宽厚板用钢锭的铸造设备及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金和铸造技术领域，特别涉及一种宽厚板用钢锭的铸造设备及相应的铸造方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，用于宽厚板乳制的钢锭主要来源于连铸坯和铸造钢锭，根据纵乳延长、横乳展宽的工艺规程，通常钢锭坯料的高度尺寸(钢锭坯料与水平面垂直的尺寸)大于长度尺寸(与水平面平行的钢锭坯料截面的较长边)，这种钢锭的铸造方法为直立式，即高宽比或高径比大于1。宽厚板的规格范围如下:长度尺寸为3米?25米，宽度尺寸为900毫米?5300毫米，厚度范围为60毫米?800毫米。
[0003]钢锭的直立式铸造过程不同于连铸坯，在结晶器中需要凝固的钢水量大，冷却能力相对连铸的冷却能力低，凝固时间长，且为间断性铸造，因此要求由帽口中的钢水进行补缩。而且对于大吨位钢锭，由于受到乳机宽度或除鳞箱宽度限制，往往钢锭高度在3米以上，这就造成了帽口补缩距离长，导致补缩时间长。为提高帽口的补缩效果，通常要求帽容比大，帽容比的增大极大地降低了铸造钢锭时的金属收得率，同时，由于帽口补缩能力不足，容易在钢锭的上部形成二次缩孔，导致钢锭报废。
【发明内容】
[0004]为解决上述的技术问题，本发明提出一种宽厚板用钢锭的铸造设备及其方法，降低了钢锭的高宽比，钢锭坯料采用横卧式进行铸造，缩短了帽口的补缩距离，避免二次缩孔。
[0005]本发明提出一种宽厚板用钢锭的铸造设备，包括用于容纳并凝固钢锭的模具本体，所述模具本体包括:具有浇道的浇注底盘和竖直连接在所述浇注底盘上的围合壁，所述围合壁与所述浇注底盘密封形成具有上开口的铸造腔；
[0006]所述围合壁包括两块相对间隔设置的第一立板和两块相对间隔设置的第二立板，所述第一立板与所述第二立板相互垂直抵靠；所述铸造腔呈长方体状，所述铸造腔的长度大于或等于所述铸造腔的高度；通过所述围合壁的横截面尺寸的改变调整所述铸造腔的长度和宽度，通过所述围合壁的高度的改变调整所述铸造腔的高度。
[0007]作为一种可实施的方式，两块所述第一立板和两块所述第二立板均滑动密封地连接到所述浇注底盘，其中一块所述第一立板的一侧边抵靠在其中一块所述第二立板的内侧面并能沿其平移，其中一块所述第二立板朝向另一块所述第一立板的一侧边抵靠在另一块所述第一立板的内侧面并能沿其平移，另一块所述第一立板朝向另一块所述第二立板的一侧边抵靠在另一块所述第二立板的内侧面并能沿其平移，另一块所述第二立板朝向其中一块所述第一立板的一侧边抵靠在其中一块所述第一立板的内侧面并能沿其平移；
[0008]各所述第一立板和各所述第二立板分别连接第一驱动装置和第二驱动装置，通过所述第一驱动装置的伸缩运动驱动相应的所述第一立板在所述浇注底盘上平行移动，通过所述第二驱动装置的伸缩运动驱动相应的所述第二立板在所述浇注底盘上平行移动。
[0009]作为另一种可实施的方式，两块所述第二立板均固定连接到所述浇注底盘，两块所述第一立板均滑动密封地连接到所述浇注底盘，各所述第一立板的两侧边分别抵靠在两块所述第二立板的内侧面；各所述第一立板分别连接第一驱动装置，通过所述第一驱动装置的伸缩运动驱动相应的所述第一立板沿所述第二立板的内侧面滑动平移；
[0010]或两块所述第一立板均固定连接到所述浇注底盘，两块所述第二立板均滑动密封地连接到所述浇注底盘，各所述第二立板的两侧边分别抵靠在两块所述第一立板的内侧面；各所述第二立板分别连接第二驱动装置，通过所述第二驱动装置的伸缩运动驱动相应的所述第二立板沿所述第一立板的内侧面滑动平移。
[0011]进一步地，在所述上开口上设置一保温帽口箱，所述保温帽口箱包括具有内腔的外套和间隔套设在所述外套的内腔中的内套，所述内套具有补缩空腔；在所述外套的内壁与所述内套的外壁的间隔中设置保温层。
[0012]进一步地，所述宽厚板用钢锭的铸造设备还包括用于盛放钢水的钢水包和闭环控制系统；
[0013]所述钢水包上设置钢水包水口，所述浇注底盘上设置与所述浇道相连通的至少一个浇道水口，所述闭环控制系统包括用于测量并传输所述钢水包的钢水重量数据的传感器和控制台；所述传感器设置在所述钢水包上，所述控制台与所述传感器电连接并接收所述钢水质量数据，所述控制台通过调整所述钢水包水口的开口度控制浇注速度。
[0014]更进一步地，所述宽厚板用钢锭的铸造设备还包括用于切断所述浇道水口的切断机构，所述切断机构包括:
[0015]切断砖，活动且横向设置在所述浇道水口的侧壁内；
[0016]传动轴，其一端与所述切断砖连接，通过所述传动轴的伸缩运动推动所述切断砖逐渐移动到所述浇道水口内并封堵所述浇道水口。
[0017]作为一种可实施的方式，所述宽厚板用钢锭的铸造设备还包括与所述浇注底盘固定连接的驱动装置支架，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均具有固定端和伸缩端，所述第一驱动装置的固定端和所述第二驱动装置的固定端均与所述驱动装置支架固定连接，所述第一驱动装置的伸缩端连接到与所述第一驱动装置相连接的所述第一立板，所述第二驱动装置的伸缩端连接到与所述第二驱动装置相连接的所述第二立板。
[0018]进一步地，在所述驱动装置支架上设置滚动装置，所述滚动装置包括多个第一辊道和多个第二棍道；
[0019]所述第一辊道布置在所述浇注底盘外周且平行于所述第一立板，所述第一立板能在所述第一辊道上滑移；所述第二辊道布置在所述浇注底盘外周且平行于所述第二立板，所述第二立板能在所述第二辊道上滑移。
[0020]作为另一种可实施的方式，所述宽厚板用钢锭的铸造设备还包括与所述浇注底盘固定连接的驱动装置支架，所述第一立板的另一侧边与所述驱动装置支架之间设置至少一个第一垫块，所述第二立板的另一侧边与所述驱动装置支架之间设置至少一个第二垫块。
[0021]本发明还提出一种宽厚板用钢锭的铸造方法，采用所述的宽厚板用钢锭的铸造设备，包括如下步骤:
[0022]步骤S10，在浇注底盘上铺设浇道，将围合壁竖直连接到所述浇注底盘上，根据需要的钢锭的长度和宽度改变所述围合壁的横截面尺寸，从而分别调整铸造腔的长度和宽度，通过所述围合壁的高度的改变调整所述铸造腔的高度；所述铸造腔呈长方体状，所述铸造腔的长度大于或等于所述铸造腔的高度，使铸造出的所述钢锭横卧在所述浇注底盘上；
[0023]步骤S20，采用钢水下注方式进行浇注，开始浇注直至浇注结束；
[0024]步骤S30，钢水凝固形成钢锭，取出所述钢锭，清理所述浇道。
[0025]进一步地，在所述步骤S20中包括在所述宽厚板用钢锭的铸造设备中设置用于盛放钢水的钢水包和闭环控制系统；在所述钢水包上设置钢水包水口，在所述饶注底盘上设置与所述浇道相连通的至少一个浇道水口，所述闭环控制系统包括传感器和控制台；将所述传感器设置在所述钢水包上，所述传感器测量并传输所述钢水包的钢水质量数据，所述控制台与所述传感器电连接并接收所述钢水质量数据，根据预先设定的浇注速度曲线和所述钢水质量数据，所述控制台调整所述钢水包水口的开口度以控制浇注速度。
[0026]更进一步地，在所述步骤S20和所述步骤S30之间包括步骤S25，所述步骤S25包括在所述宽厚板用钢锭的铸造设备中设置能切断所述浇道水口的切断机构，所述切断机构包括切断砖和传动轴，将所述切断砖活动且横向设置在所述浇道水口的侧壁内，所述传动轴的一端与所述切断砖连接；在所述浇道水口处的钢水未凝固或未完全凝固之前，所述传动轴伸缩运动并推动所述切断砖逐渐移动到所述浇道水口内，封堵所述浇道水口。
[0027]进一步地，在所述步骤S10和所述步骤S20之间包括步骤S15，所述步骤S15包括根据所述第一立板、所述第二立板和所述浇注底盘的材质确定冷却方式。
[0028]作为一种可实施的方式，所述第一立板、所述第二立板和所述浇注底盘均由铸铁或铸钢制成，采用自然冷却或风冷。
[0029]作为另一种可实施的方式，所述第一立板、所述第二立板和所述浇注底盘均由铜板或钢板制成，采用冷却介质进行冷却；开启冷却介质系统，检查冷却介质的压力、流量，输送所述冷却介质的管路的密封状况，接通所述冷却介质系统的电源。
[0030]本发明相比于现有技术的有益效果在于:本发明的宽厚板用钢锭的铸造设备及其方法，将钢锭采用横卧式进行铸造，降低高宽比，缩短帽口的补缩距离，能完全消除帽口下部的二次缩孔。通过围合壁的横截面尺寸的改变调整铸造腔的长度和宽度，通过围合壁的高度的改变调整铸造腔的高度，具体地，可使第一立板和/或第二立板能滑动密封地连接到浇注底盘上，