专利名称：凹型底盘凹坑形状的设计方法
技术领域：
本发明属于黑色冶金铸锭用模具，特别涉及凹型底盘凹坑形状的合理设计方法。
众所周知，在冶金企业中利用凹坑底盘生产凸底钢锭是提高成坯率的有效措施之一。而到目前为止，关于凹型底盘凹坑的形状尚没有合理、规范、可靠的设计方法。通常需要经过反复多次的试验方能确定。凭经验设计凹坑形状不仅设计周期较长，而且费工费时又不易成功，切尾率均在1.5％以上。
为了提高钢锭的成坯率，日本特许公报昭58-31502中介绍了一种“防止开坯轧制板坯产生折叠缺陷的方法”，主要是利用一种凹型底盘适用于多种模型的需要，以消除折叠废品的方法，而不是确切的设计凹型底盘凹坑形状的设计方法。在该文献中报导的钢锭凸底斜边与钢锭底边的夹角小于20°，凸底高度为50～100mm，且夹角的顶点不是在钢锭侧边与底边的交点上，而相差一定的距离，凹坑底部是平的，故此钢锭凸底为锥形。采用该方法铸出的钢锭切尾率仍在1.6～1.8％左右。
关于钢锭成坯率低的问题长期以来一直未有理想的解决办法。中国专利号为ZL87213649中公开了一种“单层凹型铸锭底盘”，它是在原有的平面铸锭底盘上设有一个或多个与底盘为一体的凸台，凸台的中间为凹坑形。采用这种底盘铸出的钢锭底部带有凸形，以此来弥补钢坯尾部轧凹缺陷，提高成坯率。但这一专利技术只涉及钢锭模的结构，而不是凹坑形状的合理设计方法。
本发明的目的是为了提高钢锭成坯率，解决凹型底盘凹坑形状合理设计问题而提供了一种比较理想的设计公式。应用该公式可以迅速而准确地设计出与其锭型相匹配的凹型底盘，所铸出的凸底钢锭在切掉缩孔废品的同时也切净了折叠废品，从而达到提高成坯率的目的。
本发明是将钢锭轧制时的变形规律应用于凹型底盘凹坑形状的设计中，依据长期的实践经验，拟定出钢锭底边与凹坑斜边夹角为25°～35°，并以此为基准，根据不同锭型钢锭的厚度及轧制时每道次的压下量，推导出凹型底盘凹坑形状的设计公式。
即H1＝tgα×C式中H1——凹坑深度；α——钢锭底边与凹坑斜边之夹角；C——钢锭底边宽度与凹坑底边宽度之差的一半。
上述计算方法是在长期试验研究的基础上发现了钢锭轧制时的变形规律，认为钢锭轧制缩孔深度同折叠废品与钢锭凸底斜边同钢锭底边的夹角α的大小有关。当α＝0时，在平底钢锭开坯时，产生轧制缩孔较深；当α较大时，在钢锭模底部与凹型底盘组合时，若错位大于15毫米，则开坯时往往产生折叠缺陷，将严重影响成坯率及钢坯表面的质量；而只有当α＝25°～35°时，钢坯的折叠缺陷才恰好与钢坯轧制缩孔同步，这样在切掉缩孔废品的同时也切净了折叠废品，使钢锭的切尾率＜1.5％，有利于提高钢锭的成坯率及钢坯表面质量。
应用本发明设计的凹型底盘，其凹坑深度为40～125mm，凹坑底面呈曲面或平面均可。所铸成的钢锭凸底斜边与钢锭底边的夹角为25°～35°，夹角顶点在钢锭侧边与底边的交点上，底部可为一个角锥台形或多阶角锥台形。
下面结合附图对本发明加以说明。
图1为凹型底盘凹坑形状设计示意图。
图中1为钢锭底边，2为凹坑斜边，3为凹坑底曲面，A为钢锭底边宽度，B为凹坑底边宽度，C为钢锭底边宽度A与凹坑底边宽度B之差的一半，h为凹坑球面底的弦高，H1为凹坑深度，H为凹型底盘总深度，α为钢锭底边1与凹坑斜边2之夹角。
实施例沸腾钢下注Fx10.5钢锭模的设计Fx10.5钢锭为上小下大扁锭，模下口尺寸为670×1150(mm)，轧制成240×1050(mm)板坯，采用1150轧机轧制，则每道次的压下量为(mm)道次 1 2 3 4 5 6 7 8压下量(mm) 8060505050404040坯厚(mm) 590 530 480 430 380 340 300 260根据计算，初轧压下穿透能力和实践经验拟定凹坑底部宽度B＝340mm，h为凹坑底曲面深度。利用本发明可以设计出一个锥台或多阶锥台的凸底钢锭。
第一种设计方法——一个锥台设计法设凹坑深度为H1，钢锭底边与斜边夹角α为30°，凹坑底曲面深度h为25mm。
则 H1＝tgα×C＝tg30×(670－340)÷2＝tg30×165＝95.27(mm)凹型底盘总深度H为H＝H1＋h＝95＋25＝120(mm)第二种设计方法——多阶锥台设计法本设计法是一种浅坑凹型底板的设计方法。从第一种设计法中看出，由于钢锭较厚，所设计的凹坑较深，故底盘必定要加厚，底盘太重。为使较厚的钢锭也设计出较浅的凹坑，获得最佳的成坯率，还可以根据每道次的压下量设计出多阶锥台式凹坑，具体设计步骤是，第一道次，因钢锭头部先进入轧机，所以钢锭的尾部必须设计为凸底。
已知钢锭每面压下量C＝40mm，则凸底高度为H1。
则H1＝tg30×4023.1(mm)第二道次，因钢锭尾部先进入轧机，钢锭尾部变形较小，故该道次钢锭底面可设计为平的，即H2＝0。
第三道次同第一道次设计方法相同，已知钢锭每面压下量C＝25mm。
则H3＝tg30×25＝14.5(mm)第四道次同第二道次相同，H4＝0。
第五道次同第三道次相同，钢锭每面压下量为25mm。
则H5＝tg30×25＝14.5(mm)第六道次H6＝0。
设计凹坑总深度为H＝H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6＝23＋14.5＋14.5＝52(mm)以上两种设计相比较，多阶锥台要比一个锥台设计的凹坑浅得多，但制造多阶锥台的底盘较麻烦，凹坑形状的尺寸也难以精确。
第三种设计法——简化锥台设计法根据以上设计方案，当设计完H3、H4之后，凹坑深度为H1～4＝H1＋H3＝23.1＋14.5＝37.6(mm)轧制完第四道次，板坯厚度尚有
670－80－60－50－50＝430(mm)距凹坑底平面340mm，每面压下量为(430－340)÷2＝45(mm)H5＝tg30×45＝26(mm)H1～5＝H1～4＋H5＝37.6＋26＝63.6(mm)假设凹坑总深度H＝80mm，则凹坑底曲面深度h＝80－63.6＝16.4(mm)本发明用于实践后收到良好的效果。它可以快速而又准确地设计出不同规格的凹型底盘，凹坑较浅，底盘较薄，一次成功。用本发明设计的Fw10.9凹型底盘生产凸底钢锭202362吨，生产钢坯191850吨，成坯率为94.41％；而用原Fx10.5模生产的平底钢锭686644吨，生产钢坯636956吨，成坯率为93.05％，两者相比，提高成坯率1.36％，其经济效益非常可观。同时，采用本发明还可以实现凹型底盘设计趋于合理化、规范化。该方法还适用于钢锭头部设计。如保温帽的内腔也可采用本法将钢锭的头部设计成凸形，以利于提高成坯率。
权利要求
1.一种凹型底盘凹坑形状的设计方法，其特征是依据钢锭开坯变形规律拟定出钢锭平底与凸底斜边之夹角为25°～35°，并以此为基准给出凹型底盘凹坑形状的设计公式为H1＝tgα×C式中H1——凹坑深度；α——钢锭平底与凸底斜边之夹角；C——钢锭底边宽度与凹坑底边宽度之差的一半。
2.根据权利要求1所述的凹型底盘凹坑形状的设计方法，其特征在于用该方法设计出的凹坑深度为40～125mm，所铸出的钢锭底部为一个角锥台形或多个角锥台形。
3.根据权利要求1所述的凹型底盘凹坑形状的设计方法，其特征在于此法还适用于钢锭头部保温帽的内腔设计。
全文摘要
本发明提供了一种凹型底盘凹坑形状的合理设计方法。该方法是根据钢锭轧制时的变形规律确定钢锭轧制缩孔深度同折叠废品与钢锭凸底斜边同钢锭底边夹角之关系，给出设计公式。应用本方法可以快速而又准确地设计出与其锭型相匹配的凹型底盘，一次成功。所铸出的凸底钢锭在切掉缩孔废品的同时也能切净折叠废品。确保钢锭的切尾率＜1.5％，可大大提高成坯率及表面质量，经济效益非常显著。该方法除了适用于凹型底盘的设计外，还可应用于钢锭头部保温帽的设计。
文档编号B22D7/06GK1141828SQ95111919
公开日1997年2月5日 申请日期1995年8月3日 优先权日1995年8月3日
发明者袁天锦 申请人:鞍山钢铁公司, 鞍山钢铁公司钢铁研究所