专利名称：大型钢锭模帽口的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金行业钢液浇铸的设备，尤其是指用于钢液模铸的钢锭模。
背景技术：
钢液的浇铸是冶金行业炼钢车间的必备流程。钢液浇铸分模铸和连铸两种方式钢液连铸具有金属收得率高的优点，但是厂房、设备要求高，投资大；虽然钢液模铸的金属收得率较低，但是厂房、设备要求低，故具有投资小的优点，另外部分高质量的钢种和大部分锻件不适合钢液连铸。因此，模铸仍然是钢铁冶金行业钢液浇铸流程的必备方式。
钢锭模是钢液模铸的必备设备，包括帽口、锭身、底盘。钢液模铸时，与锭身匹配的帽口，置于锭身的上部，用于钢液的保温和钢水收缩，减少钢锭缩孔，提高钢锭成坯率。由铸造生铁外壳和耐火材料内衬组成的钢锭模帽口，从结构上来看，目前主要有两种(1)铸造生铁外壳——直接砌筑的耐火砖；(2)铸造生铁外壳——整体浇筑的耐火耐火材料+绝热板。二者共同点是帽口(铸造生铁外壳)形状基本都是上小下大圆台形状(这是因为早期的帽口内衬都采用耐火砖直接砌筑，就是说将上小下大圆台形状的外壳倒过来，直接砌筑耐火砖，省时也省力)；不同点是帽口内衬1的耐火材料、构造不一样。
从使用效果来看，前者(见图5)存在下列不足使用时，耐火砖直接受到高温钢水浸蚀，每炉都要损耗一层，帽口使用后期，内衬1耐火砖变薄，帽口内径变大，钢液保温效果下降，影响钢锭质量；由于耐火砖损耗大，造成帽口使用寿命短，而重新砌筑新砖，浪费很大加上烘烤时间较长，有时影响钢锭模的周转使用，给生产的顺利安排带来很大影响。
后者(见图6)是前者的改进，由于内衬1是双层结构，与高温钢水直接接触的绝热板具有保温效果好、价格低廉的优点，紧贴铸造生铁外壳2的耐火耐火材料整体浇筑夹层受绝热板内层的保护，延长了帽口使用寿命，但是存在下列不足由多块绝热板组成的内层在装配时，既要防止掉板又要防止钢水上升到帽口后绝热板浮起，需要在帽口上面加压钢棒方能压住绝热板同时又要在板和板之间加木楔，使板和板之间牢固接触；其次绝热板之间是平面接触，留有缝隙较大，钢水易透过绝热板接触内衬1的耐火材料夹层，使内衬材料损耗，帽口形状改变、变大，影响保温效果，成坯率降低，同时需要经常浇筑耐火内衬，还需要高温烘烤， 工艺复杂，工序繁多；另外更为严重的是，受“上小下大的圆台形状”帽口形状限制，绝热板厚度比较薄(绝热板厚度大于40mm，绝热板容易掉入钢锭模内的钢液中，影响钢的质量)，故大型钢锭模(钢锭重量大于6吨)的设计中，为保证钢液的保温和钢水收缩，只能增加帽口的高度，使帽容比(帽口钢液重量÷整支钢锭重量)比较大(一般在18％左右)，造成钢锭成坯率比较低，钢铁成品制造成本高的不良后果。
发明内容
本实用新型设计一种大型钢锭模帽口，是对传统钢锭模帽口设计的一种突破，它采用“上大下小的倒圆台形状的金属外壳”和“倒圆台形绝热板内衬”设计，解决了大型钢锭模帽容比(一般在18％左右)较大、内衬绝热板装配困难、帽口绝热板易浮起、掉板的问题，提高大型钢锭(钢锭重量大于6吨)的冶金质量，降低制造成本，满足了钢铁制造商的生产要求。
本实用新型提供的一种大型钢锭模帽口，包括铸造生铁外壳、耐火材料内衬，其特征在于与钢锭模锭身尺寸匹配的帽口是“铸造生铁外壳2+绝热板内衬1”的双层结构；铸造生铁外壳2呈“上大下小的倒圆台形状”，厚度为50～70mm，外壳2的内壁是一个“上大下小”的空心圆台，锥度α＝(D-d)÷H＝2％～7％(锥度不宜太大，太大使绝热板的顶部厚度增大，造成绝热板材料浪费)，纵向垂直剖面是一个等腰梯形(保证内层的绝热板内衬1不掉入钢水中)，D是帽口外壳2内壁顶部直径，d是帽口外壳2内壁底部直径，H是帽口高度；呈“倒圆台形环柱状”的耐火材料内衬1由2～5块绝热板组成，与钢水接触的内表面是“上口略小于下口的圆柱形”，内表面与水平面夹角β＝90～95°(这样便于钢水的收缩，小于90°易使钢水收缩受到阻力)，与外壳2接触的外表面呈“倒圆台形”，尺寸与外壳2内壁相匹配(使绝热板之间能够自动锁紧，绝热板掉不下去，钉上木楔后就使板和板之间牢固接触，能防止绝热板在钢水上升到帽口后浮起)；2～4个金属吊柄3沿同心圆均匀布置在外壳2的外壁(方便行车将帽口置于钢锭模锭身的上部)，上述结合构成本实用新型。
帽口绝热板内衬1的最小厚度b＝55mm，b太薄，钢液的保温效果差，设计的帽口高度大，造成帽口的帽容比大，钢锭成坯率小；b太厚，绝热板材料浪费大，制作成本高，同时，绝热板自身重量也较大，易掉入钢液中，影响钢锭质量。
由2～5块绝热板组成的耐火材料内衬1，绝热板与绝热板之间的接触是子母扣式的接触，也就是说，单块绝热板的左右二边，一边是“外圆凸出、内圆凹进”，另一边是“外圆凹进、内圆凸出”，且二边“凹进、凸出”部分尺寸匹配。这样的设计使板和板之间、板和帽口铁壳之间、绝热板和钢水之间都形成了紧密接触，提高了保温效果，解决了钢锭模帽口掉板和浮板的问题。
与现有技术相比，本实用新型具有下列优点(1)设计新颖，结构简单；(2)绝热板装配容易、使用方便，装置可靠性高；(3)钢锭模帽容比下降，成坯率较高；(4)适合于较大型钢锭模帽口的结构设计。
图1是本实用新型的结构示意图图2是图1的A-A剖面示意图图3是单块绝热板的结构示意图图4是图3的B-B剖面示意图图5是传统钢锭模单内衬帽口的结构示意图图6是传统钢锭模双单内衬帽口的结构示意图具体实施方案上海某钢铁公司炼钢车间，实施本实用新型用于13吨钢锭的钢液模铸与钢锭模锭身尺寸匹配的帽口是“外壳2+内衬1”的双层结构，外壳2是铸造生铁，内衬1是绝热板；外壳2(厚度为60mm；顶部直径970mm、底部直径940mm)呈“上大下小的倒圆台形状”，内壁是一个“上大下小的倒圆台”，锥度α＝6％，内壁的纵向垂直剖面是一个等腰梯形；呈“倒圆台形环柱状”的耐火材料内衬1由4块绝热板(绝热板最小厚度60mm、绝热板与绝热板之间的接触是子母扣式的接触)组成，与钢水接触的内表面是“上口略小于下口的圆柱形”，内表面与水平面夹角β＝92°，便于钢水的收缩，与外壳2接触的外表面是尺寸与外壳2内壁相匹配的倒圆台形；2个吊柄3沿同心圆均匀布置在外壳2的外壁上(方便行车将帽口置于钢锭模锭身的上部)。钢液模铸(下注法)时，先将本实用新型置于尺寸匹配的钢锭模锭身上部，然后钢液从钢包底部的水口浇入中注管上口，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全部直至帽口，内层的绝热板内衬1在钢水上升到帽口后不会浮起或掉入钢液，保证了产品质量。解决了大型钢锭模帽容比(一般在18％左右)较大、内衬绝热板装配困难、帽口绝热板易浮起、掉板的问题。本实用新型具有设计合理、结构简单、安装容易、使用方便的特点，绝热板最小厚度较大，且绝热板与绝热板之间采用子母扣式的紧密接触，可靠性高，钢液保温效果好，提高了钢锭冶金质量；同时，设计的大型钢锭模帽口的帽容比与小型钢锭模帽口的帽容比相当，比传统形状的大型钢锭模帽口的帽容比减少6％，提高钢锭成坯率5％以上，以年产量3万吨、吨钢效益3000元计算，每年可创效450万元。
权利要求1.大型钢锭模帽口，包括铸造生铁外壳、耐火材料内衬，其特征在于与钢锭模锭身尺寸匹配的帽口是铸造生铁外壳(2)+绝热板内衬(1)的双层结构；铸造生铁外壳(2)呈上大下小的倒圆台形状，厚度为50～70mm，外壳(2)的内壁是一个上大下小的空心圆台，锥度α＝(D-d)÷H＝2％～7％，纵向垂直剖面是一个等腰梯形，D是帽口外壳(2)内壁顶部直径，d是帽口外壳(2)内壁底部直径，H是帽口高度；呈倒圆台形环柱状的耐火材料内衬(1)由2～5块绝热板组成，与钢水接触的内表面是上口略小于下口的圆柱形，内表面与水平面夹角β＝90～95°，与外壳(2)接触的外表面呈倒圆台形，尺寸与外壳(2)内壁相匹配；2～4个金属吊柄(3)沿同心圆均匀布置在外壳(2)的外壁上。
2.根据权利要求1所述的大型钢锭模帽口，其特征在于帽口绝热板内衬(1)的最小厚度b＝55mm。
3.根据权利要求1或2所述的大型钢锭模帽口，其特征在于组成内衬(1)的绝热板，其单块绝热板的左右二边，一边呈“外圆凸出、内圆凹进”，另一边呈“外圆凹进、内圆凸出”，且二边“凹进、凸出”部分尺寸匹配。
专利摘要大型钢锭模帽口，用于冶金行业的模铸。其特征是与锭身尺寸匹配的帽口是“外壳+内衬”的双层结构；铸造生铁外壳(厚度60mm)的内壁呈锥度6％的“上大下小倒圆台形状”，外壁有2个均匀布置的吊柄；由4块“子母扣式接触”的绝热板(最小厚度60mm)组成的内衬呈“倒圆台形环柱状”，外表面与外壳内壁尺寸匹配，与水平面成92°夹角的内表面是“上口略小于下口的圆柱形”。模铸时，钢液经钢包底部水口、中注管、钢锭模底部安全进入帽口，保温效果、钢锭冶金质量好。本实用新型设计合理、使用方便、可靠性高，解决了内衬绝热板装配困难、绝热板易浮起、掉板的问题。与传统形状的大型钢锭模帽口相比，提高成坯率5％以上，满足钢铁制造商的生产要求。
文档编号B22D7/10GK2671718SQ0323243
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月24日 优先权日2003年6月24日
发明者侴广溪 申请人:宝钢集团上海五钢有限公司