专利名称：多边形钢锭水冷模铸法及水冷模铸装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多边形钢锭水冷模铸法及水冷模铸装置，属于钢锭的生产技术领域，特别是涉及高径比大、锭身无缩孔、横截面等轴晶率>30%的六边形以上的钢锭。
背景技术：
目前锻造、轧制等压力加工用多边形钢锭均采用铸铁钢锭模生产，传统铸铁模及其生产工艺，存在许多缺点和不足I、钢锭冒口比例大，成材率低；2、钢锭高径比受到限制。
3、钢锭表面容易出现重皮、褶皱，结巴等缺陷；4、钢锭内部容易出现缩孔、疏松、偏析，柱状晶发达等质量问题；5、钢锭模寿命短，清理复杂；6、工作环境差，劳动强度大。如中国专利(授权公告号CN100531960C)公开了一种宽厚板坯模铸机及其宽厚板铸坯工艺方法，该方法钢液从钢包浇注到中注管时，是由上至下注入，经浇注底盘上的流钢砖道，再通过分水口自下而上注入型腔内，上部冒口的钢液向下进行补缩，钢液自下而上迅速冷却后铸成宽度可达400-4000mm，厚度要达150-1000mm，长度可达1600-4000mm的矩形体板坯，该发明模铸机主要由主机部分、液压驱动系统、冷却水循环系统、钢液浇注系统组成，该主机部分包括有相对设置的两扇机体设置在机架上，通过开合模油缸和连杆机构与机架活动连接，机体上设有多个模组，每个模组是由主模体和边模体构成型腔，主模体固定在机体上，模组上端设有冒口装置，下端座落在浇注底盘上，浇注底盘装在托架上，油泵装置与开合模油缸、安全垫块油缸、压板油缸、边模伸缩油缸、锁紧油缸相连构成液压驱动系统，模组内设置的水隙与冷却循环系统相通。因此该发明只能实现四边形的宽厚板坯的浇铸，对于六边以上的钢锭无法模铸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服传统铸铁模工艺存在的钢锭内外质量问题，保证钢锭横截面等轴晶率> 30%，成材率> 95%的一种多边形钢锭水冷模铸法及水冷模
铸装置。技术方案本发明通过以下技术方案来实现本发明多边形钢锭水冷模铸方法如下低温快铸，即高于液相线15°C -40°C的钢液，以6-20mm/s注入速度经中注管、汤道注入多边形型腔，水冷模内水的温度< 70°C时冷却凝固，钢锭单支或多支浇注。浇注所述钢锭的外接圆直径彡1510mm，高度彡5000mm。多边形钢锭水冷模铸法用水冷模铸装置，包括主机体、副机体、液压驱动系统、冷却水循环系统、钢液浇注系统，主机体和副机体上设有模架，模架内表面为η边形结构，η为偶数，模架上设有n/2个主模和n/2个角模，角模为三角形模，角模固定在模架上，相邻角模之间嵌有主模，主模两侧面与角模两侧面相贴合后形成η边形钢锭型腔，主机体上设有主机体开合油缸，副机体设有副机体开合油缸，主机体开合油缸和副机体开合油缸通过连杆机构与机架活动连接，模架两侧设有模板锁紧压板机构，主机体和副机体通过模体锁紧油缸连接成一体。所述主模通过油缸调节，以保证钢锭体积收缩时模体冷却部位从n/2个方向始终贴紧锭壳。所述钢液浇注系统中的钢锭浇注底盘上设置汤道切断装置。所述汤道切断装置包括设置于钢锭浇注底盘上的矩形槽，矩形槽内设有能够沿矩形槽滑动的矩形块，矩形块与推断油缸连接。
优点及效果本发明的优点是每个模组由n/2个主模和n/2个角模构成η边形型腔，结构独特而易于制造；立式底注，水循环强冷，水隙式热交换，使钢液在模体型腔内处于无外力作用的静态，迅速冷却、结晶、凝固、成锭，钢锭表面光洁，成材率>95%，钢锭内部组织致密，无疏松、偏析，横截面等轴晶率> 30% ;模体内衬只受热疲劳变形，使用寿命> 1000次，超过使用次数时只须更换模体即可继续生产，模具消耗低；采用液压驱动，电液控制，传动平稳，安全可靠，操作简便，自动化程度高；冷却水质无特殊要求，只要不超过70°C即可。
附图I为本发明的主要结构示意图；附图2为附图I中的A向视图附图3为附图I中的B向视图
具体实施例方式本发明主要包括主机部分、液压驱动系统、冷却水循环系统、钢液浇注系统、电源与电液控制系统和液压组合吊具、操作平台与防护装置。主机部分包括机架I、主机体4、副机体5、模架6、底盘21及其托架23 ;主机体4、副机体5设置在机架上1，通过主机体开合油缸10、副机体开合油缸11及连杆机构与机架活动连接；机体上设有浇铸多边形(η个边)钢锭的模组，每个模组由n/2个主模8和n/2个角模9构成η边形型腔；模组的上端设有冒口装置，下端座在浇注底盘21上，浇注底盘21装在托架23上；托架23与机架I刚性连接为一体。钢液烧注系统包括中注管20和烧注底盘21,中注管20立于烧注底盘21上，中注管20和浇注底盘21砌有管砖和流钢砖，形成一条完整而合理的流钢通道22，将钢液引注到各模组的型腔内。液压驱动系统包括主机体开合油缸10、副机体开合油缸11、机体升降油缸16、模体锁紧油缸13、压板油缸、安全压块油缸18、主模伸缩油缸、汤道切断油缸。冷却水循环系统由水泵、水箱和管道组成，模组内设置的水隙与冷却水循环系统相通。形成η边形型腔的模组，包括n/2个主模、n/2个角模，为η开的全钢结构，主模和角模由内衬、水隙、外壳体构成；角模体通过角模悬挂机构固定在机体上；水隙与连在外壳体两端的上分水盒和下分水盒相通，分水盒外平面处有波纹管和密封垫将模组与机体连接。
主副机体之间设有模组锁紧装置，模组锁紧装置包括锁紧油缸、压板油缸、压板。机体的上端设有集水槽，下端设有分水槽，分、集水槽分别与模组水隙相连，另一端分别与同侧的进水管和回水管相连通，回水管与水箱相连，进水管通过水泵与水箱相连。机架上设有安全垫块，与安全垫块相连的有安全垫块油缸。机体连同模组通过液压开合模油缸和四连杆机构与机架活动连接。可调整底盘托架与机架刚性连接形成整体，构成主机的主干和基础。机架上除装有开合模油缸和四连杆机构外还装有液压安全垫块装置，使机体在开模时能平稳的落在安全垫块上。以下结合附图对本发明做详细说明。
在图I中4_主机体，5-副机体，6-模架，7-主模动作装置，8-主模，9-角模，10-主机体开合油缸，11-副机体开合油缸，12-模体锁紧压板机构，13-模体锁紧油缸。在图2中1-机架，2-立柱机构，3-横梁部件，14-机体升降机构，15-机体开合导轨，16-机体升降油缸，17-汤道切断油缸，18-安全压块油缸，24-进水管，25-回水管。在图3中19_安全压块，20-中注管，21-浇注底盘，22-流钢砖道，23-托架。本发明多边形钢锭铸造时，主机体4、副机体5连同模架6、主模8、角模9处于开启状态。①在浇注底盘21的槽内按要求砌好流钢砖道22 启动油泵装置，通过电液控制站先操作安全垫块油缸18，将安全垫块19拉回③分别操作主机体开合油缸10、副机体开合油缸11，使两扇机体带动模架6、主模8、角模9等完成合模；④操作机体升降油缸16，驱动升降结构14，使机体连同模组相对平稳的落在浇注底盘21和流钢砖道22上，此时主副机体呈合拢状态⑤操作锁紧油缸13伸出至终点，再操作压板油缸12伸出使锁紧压板插入锁紧油缸13的活塞杆前端的螺母后边，然后再操作锁紧油缸13使活塞杆收回，此时各模体处于锁紧状态；⑥安装中注管20和中注管砖⑦在型腔的冒口位置挂衬绝热板启动水泵装置，水泵将水从水箱通过进水管24引入机体分水槽，分别进入各模体的水隙，从模体的上端的波纹管流入机体集水槽，再通过回水管25至水箱；@待水循环畅通时开始钢水浇注，钢水从钢水包快速注入中注管20内的中注管砖道，经底盘上的流钢砖道22流入各模体的型腔，待钢水浇至模体上端冒口内一定高度时停止浇注。此时各模腔内的钢水与模体内衬接触，通过模体水隙内的循环冷却水实现热交换并快速冷凝成钢锭；⑩操作汤道切断油缸17，切断汤道；(11)开模脱锭。脱锭的程序是a吊出中注管山操作电液控制站，使锁紧油缸活塞杆伸出；c操作压板油缸使压板从锁紧油缸活塞杆前端的螺母后面退出；d操作锁紧油缸全部收回至终点；e操作机体升降油缸，机体在四连杆机构的支撑脱离底盘；操作机体开合油缸，分别拉动王副机体开启并罪在机架上；此时各支烧铸完成的钢徒分别排列在底盘的上平面上4操作安全垫块油缸伸出，推动安全垫块至机体下端，以防止机体自然下落；g用天车吊起专用液压组合吊具从钢锭上面落下并夹起钢锭后运至钢锭存放场地；h关闭电液控制站和水泵，准备下次浇注。本发明的工艺特点是采用立式底注法，低温快注，即高于液相线15°C -40°C的钢液，经中注管、汤道快速^-20mm/s)注入多边形型腔，在水冷模的强烈冷却下迅速凝固，形成底注上补缩方式。铸模型腔处于无任何外力作用的平稳状态，上部冒口的钢液向下进行补缩，钢液自下而上迅速冷却、结晶、凝固、成锭，凝固成组织致密的近似全等轴晶组织的钢锭成品。钢锭单支(或多支)浇注，通过更换模体和调整冒口绝热板位置，可适应浇注外接圆直径≤1510mm，高度≤5000mm的不同规格的钢锭。
权利要求
1.多边形钢锭水冷模铸法，其特征在干，方法如下低温快鋳，即高于液相线15°C -40°C的钢液，以6-20mm/s注入速度经中注管、汤道注入多边形型腔，钢液通过衬板在水冷条件下进行热交換，水冷模水温< 70°C冷却凝固，结晶凝固成钢锭。
2.根据权利要求I所述的多边形钢锭水冷模铸法，其特征在于，钢锭采用单支或多支浇注。
3.根据权利要求I或所述的多边形钢锭水冷模铸法，其特征在于，浇注所述钢锭的外接圆直径< 1510mm,高度< 5000mm。
4.多边形钢锭水冷模铸法用水冷模铸装置，包括主机体(4)、副机体(5)、液压驱动系统、冷却水循环系统、钢液浇注系统，主机体(4)和副机体(5)上设有模架(6)，其特征在干，模架(6)内表面为η边形结构，η为偶数，模架(6)上设有η/2个主模⑶和η/2个角模(9)，角模(9)为三角形模，角模(9)固定在模架(6)上，相邻角模(9)之间嵌有主模(8)，主模动作装置(7)使主模(8)移动，主模(8)两侧面与角模(9)两侧面相贴合后形成η边形钢锭型腔，主机体(4)上设有主机体开合油缸(10)，副机体(5)设有副机体开合油缸(11)，主机体开合油缸(10)和副机体开合油缸(11)通过连杆机构与机架活动连接，模架(6)两侧设有模板锁紧压板机构，主机体(4)、副机体(5)通过模体锁紧油缸(13)连接成一体。
5.根据权利要求4所述的多边形钢锭水冷模铸法用水冷模铸装置，其特征在干，主模通过油缸调节，以保证钢锭体积收缩时模体冷却部位从η/2个方向始終贴紧锭売。
6.根据权利要求4所述的多边形钢锭水冷模铸法用水冷模铸装置，其特征在干，所述钢液浇注系统中的钢锭浇注底盘(21)上设置汤道切断装置(17)。
7.根据权利要求6所述的多边形钢锭水冷模铸法用水冷模铸装置，其特征在干，所述汤道切断装置(17)包括设置于钢锭浇注底盘(21)上的矩形槽，矩形槽内设有能够沿矩形槽滑动的矩形块，矩形块与推断油缸连接。
全文摘要
本发明涉及一种多边形钢锭水冷模铸法及水冷模铸装置，属于钢锭的生产技术领域。本发明是浇注n边形钢锭的型腔，由n/2个主模和n/2个角模组成。主模通过油缸调节，以保证钢锭体积收缩时模体冷却部位始终贴紧锭壳。浇注时钢液通过衬板在水冷条件下进行热交换，迅速将钢液冷却，进而结晶凝固成钢锭。采用本发明，可浇注碳钢、合金钢、模具钢、不锈钢等钢锭。钢锭规格外接圆直径≤1510mm、锭身高度≤5000mm；钢锭成材率≥95％；沿冒口线切取试片无可见缩孔；钢锭的低倍组织中心偏析、中心疏松、中间裂纹、蜂窝状气泡等均应小于0.5级；横截面等轴晶率≥30％。本发明可有效提高材料利用率，减少钢锭模具损耗，提高铸锭质量。
文档编号B22D9/00GK102836970SQ201210336669
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者雷丙旺, 秦希满, 石宝凤, 胡永平, 王亚明, 李宝臣, 陈建平 申请人:内蒙古北方重工业集团有限公司