CN220717771U - 一种全密封模铸浇注保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全密封模铸浇注保护装置，包括氩气保护环、顶端压板组件和可视窗保护罩组件，氩气保护环包括保护环本体、第一氩气入口接块、氩气保护环生成腔；氩气保护环生成腔具有环形地设置在保护环本体内部且朝下的环形出气口，第一氩气入口接块的氩气输出端连通氩气保护环生成腔；顶端压板组件包括内定位环和外定位环，内定位环与保护环本体下端密封连接，外定位环具有可配合地压装在可视窗保护罩组件的上端的连接结构；可视窗保护罩组件下端安装在中注管上浇口的漏斗砖上端。本实用新型提供的一种全密封模铸浇注保护装置，实现了模铸浇注过程中钢包下水口与中注管上浇口之间实现全密封，防止钢水二次氧化，结构简单，且易于安装。

Description

一种全密封模铸浇注保护装置

技术领域

本实用新型涉及冶金行业技术领域，尤其涉及一种全密封模铸浇注保护装置。

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。上个世纪六十年代，里特耳等人对影响铸流氧化的因素做了研究，认为空气氧化生成物是成品夹杂物的主要来源。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，如专利新型模铸氩气保护装置，专利申请号：201310292874.4和专利：全封闭式模铸浇注氩气保护装置，专利号：201720452979；(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；(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。

然而在实际使用中发现，上述措施均存在不足：

采用第一种保护措施，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；

采用第二种保护措施，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；且浇注过程中工人无法看到注流的变化情况，给模铸工人增加了难度，难以实施及应用，即使应用了可视玻璃，由于浇注时，钢水中的杂质及氧化物粉尘大量挥发，会粘附在玻璃上，无法整个浇注过程使浇注工人实时关注钢流的目的；

第三种保护措施效果虽然好，但设备复杂，并且需要抽真空，成本较高。

基于此，现有技术仍然有待改进。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提出一种全密封模铸浇注保护装置，以解决现有技术的保护装置不能满足制钢需求的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型一些实施例公开了一种全密封模铸浇注保护装置，包括氩气保护环、顶端压板组件和可视窗保护罩组件，

其中，所述氩气保护环包括保护环本体、第一氩气入口接块、氩气保护环生成腔；所述保护环本体上端具有可密封连接钢包下水口的第一连接件，所述氩气保护环生成腔具有环形地设置在所述保护环本体内部且朝下的环形出气口，所述第一氩气入口接块的氩气输出端连通所述氩气保护环生成腔；

所述顶端压板组件包括同心布置的内定位环和外定位环，以及将所述内定位环和所述外定位环固定在一起的连接部，所述内定位环与所述保护环本体下端密封连接，所述外定位环具有可配合地压装在所述可视窗保护罩组件的上端的连接结构；

所述可视窗保护罩组件下端安装在中注管上浇口的漏斗砖上端。

一些实施例中，所述可视窗保护罩组件包括环状的主体支架和可视窗，所述可视窗密封地安装在所述主体支架的窗口上；并且，所述可视窗为一个或多个。

一些实施例中，所述顶端压板组件还包括氩气分配组件，所述氩气分配组件包括第二氩气入口接块、氩气输送管和至少一个氩气分配组件，所述第二氩气入口接块的氩气输出端连通所述氩气输送管，所述氩气分配组件连通所述氩气输送管；

并且，所述氩气分配组件具有出口朝向所述可视窗方向的氩气喷嘴。

一些实施例中，所述氩气输送管呈弧形设置在所述连接部；

所述氩气分配组件包括氩气分配块和氩气喷嘴，所述氩气分配块具有氩气分配腔，以及分别与所述氩气分配腔连通的氩气入口、氩气出口和氩气输出口；

所述氩气分配块通过所述氩气入口和所述氩气出口串联在所述氩气输送管上；

所述氩气输出口位于所述氩气分配块的下端，所述氩气喷嘴上端连接所述氩气输出口；

并且所述氩气分配块位于所述可视窗的上方。

一些实施例中，每个所述可视窗的斜上方均具有至少一个出口朝向其的所述氩气喷嘴。

一些实施例中，所述氩气喷嘴包括依次顺序光滑延伸的竖向段、弯折段和喷嘴段，所述竖向段的上端密封连接所述氩气输出口；

并且，所述喷嘴段的中心轴线与所述可视窗表面夹角为15°≤α≤60°。

一些实施例中，沿着由所述竖向段向所述喷嘴段的方向，所述氩气喷嘴的孔径逐渐缩小且平滑过渡。

一些实施例中，所述喷嘴段沿着始端至出口的方向，由圆形孔渐变为平行于玻璃下端面的扁平孔，并且，所述扁平孔的长边平行于所述可视窗的长度方向。

一些实施例中，所述喷嘴段在距离出口三分之一处开始由圆形看渐变为扁平孔，并且，所述扁平孔的长边平行于所述可视窗的长度方向。

一些实施例中，还包括氩气输入管路、三通接头和两根氩气分配管，其中，所述氩气输入管路的出口、两根氩气分配管的输入口分别连接三通接头，每个所述氩气分配管上均设置有耐高温控制阀；

两根所述氩气分配管的输出端分别连通至所述第一氩气入口接块和所述第二氩气入口接块。

采用上述技术方案，本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型提供的一种全密封模铸浇注保护装置，实现了模铸浇注过程中钢包下水口与中注管上浇口之间实现全密封，防止钢水二次氧化，结构简单，且易于安装。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型一些实施例所公开的一种全密封模铸浇注保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型一些实施例所公开的一种全密封模铸浇注保护装置的总装剖视图；

图3为本实用新型一些实施例所公开的一种全密封模铸浇注保护装置的氩气保护环的结构示意图；

图4为本实用新型一些实施例所公开的一种全密封模铸浇注保护装置的氩气保护环的剖视图；

图5为图4的A部放大图；

图6为本实用新型一些实施例所公开的一种全密封模铸浇注保护装置的顶端压板组件的结构示意图；

图7为本实用新型一些实施例所公开的一种全密封模铸浇注保护装置的顶端压板组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，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公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1至图7所示，为了克服现有模铸浇注保护方法的不足，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，本实用新型一些实施例公开了一种全密封模铸浇注保护装置，实现了模铸浇注过程中钢包下水口与中注管上浇口之间实现全密封。

本实用新型所述的模铸浇注保护装置结构简单，且易于安装。其包括氩气保护环1、顶端压板组件2和可视窗保护罩组件3，其中，所述氩气保护环1包括保护环本体11、第一氩气入口接块12、氩气保护环生成腔13；所述保护环本体11，具有上下贯通的内墙，其上端具有可密封连接钢包下水口的第一连接件14，所述氩气保护环生成腔13具有环形地设置在所述保护环本体11内部且朝下的环形出气口15，所述第一氩气入口接块12的氩气输出端连通所述氩气保护环生成腔13；所述顶端压板组件2包括同心布置的内定位环21和外定位环22，以及将所述内定位环21和所述外定位环22固定在一起的连接部23，所述内定位环21与所述保护环本体11下端密封连接，所述外定位环22具有可配合地压装在所述视窗保护罩组件3的上端的连接结构221；所述可视窗保护罩组件3下端安装在中注管上浇口的漏斗砖5上端。

一些实施例中，对于氩气保护环生成腔13的结构，如图4，图5所示，在氩气保护环1的保护环本体11的下部外侧依次设置第一环形腔17和第二环形腔18，第一环形腔17外侧与第一氩气入口接入块的氩气出口联通；在第一环形腔17和第二环形腔18之间具有分割环，分割环上设置有连通第一环形腔17和第二环形腔18的贯通孔19，为便于加工，第一环形腔17和第二环形腔18可设置为截面为方形，保护环本体11的外壁作为第一环形腔17和第二环形腔18的内壁，第一环形腔17由保护环本体11的外壁、上壁、第一外壁和分割环围合而成；第二环形腔18由保护环本体11的外壁、分割环、第二外壁和下壁围合而成。其中，第二外币和下壁之间不相连接，从而形成环形出气口15。氩气由第一氩气入口接块12进入第一环形腔17并逐渐充满整个第一环形腔17，并由分割环上的贯通孔19进入第二环形腔18内，最终由环形出气口15喷出，形成环形气幕。

本实用新型的上述实施例防止钢水二次氧化的实现方式为：在钢包下水口与中注管上浇口之间设置密封保护罩(全密封模铸浇注保护装置)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1上的氩气入口(第一氩气入口接块12)进入，通过氩气保护环1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，该氩气出口可以设置在可视保护罩的下沿与漏斗砖5相接处，以便于氩气排出。该装置能够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。

上述实施例中，如图1，图2所示，可视窗保护罩组件3可以包括环状的主体支架和可视窗32，所述可视窗32密封地安装在所述主体支架的窗口上；并且，所述可视窗32为一个或多个，以方便浇注工观察注流，根据现场情况改变注流大小和位置。所述的可视窗32可以为安装在窗口的耐高温透明玻璃，在玻璃的内外端面处安装密封垫片实现气性密封，可通过金属玻璃压板将玻璃固定在主体支架上；可视窗32上在金属玻璃压板外侧可焊接有用于安全防护的耐高温金属格网。可视保护罩(可视窗保护罩组件3)的主体支架下端安放在中注管上方的漏斗砖5上，并通过主体支架底部的环形凸台实现径向定位。浇注时，顶端压板组件2与可视保护罩组件组成一个整体，并通过压紧耐火纤维板实现密封，从而形成一个全密封的保护罩，从而将空气隔绝在密封保护罩之外。

其中，为实现顶端压板组件2与可视窗保护罩组件3的密封，在连接部23的下方可设置耐火纤维板。安装时，耐火纤维板与可视窗保护罩组件3的上端面接触。顶端压板组件2通过连接块以旋紧的方式与氩气保护环1连接，进而通过氩气保护环1悬挂在钢包底部与钢包实现同步运动。

为实现对于一个或多个可视窗32进行自清洁，所述顶端压板组件2还需要包括氩气分配组件26，所述氩气分配组件26包括第二氩气入口接块24、氩气输送管25和至少一个氩气分配组件26，所述第二氩气入口接块24的氩气输出端连通所述氩气输送管25，所述氩气分配组件26连通所述氩气输送管25；并且，所述氩气分配组件26具有出口朝向所述可视窗32方向的氩气喷嘴262。使用时，将一部分氩气分流通过氩气分配组件26进入耐高温透明玻璃前端的特制喷嘴，然后通过特制喷嘴喷出，吹扫掉浇注时粘附到耐高温透明玻璃上的粉尘，从而保持在浇注过程中，浇注工能观察到钢流的变化情况。

例如：在一些具体的实施方案中，所述氩气输送管25呈弧形设置在所述连接部23；所述氩气分配组件26包括氩气分配块261和氩气喷嘴262，所述氩气分配块261具有氩气分配腔，以及分别与所述氩气分配腔连通的氩气入口、氩气出口和氩气输出口；所述氩气分配块261通过所述氩气入口和所述氩气出口串联在所述氩气输送管25上；所述氩气输出口位于所述氩气分配块261的下端，所述氩气喷嘴262上端连接所述氩气输出口；并且所述氩气分配块261位于所述可视窗32的上方。每个所述可视窗32的斜上方均具有至少一个出口朝向其的所述氩气喷嘴262，图1实施例中一个可视窗32设置了两个氩气喷嘴262，氩气喷嘴262的数量可以根据可视窗32的长度进行设置，以便于氩气喷嘴262的出气口能够从可视窗32的斜上方向对可视窗32实现全方位的吹扫，实现可视窗32的自清洁。

对于氩气喷嘴262的具体结构，为进一步提高吹扫效率，所述氩气喷嘴262包括依次顺序光滑延伸的竖向段2623、弯折段2622和喷嘴段2621，所述竖向段2623的上端密封连接所述氩气输出口；所述喷嘴段2621的中心轴线与所述可视窗32表面夹角为15°≤α≤60°。沿着由所述竖向段2623向所述喷嘴段2621的方向，所述氩气喷嘴262的孔径逐渐缩小且平滑过渡。所述喷嘴段2621沿着始端至出口的方向，由圆形孔渐变为平行于玻璃下端面的扁平孔，并且，所述扁平孔的长边平行于所述可视窗32的长度方向。一般地，所述喷嘴段2621可在距离出口三分之一处开始由圆形看渐变为扁平孔，并且，所述扁平孔的长边平行于所述可视窗32的长度方向。具体地，可在氩气喷嘴262上端加工螺纹，通过螺纹连接至第二氩气入口接块24。

本实用新型一些实施例所公开的一种全密封模铸浇注保护装置，为实现氩气的输送和分配，还包括氩气输入管路41、三通接头42和两根氩气分配管43，其中，所述氩气输入管路41的出口、两根氩气分配管43的输入口分别连接三通接头42，每个所述氩气分配管43上均设置有耐高温控制阀44；两根所述氩气分配管43的输出端分别连通至所述第一氩气入口接块12和所述第二氩气入口接块24，以分别对氩气保护环1和可视窗32吹扫系统进行供气。

本实用新型一些实施例公开了一种全密封模铸浇注保护装置，包括氩气保护环1、顶端压板组件2和可视保护罩组件、耐高温透明玻璃自清洁系统(合并于顶端压板组件2)等四部分。

本实用新型所述耐高温透明玻璃自清洁系统中除需与模铸浇注保护装置装置相接的快换接头45部分外，其他相应元器件及管路均安装在钢包车上，按图1所示原理图配置好；氩气保护环1需在钢包承装钢水之前通过旋紧块(第一连接件14)预先安装在钢包底部；当盛满钢水的钢包在真空炉中抽完真空后，首先在顶端压板组件2的内定位环21内安装密封圈，然后将顶端压板组件2通过连接支架(设置在内定位环21上端外侧的第三连接件212)旋紧在氩气保护环1的第二连接件16上，与此同时顶端压板组件2上的内定位环21套入氩气保护环1下端并压紧密封圈(耐高温密封垫片211)实现顶端压板组件2与氩气保护环1之间的密封；通过快换接头45将氩气管路系统分别与氩气保护环1及顶端压板组件2上的氩气入口联通，打开耐高温控制阀44，将氩气通入环形气幕腔体和喷嘴(氩气喷嘴262)中；

在浇注之前，需通过可视窗保护罩组件3上的两个起吊环预先将可视窗保护罩组件3安放在中注管上方的漏斗砖5上，可视窗保护罩组件3底部的外凸圆环(外定位环22上设置的连接结构221)套入漏斗砖5上端，保证可视保护罩组件安放稳定牢靠；在中注管及型腔内通入氩气，用替换法排空中注管及型腔内的空气。

当钢包移动到中注管漏斗砖5位置处开始浇注时，钢包下移，使顶端压板组件2底面(耐火纤维板下表面)与可视保护罩(可视窗保护罩组件3)的上端面接触并压紧，从而实现顶端压板组件2与可视保护罩组件之间的密封；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，同时从喷嘴喷出的氩气对玻璃内表面进行吹扫，吹掉吸附在玻璃表面上的粉尘，保持玻璃始终处于透明状态。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (10)

1.一种全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，包括氩气保护环、顶端压板组件和可视窗保护罩组件，

其中，所述氩气保护环包括保护环本体、第一氩气入口接块、氩气保护环生成腔；所述保护环本体上端具有可密封连接钢包下水口的第一连接件，所述氩气保护环生成腔具有环形地设置在所述保护环本体内部且朝下的环形出气口，所述第一氩气入口接块的氩气输出端连通所述氩气保护环生成腔；

所述顶端压板组件包括同心布置的内定位环和外定位环，以及将所述内定位环和所述外定位环固定在一起的连接部，所述内定位环与所述保护环本体下端密封连接，所述外定位环具有可配合地压装在所述可视窗保护罩组件的上端的连接结构；

所述可视窗保护罩组件下端安装在中注管上浇口的漏斗砖上端。

2.根据权利要求1所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，所述可视窗保护罩组件包括环状的主体支架和可视窗，所述可视窗密封地安装在所述主体支架的窗口上；并且，所述可视窗为一个或多个。

3.根据权利要求2所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，所述顶端压板组件还包括氩气分配组件，所述氩气分配组件包括第二氩气入口接块、氩气输送管和至少一个氩气分配组件，所述第二氩气入口接块的氩气输出端连通所述氩气输送管，所述氩气分配组件连通所述氩气输送管；

并且，所述氩气分配组件具有出口朝向所述可视窗方向的氩气喷嘴。

4.根据权利要求3所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，所述氩气输送管呈弧形设置在所述连接部；

所述氩气分配组件包括氩气分配块和氩气喷嘴，所述氩气分配块具有氩气分配腔，以及分别与所述氩气分配腔连通的氩气入口、氩气出口和氩气输出口；

所述氩气分配块通过所述氩气入口和所述氩气出口串联在所述氩气输送管上；

所述氩气输出口位于所述氩气分配块的下端，所述氩气喷嘴上端连接所述氩气输出口；

并且所述氩气分配块位于所述可视窗的上方。

5.根据权利要求3所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，每个所述可视窗的斜上方均具有至少一个出口朝向其的所述氩气喷嘴。

6.根据权利要求4所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，所述氩气喷嘴包括依次顺序光滑延伸的竖向段、弯折段和喷嘴段，所述竖向段的上端密封连接所述氩气输出口；

并且，所述喷嘴段的中心轴线与所述可视窗表面夹角为15°≤α≤60°。

7.根据权利要求6所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，沿着由所述竖向段向所述喷嘴段的方向，所述氩气喷嘴的孔径逐渐缩小且平滑过渡。

8.根据权利要求6所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，所述喷嘴段沿着始端至出口的方向，由圆形孔渐变为平行于玻璃下端面的扁平孔，并且，所述扁平孔的长边平行于所述可视窗的长度方向。

9.根据权利要求6所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，所述喷嘴段在距离出口三分之一处开始由圆形看渐变为扁平孔，并且，所述扁平孔的长边平行于所述可视窗的长度方向。

10.根据权利要求3所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于，还包括氩气输入管路、三通接头和两根氩气分配管，其中，所述氩气输入管路的出口、两根氩气分配管的输入口分别连接三通接头，每个所述氩气分配管上均设置有耐高温控制阀；

两根所述氩气分配管的输出端分别连通至所述第一氩气入口接块和所述第二氩气入口接块。