一种制作炼钢用钢水取样器覆膜砂套管的模具的制作方法

本实用新型属于模具制造领域，更具体地说，涉及一种制作炼钢用钢水取样器覆膜砂套管的模具。

背景技术：

随着科学技术和国民经济的快速发展，用户对钢材质量的要求越来越严格。20世纪，炼钢过程和注台成品取样，钢水取样一直采用笨重的铁制样勺取样。在用这种样勺取祥时，除了增加操作者的劳动强度外，取徉的难度也比较大，样勺插入炉内要烘烤、沾渣、摆平、插入钢水、平稳端出、样勺带渣复盖钢水、剥掉渣层、铝条脱氧、倒入样模。取样操作的每一个环节都必须认真完成，取出的钢样才有代表性，刚入厂的工人很难掌握。尤其注台成品样取样，在取样时需要减流(滑板控制注流)，掌握不好易产生断流，影响钢锭质量，一旦遇有滑板控制失灵，必须采用逼流取样，对操作者很不安全，时有烧伤事故发生。而且取出的钢样无渣复盖，钢祥二次氧化严重，影响成品检验结果；对沸腾钢来说，取出的钢样需加铝脱氧，往往由子加铝量不准也影响到检验成品的准确性。后来，国内外相继采用钢水取样器代替原有的样勺取样新工艺发展很快，国内多家钢厂已纳入生产工艺流程。

现如今，钢水取样器普遍应用于钢厂冶炼的各个工序，作为钢水化学成分分析的试样制备，光谱分析仪要求提取的钢样无气孔、缩孔、缩松、夹杂、夹砂、裂纹，无化学成分和金相组织偏析等缺陷，但事实上每一种钢水取样器的适用性、试样数据的精准度都要受到诸多条件的影响，并与缺陷直接相关，所以研究钢样的缺陷原因，是从事取样器制造业的技术人员必须要做的工作。

钢水取样是在液态钢水中迅速取出制样，供检测分析，得到关于该炉钢水的组分、均质性的相关信息，将相关信息进行分析得出结论，用于指导冶炼的过程。取样时间的长短以及取样成功率，对于钢水检测时间以及炼钢时间均有影响。因此，取样器能否从钢水中快速取样，取得的制样能否快速冷却成型，制样是否致密饱满，无夹杂，打磨后是否光滑、无气孔以及无毛刺，制样是否能快速从样盒脱出，是衡量取样器的重要因素。

在炼钢炉前及炉后的过程中，钢水的取样主要采用纸套管式取样器。纸套管取样器由两种或两种以上纸管分切、装配固定制作完成，工序繁杂，操作复杂。纸套管取样器取样后烟尘较大，需要待纸管燃烧一半或完全燃烧后方可脱模，给现场使用人员健康及环境卫生带来了很大的影响。纸套管取样器的透气性相对较差，取样成功率较低，一定程度上增加了冶炼时间。

经过检索，现有技术中已有关于钢水取样器的相关技术方案公开，例如中国专利申请号：201110070824.2，公告日：2011.10.12，发明创造名称为：连铸结晶器用钢水取样器，该申请案所公开的钢水取样器包括套管和取样管，取样管由耐高温石英管和真空玻璃管组成，套管为纸质套管。取样管细的一端插入套管中，真空玻璃管与套管之间用隔离套隔离紧固，并采用耐火材料进行粘结，防止纸套会因高温剧烈燃烧导致结晶器发生“翻钢”事故，严重恶化钢的性能；保证真空玻璃管在高温条件下不与套管粘结在一起，所取试样易于分离。但是，由于纸套的表面通常会有细小纤维，用耐火材料粘结其表面时容易脱落，使用寿命不长，而且耐火材料价格贵，生产成本高；其次取样管与纸套之间隔离层安装工艺过于复杂，不易大批量生产。

中国专利申请号：201510153109.3，公告日：2015.09.16，发明创造名称为：一种制作钢水取样器的工装，该申请案所公开的钢水取样器包括金属帽、石英管、覆膜砂、样盒、垫板、外护套管和内护套管，还包括金属套管。其中内护套管的外径和外护套管内径相同，都为纸质，内护套管套在外护套管的下半部分；垫板为圆形，也为纸质，覆盖于内护套管的上端面；金属套管内径和外护套管内径相同，并置于外护套管的上端面；覆膜砂为颗粒状，填充于金属套管、外护套管、垫板组成的空腔和样盒之间的空隙内，填充面低于金属套管管口。该发明创造的优点是覆膜砂受热后变得透气性好、散热快，样剂可快速散热冷却成型，取样时间缩短；并且，覆膜砂经高温钢水直接浸泡后变得酥松，轻磕取样器头部覆膜砂即散落，取样样盒可方便取出，因而制样也易于取出，制得样剂的检测结果能够更加精确反映钢水的实际情况。但是，该覆膜砂是在取样器套管内成型，树脂固化成型不能保证很完全，容易脱离取样器；而且覆膜砂中树脂的成型温度较高，易毁坏纸质套管。

所以，为了摒弃纸质套管的劣势，利用覆膜砂的优势制成覆膜砂钢水取样器，同时减少套管的装配工序，避免劳动强度大，提高使用寿命，降低成本，我们设计了一种模具，专门用来制作大批量的、一次射砂固化成型的覆膜砂质套管。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有钢水取样器的纸质套管工序繁杂、操作复杂、劳动强度大、使用寿命低、成本高的问题，本实用新型提供一种制作炼钢用钢水取样器覆膜砂套管的模具。该模具内部具有加热器，一次射砂成功后，便可利用模具内的加热器使覆膜砂中的树脂热固成型，有效解决了传统钢水取样器纸质套管装配工序繁杂、劳动强度大的问题，避免覆膜砂因成型不足而脱离取样器，本实用新型提供的技术方案，结构简单、方案合理，降低劳动强度，提高了生产效率。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种制作炼钢用钢水取样器覆膜砂套管的模具，包括模具本体，模具本体由动模和定模两部分组成，所述的动模设有动模板，动模板内设有动芯棒，动芯棒的端部设有凸台，所述的定模含有定模板，定模板内设有定芯棒，定芯棒的端部设有供凸台插入的凹槽，所述的动模板和定模板合模后形成控制产品形状的模腔，所述模具本体上设有与模腔连通的射砂口。

进一步地，所述的动芯棒与动模板之间形成模腔一；所述的定芯棒与定模板之间形成模腔二。

进一步地，所述的模腔一为中空的圆柱形，所述的模腔二为内径不变、外径渐变的中空圆柱形。

进一步地，所述的凸台的直径小于动芯棒的直径，且凸台的直径小于凹槽的内径。

进一步地，所述的定模一侧设有第一固定板、动推板、第一顶针和顶销，所述的动推板与第一固定板之间通过弹簧连接，所述的第一顶针一端固定在动推板上，另一端穿过定模板伸入到模腔二中，定模板上设有通孔，所述的顶销一端固定在动推板上，另一端插入该通孔中且可活动；所述的动模一侧设有气缸、定推板、第二顶针和动模底座；所述的定推板与第一固定板相对固定，且定推板与第一固定板之间设有导向杆，导向杆洞穿动模底座；所述的动模板固定在动模底座上，所述的气缸带动动模底座沿着导向杆运动，所述的第二顶针一端固定在定推板上，另一端穿过定推板伸入到模腔一中。

进一步地，其特征在于：所述的定模板上设有凸起的定位销，动模板相应位置设有定位销孔，定推板上设有洞穿动模板的定位杆，定模板与动模板之间通过定位销插入定位销孔进行定位；合模时，定位销顶住定位杆。

进一步地，所述的动模板和定模板上均分别设有电加热器贯穿于模具本体。

进一步地，所述的射砂口设置在动模板与定模板一侧面的连接处。

进一步地，所述的第一顶针设有多个排布在动推板上，所述的第二顶针设有多个排布在定推板上，第一顶针和第二顶针的排布轨道呈圆形。

优选地，所述的模具本体由5CrNiMo热作模具钢制成。

一种覆膜砂套管的多腔模具，包括多个模具本体，模具本体之间等距排布。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型设计了一种模具，用来制作钢水取样器上的覆膜砂套管，该模具为数控车床加工制作，按照覆膜砂的固化工艺，生产的产品尺寸精确，一致性好，质量稳定；

(2)本实用新型的模具是一模多腔结构，一次注射成型后，可以形成多个覆膜砂套管，缩短了工作周期，降低工人的劳动强度，提高工作效率；

(3)本实用新型两端均采用多个顶针推出产品，有利于推出产品时分散产品的受力，不易因产品局部受力过大而损坏产品，更有利于成功脱模。

(4)本实用新型的射砂口安装在上、定模板的连接处，开模时，易于射砂口处的溢料脱模。

(5)本实用新型模具内部加装加热管，生产的产品为覆膜砂材质，产品经大于或等于220℃固化一次成型，解决了传统纸质套管的装配工序繁杂、劳动强度大的问题。

(6)本实用新型的模具本体由5CrNiMo热作模具钢制成，强度好，耐热性好，成本低，易于加工。

(7)本实用新型结构简单，设计合理，易于制造，一次射砂便可进行固化成型，能够大批量生产。

附图说明

图1为本实用新型一种制作炼钢用钢水取样器覆膜砂套管模具内部结构的示意图；

图2为本实用新型一种覆膜砂套管的多腔模具的正视图；

图3为本实用新型一种制作炼钢用钢水取样器覆膜砂套管模具模腔形状的结构示意图。

图中的标号说明：

1、气缸；2、第一顶针；3、定推板；4、定位杆；5、动模板；6、模腔；7、射砂口；8、定模板；9、凹槽；10、第一固定板；11、定芯棒；12、动推板；13、弹簧；14、顶销；15、导向杆；16、电加热管；17、凸台；18、定位销；19、动芯棒；20、动模底座；21、螺栓孔；22、第二顶针；61、模腔一；62、模腔二。

具体实施方式

为了进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种制作炼钢用钢水取样器覆膜砂套管的模具，包括模具本体，模具本体由5CrNiMo热作模具钢制成。

模具本体由动模和定模两部分组成。

动模一侧设有动模板5、气缸1、定推板3、第二顶针22、定位杆4和动模底座20，动模板5内设有动芯棒19，如图3所示，动模板5的中央开有一个圆柱形的空腔，动芯棒19为圆柱形，动芯棒19的直径比动模板5内开设的空腔内径小，动芯棒19与动模板5上的空腔之间形成的空隙部分为模腔一61；并且，动芯棒19的端部中央位置还设有圆柱形的凸台17，凸台17的直径小于动芯棒19的直径；定推板3与第一固定板10固定于模具本体中，且定推板3与第一固定板10之间设有导向杆15，导向杆15在定推板3与第一固定板10的两端各设一根，且洞穿动模底座20，使动模底座20可以自由地在导向杆15上滑动，实现开模与合模的工作；在定推板3两端还各设有一根定位杆4，两根定位杆4之间的距离小于两根导向杆15的距离，且小于动模板5的高度、大于动模板5内空腔的直径，定位杆4洞穿动模板5，使定位杆4可以自由在动模板5相应的定位杆孔内活动；动模板5固定在动模底座20上，气缸1一端固定在模具本体内、另一端固定在动模底座20的端部中央且洞穿定推板3的中央，气缸1带动动模底座20沿着导向杆15运动，实现动模板5随着动模底座20的移动而实现模具的开模与合模；定推板3上设有10根第二顶针22，其在定推板3上的排布轨道成圆形，且一端固定在定推板3上，另一端穿过定推板3伸入到模腔一61中。

定模一侧设有定模板8、第一固定板10、动推板12、第一顶针2、顶销14和定位销18，定模板8内设有定芯棒11，如图3所示，定模板8的中央形成圆台形的空腔，定芯棒11为圆柱形，其直径小于动模板8内圆台形空腔的最小直径，定芯棒11靠近动模的一端内部开有空腔，定芯棒11内空腔的内径小于定芯棒11的直径，定芯棒11内空腔的长度小于定芯棒11的长度，并且定芯棒11内空腔的内径大于动芯棒19上凸台17的直径；合模后，凸台17插入定芯棒11内空腔，与动芯棒之间形成凹槽9，凹槽9的内径大于凸台17的直径，动模板8与定芯棒11之间的空隙形成模腔二，模腔二62为内径不变、外径从左到右逐渐变大的中空圆柱形；定芯棒11的端部设有供凸台17插入的凹槽9；动推板12与第一固定板10之间通过弹簧13连接；定模板8上设有通孔，顶销14一端固定在动推板12上，另一端插入该通孔中且可自由活动；动推板12上设有10根第一顶针2，其在动推板12上的排布轨道成圆形，且一端固定在动推板12上，另一端穿过定模板8伸入到模腔二62中；定模板8上设有凸起的定位销18，动模板5相应位置设有定位销孔，定模板8与动模板5之间通过定位销18插入定位销孔进行定位，且合模时，每一个定位销18均顶住一个定位杆4。

动模板5和定模板8合模后形成控制产品形状的模腔6，模具本体上设有与模腔6连通的射砂口7，且射砂口7设置在动模板5与定模板8一侧面的连接处。动模板5和定模板8上均分别设有电加热器16贯穿于模具本体。

本实施例模具的具体工作过程如下：

1)合模：气缸1驱动动模板5运动，当动模板5与定模板8接触时，由于顶销14受到的推力大于弹簧13的弹力，整个动推板12往第一固定板10侧移动，同时定位杆4与定位销18配合，实现合模；

2)脱模：气缸1往回缩，带动动模板5运动，第二顶针22工作，将坯料顶住，直至动模板5离开，由于顶销14受到的推力小于弹簧13的弹力，整个动推板12往定推板3侧移动，第一顶针2工作，将产品顶出。

使用本实施例的模具制作炼钢用钢水取样器的覆膜砂套管，步骤如下：

1)组装好模具本体，并合模；

2)生产前一个小时打开电加热管，预热动模板5和定模板8至220～240℃，并保温至少10分钟；

3)将覆膜砂通过射砂口7填满模腔6，并压实，其中，射砂压力为3～4个大气压，射砂时间为3～6s；

4)射砂后在220～240℃下保持0.5-2分钟等待其固化；

5)固化后，脱模，得到覆膜砂套管。

实施例2

为了解决实施例1中模具一次只能成型一个覆膜砂套管的不足，本实施例的一种制作炼钢用钢水取样器覆膜砂套管的模具，其模具结构基本同实施例1，其不同之处在于：如图2所示，本实施例采用五个模具本体结合形成一模五腔的模具结构，是一种覆膜砂套管的五腔模具。五个模具本体的结合有多种方式，可以是五个定推板3、五个动模座板20、五个动模板5、五个定模板8、五个动推板12、五个第一固定板10和五个导向杆15各自用钢筋水平连接起来使用，形成一模五腔模具；也可以是整块足够长的定推板3、动模座板20、动模板5、定模板8、动推板12、第一固定板10和导向杆15联合形成五个腔体，根据不同的生产需要，选择合适的连接方式，也可以选择更多的模具本体结合形成多腔模具。

本实施例可以一次成型五个覆膜砂套管，减少劳动时间。

本实施例一模五腔模具的具体工作过程基本同实施例1.

使用本实施例的一模五腔模具制作炼钢用钢水取样器的覆膜砂套管，步骤如下：

1)组装好模具本体，并合模；

2)生产前一个小时打开电加热管，预热动模板5和定模板8至220～240℃，并保温至少10分钟；

3)将覆膜砂分别通过五个射砂口7填满五个模腔6，并压实，其中，射砂压力为3～4个大气压，射砂时间为3～6s；

4)射砂后在220～240℃下保持0.5-2分钟等待其固化；

5)固化后，脱模，得到五个覆膜砂套管。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。