专利名称：空心钢锭的浇铸模及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种空心钢锭的生产方法，尤其是适合于生产大口径、厚壁、高合金无缝钢 管的钢锭的生产方法。
背景技术：
目前无缝钢管生产所采用的坯料主要有连铸坯、钢锭、锻坯等，在无缝钢管的轧制设备 中都需要设置穿孔机，对钢坯进行穿孔。但受钢管材料的限制，有一些钢种如低中碳铬钼钢 、高合金钢、中碳硅锰钢等，用实心钢坯直接穿孔，在穿孔过程中容易产生内裂、内折缺陷 。为此，用空心钢锭直接轧管或穿孔后轧管，在钢管生产中是以后的发展趋势和追求的目标 ，但用作轧管的空心钢锭质量要求非常高，既要保证轧管的高质量要求，又要实现规模化生 产，其难度非常大。
现有的空心钢锭浇铸方法主要有离心浇铸和模铸两种。离心浇铸的生产效率低，设备复 杂，制造成本高。采用较多的是模铸生产方法，而该生产方法生产空心钢锭时需要设置内模 ，使钢锭形成中空结构。内模由耐火材料制成，要求具有较高的耐火度、热导率、热扩散率 和蓄热系数，热膨胀系数低而且膨胀均匀，与金属氧化物的反应能力低。内模在低温时有高 的强度，便于运输和安装；在高温时强度显著降低，在持续高温作用下甚至高温强度为零。 同时耐火材料又能抵御钢水在浇铸和凝固过程的静压力，使耐火材料不破碎，避免增加钢水 外来大型夹杂；耐火材料与钢水相互不浸润，避免增加钢水的夹杂物含量。如日本川崎制铁 株式会社的JP1218737发明公开的一种空心钢锭的生产方法，将一种液态溶剂涂敷在芯子上 ，采用下铸法浇铸，金属凝固后，芯子容易从凝固的锭中拔出。但采用该方法的涂敷过程复 杂，而且也没有有效解决芯子在钢锭的浇铸过程中破碎融入钢锭中产生夹渣等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能防止内模破碎造成钢锭夹渣且浇铸完毕易于脱 除的钢锭模及其空心钢锭的生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为空心钢锭的浇铸模，包括有汤道砖的底板， 安装在底板上的钢锭模和内模，内模的中部为钢构件，在钢构件外涂敷有耐火材料层，在耐 火材料层外涂抹涂料层。
作为本发明的改进，所述的钢构件为钢管，在所述的钢管上开设有至少一个径向通气孔。所述径向通气孔的孔径为5 20mm，径向通气孔的数量按照钢构件外壁面积开设至少40个/ nf。
作为本发明的另一种改进，在耐火材料层上开有轴向通气孔。
所述耐火材料层的厚度为15 55 mm，其组分按重量百分比包括耐火材料95 98%;呋 喃树脂O. 5 3.0%;呋喃树脂固化剂O. 12 2.0%，其中所述的耐火材料为莫来石、铬精矿砂 、镁橄榄石砂或石英砂中的至少一种，粒度小于25mm。
所述的涂料层的厚度为0.2 1.5mm，涂料为镁铬涂料、锆石英粉、棕刚玉或镁砂粉。
本发明还提供了一种生产空心钢锭的方法，其步骤包括浇铸、凝固、脱模、清整，其 特征在于，浇铸钢水的过热度为30 5(TC。
钢水凝固后，内模、钢锭和外模一起冷却，除热送退火的高合金钢外，在钢锭温度低于 40(TC时脱外模和内模，需要热送退火的高合金钢，钢锭温度在580 65(TC时，脱外模和内 模。
钢锭锭身浇铸线速度为100 170mm/min，帽部填充线速度为40 80mm/min。 采用本发明生产的空心钢锭，质量好，钢锭内部不会产生夹渣、裂纹等缺陷。
图l为本发明的空心钢锭的浇铸模结构示意图2为内模的结构示意图。
图中标记说明l一中注管，2—内模，3 —钢锭模，4一钢水上升口， 5 —底板，6 —绝热 板，7 —汤道砖，8 —钢构件，9一耐火材料层，10 —涂料层，ll一径向通气孔，12-轴向通气 孔。
具体实施例方式
本发明的空心钢锭浇铸模包括有汤道砖7的底板5，安装在底板5上的钢锭模3和内模2， 汤道砖7与中注管1的浇铸口连通。如图2所示，内模2的中部为钢构件8，在钢构件8外涂敷有 耐火材料层9，在耐火材料层9外还涂敷涂料层10。
钢构件8对内模2起到增加强度的作用，耐火材料层9起到吸热、形成钢锭内孔的作用， 涂料层10起到内模表面光滑和防止钢水与耐火材料层9浸润的作用。
耐火材料层9为了满足较高的耐火度、热导率、热扩散率和蓄热系数，热膨胀系数低而 且膨胀均匀，与金属氧化物反应能力低的要求，耐火材料层9的厚度为15 55mm，其组分按 重量百分比包括耐火材料95 98%、呋喃树脂O. 5 3%、呋喃树脂固化剂O. 12 2. 0%。耐火 材料可用莫来石、铬精矿砂、镁橄榄石砂或石英砂等，粒度小于25mm。涂料层10可用镁铬涂
料、锆石英粉、棕刚玉、镁砂粉。
如图2所示，为了使耐火材料层9牢固的涂敷在钢构件8上，钢构件8采用钢管制成。由于 在浇铸过程中，耐火材料因为受热需要排放其中的气体，在钢管上开有至少一个径向通气孔 11，通过钢管内腔向外排气。也可以在耐火材料层9上设置轴向通气孔12，向上部排气。作 为优选的方式，径向通气孔ll为在钢构件上设置孔径为5 20mm的通孔，径向通气孔ll的数 量按照钢构件外壁面积开设至少40个/nf，以不影响钢构件和内模的强度为限。
将内模2安装在底板5上，内模的外形结构可以为多种形式，普通为圆柱形，或制作成便 于脱模的圆锥形，还可以为了便于内模2安装，将内模2制作成圆柱和底座圆台组装形式或圆 柱和底座圆台整体形式。
为了保证钢水在进入浇铸模的内腔后，流动均匀，在浇铸模内腔的底板位置设置有相对 与浇铸模轴心对称的两个汤道砖钢水上升口4。
如图1所示，为了提高浇铸的效率，在每个底板1上安装有2 6个钢锭模3和内模2，并将 中注管1安装在底板5的中部位置。钢水通过中注管l的浇铸口注入后，再经底板5上的汤道砖 7流入各个浇铸模中进行浇铸。
本发明的空心钢锭的浇铸步骤包括浇铸、凝固、脱模、清整，得到空心钢锭。
为了保证空心钢锭的内部质量和表面质量，根据不同的钢种，浇铸钢水的过热度为30 5CTC。钢水凝固后，内模、钢锭和外模一起冷却，钢锭温度低于40(TC时，脱外模和内模。 需要热送退火的高合金钢，钢锭温度在580 65(TC时，脱外模和内模。
为了减少空心钢锭的内部裂纹、縮孔，浇铸锭身线速度控制在100 170mm/min，帽部填 充线速度控制在40 80mm/min，同时在浇铸模内腔的上部设置有绝热板6。
实施例l
空心钢锭浇铸模包括有汤道砖7的底板5，安装在底板5上的钢锭模3和内模2，汤道砖7与 中注管l的浇铸口连通。在底板5上设置有四个组合的钢锭模3和内模2，可以同时浇铸四个钢 锭。钢锭模3的内径为780mm，内模的外径为200mm。
内模2的中部为钢管作为钢构件8，钢管的内径150 mm。在钢构件8外涂敷有50 mm的耐火 材料层9，耐火材料层9的组分为铬精矿砂96%、呋喃树脂2.8%、呋喃树脂固化剂1.2%。在耐 火材料层9外涂覆有lmm的棕刚玉涂料层10。
在钢构件8的内壁轴向间隔25mm，同一横截面上均匀分布6个12mm的径向通气孔11 。
浇铸钢种为20G高温碳素钢空心钢锭，浇铸步骤包括浇铸、凝固、脱模、清整，得到 空心钢锭。
浇铸时，钢水温度为1562。C，采用下注法从底板5上的钢水上升口4注入钢锭模，钢锭身 的浇铸线速度为150 160mm/min，帽部填充线速度为70 80mm/min。
钢水凝固后，内模、钢锭和外模一起冷却，钢锭温度在370 40(TC时，脱外模和内模。
实施例2
空心钢锭浇铸模包括有汤道砖7的底板5，安装在底板5上的钢锭模3和内模2，汤道砖7与 中注管l的浇铸口连通。在底板5上设置有六个组合的钢锭模3和内模2，可以同时浇铸六个钢 锭。钢锭模3的内径为570mm，内模的外径为150mm。
内模2的中部为钢管作为钢构件8，钢管的内径80 mm。在钢构件8外涂敷有40 mm的耐火 材料层9，耐火材料层9的组分为莫来石96. 5%、呋喃树脂1.5%、呋喃树脂固化剂2%。在耐火 材料层9外涂覆有0. 45mm的锆石英涂料层10。
在钢构件8的内壁轴向间隔20mm，同一横截面上均匀分布4个6mm的径向通气孔11。
浇铸钢种为lCr5Mo耐热钢空心钢锭，浇铸步骤包括浇铸、凝固、脱模、清整，得到空 心钢锭。
浇铸时，钢水温度为1563。C，采用下注法从底板5上的钢水上升口4注入钢锭模，钢锭身 的浇铸线速度为110 140mm/min，帽部填充线速度为40 60mm/min。
钢水凝固后，内模、钢锭和外模一起冷却，钢锭温度620 64(TC时，脱外模和内模，然 后进行退火处理。
实施例3
空心钢锭浇铸模包括有汤道砖7的底板5，安装在底板5上的钢锭模3和内模2，汤道砖7与 中注管l的浇铸口连通。在底板5上设置有六个组合的钢锭模3和内模2，可以同时浇铸六个钢 锭。钢锭模3的内径为800mm，内模的外径为220mm。
内模2的中部为钢管作为钢构件8，钢管的内径150 mm。在钢构件8外涂敷有25 mm的耐火 材料层9，耐火材料层9的组分为石英砂97%、呋喃树脂1.8%、呋喃树脂固化剂1.2%。在耐火 材料层9外涂覆有1. 5mm的镁铬涂料层10。
在钢构件8的内壁轴向间隔30mm，同一横截面上均匀分布6个15mm的径向通气孔11，同 时如图2所示在耐火材料层9上开设有2个直径为15mm的轴向通气孔12 。
浇铸钢种为27SiMn合金结构钢空心钢锭，浇铸步骤包括浇铸、凝固、脱模、清整，得 到空心钢锭。
浇铸时，钢水温度为1548。C，采用下注法从底板5上的钢水上升口4注入钢锭模，钢锭身 的浇铸线速度为100 135mm/min，帽部填充线速度为40 55mm/min。钢水凝固后，内模、钢锭和外模一起冷却，钢锭温度在300 35(TC时，脱外模和内模。
权利要求
1.空心钢锭的浇铸模，包括有汤道砖的底板，安装在底板上的钢锭模和内模，其特征在于，内模(2)的中部为钢构件(8)，在钢构件(8)外涂敷有耐火材料层(9)，在耐火材料层(9)外涂抹涂料层(10)。
11如权利要求8所述的生产空心钢锭的方法，其特征在于，钢锭锭 身浇铸线速度为100 170mm/min，帽部填充线速度为40 80mm/min。
全文摘要
本发明公开了一种空心钢锭的浇铸模及其生产方法，尤其是适合于生产大口径、厚壁、高合金无缝钢管的钢锭的浇铸模及其生产方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种能防止内模破碎造成钢锭夹渣且浇铸完毕易于脱除的钢锭模及其空心钢锭的生产方法。本发明所采用的技术方案为空心钢锭的浇铸模，包括有汤道砖的底板，安装在底板上的钢锭模和内模，内模的中部为钢构件，在钢构件外涂敷有耐火材料层，在耐火材料层外涂抹涂料层。本发明还包括一种生产空心钢锭的方法。采用本发明生产的空心钢锭，质量好，钢锭内部不会产生夹渣、裂纹等缺陷。
文档编号B22D7/06GK101195154SQ200710203230
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者刘志军, 成海涛, 易良刚, 如 晏, 胡茂会, 边华川 申请人:攀钢集团成都钢铁有限责任公司