对齐放正，在冒口段12将50mm厚随型绝热板放置在定位台阶15上；钢水经中注管，流经汤道，从底注孔11注入铸模体10的内腔，填充结束后完成电极坯的浇注。
表1为电极坯的锭身利用率对比；表2为电极坯重熔后，按照GB/T10561检测的夹杂物水平。
表1
| 序号 | 高径比 | 锥度％ | 水口占比％ | 锭身利用率％ |
| 实施例1 | 2.6 | 1.3 | 0.8 | 100％ |
| 实施例2 | 2.8 | 1.4 | 1.5 | 100％ |
| 实施例3 | 2.6 | 1.3 | 0.7 | 100％ |
| 对比例1 | 5.2 | 0.3 | 4.3 | 97.4％ |
| 对比例2 | 5.7 | 0.13 | 2.4 | 98.1％ |
| 对比例3 | 2.3 | 0.7 | 3.7 | 95.2％ |
其中，表1中的高径比指的是铸模体10的高度与模体段13的平均内径之比。
表2
| 序号 | 锭型 | 材质 | A粗 | A细 | B粗 | B细 | C粗 | C细 | D粗 | D细 | DS |
| 实施例1 | 100t | FB2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0 |
| 实施例2 | 71t | Cr12 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0 |
| 实施例3 | 67t | Cr12 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0 |
| 对比例1 | 18t | Cr12 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0 |
| 对比例2 | 38t | Cr12 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 对比例3 | 25t | Cr12 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 标准要求 | ≤2 | ≤2 | ≤2 | ≤2 | ≤2 | ≤2 | ≤2 | ≤2 | ≤2 |
由表1可知，实施例1-3的锭身利用率可以达到100％,而对比例1-3因水口为圆台形状，无法直接焊接假电极，其锭身利用率(按照预留100mm重熔余头计算)为95％-98％。因此，实施例1-3不仅提高了锭身利用率，而且还可节省水口锯切时间约1天，提高了工作效率。
由表2可知，对比例1-2由于高径比相对较大，对比例3由于高径比相对较小，因此，电极坯冒口补缩效果不佳，二次缩孔深入锭身，影响后期电渣重熔产品的夹杂物水平，导致对比例1-3浇注的电极坯的质量低于实施例1-3浇注的电极坯的质量；同时由于壁厚占比较小等原因，对比例1-3在使用过程也容易损坏，使用寿命低。
本发明实施例提供的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，可完成30～60t电极坯钢锭的浇注，只需锯切冒口后，打磨清理即可用作大型电渣炉重熔电极，每次使用2～3支，可满足材质为Cr12、FB2、H13、316LN、X2、含钛钢等50t～150t大型电渣重熔钢锭生产需要。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，用于浇注直径为φ1100～φ1600mm的电极坯；包括一体成型的圆柱形铸模体(10)，所述铸模体(10)具有顶部开口的内腔；所述铸模体(10)内腔的底部设置有底注孔(11)；
其特征在于，所述铸模体(10)的内腔包括从上向下依次设置的冒口段(12)、模体段(13)和水口段(14)；所述冒口段(12)为等截面尺寸结构、且其横截面尺寸大于或等于模体段(13)上端的横截面尺寸；所述模体段(13)的横截面尺寸从上向下逐渐减小；所述水口段(14)为等截面尺寸结构、且其横截面尺寸小于模体段(13)下端的横截面尺寸；所述铸模体(10)的壁厚为其外径的12％～17％；所述铸模体(10)的高度与模体段(13)的平均内径之比为2.5～3.5。
2.根据权利要求1所述的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，其特征在于，所述冒口段(12)的高度为铸模体(10)高度的16％～25％；所述水口段(14)的高度为铸模体(10)高度的2％～3％，所述水口段(14)的直径为模体段(13)下端内径的50％～70％。
3.根据权利要求1所述的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，其特征在于，所述模体段(13)内壁的单边锥度为1％～3％。
4.根据权利要求1、2或3所述的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，其特征在于，所述冒口段(12)的下端与模体段(13)的上端之间具有定位台阶(15)。
5.根据权利要求4所述的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，其特征在于，所述定位台阶(15)的宽度为10～20mm。
6.根据权利要求1所述的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，其特征在于，所述水口段(14)的侧壁与底壁之间圆弧过渡。
7.根据权利要求1所述的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，其特征在于，所述底注孔(11)的横截面尺寸从上向下逐渐增大。
8.根据权利要求1所述的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，其特征在于，所述铸模体(10)的外壁从上向下布置有至少一对吊耳(16)。
9.根据权利要求1所述的大型电渣重熔炉一体化电极坯铸模，其特征在于，所述模体段(13)的横截面形状为正三十二边形；所述冒口段(12)的横截面形状为圆形。
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