一种FTSC薄板坯连铸浸入式水口用成型模具及成型方法与流程

本发明属于功能耐火材料生产应用技术领域，具体涉及一种ftsc薄板坯连铸浸入式水口用成型模具及成型方法。

背景技术：

薄板坯连铸技术是一项短流程近终形连铸连轧技术，与常规连铸技术不同之处就在于铸坯厚度远小于常规连铸板坯的厚度，薄板坯浸入式水口在结构上的特异性和使用条件更加苛刻，同保护渣、结晶器一起被认为是薄板坯连铸的三项关键相关技术；ftsc薄板坯连铸浸入式水口结构上具有特异性，上部为圆形，与中间包水口配合，下部为扁平形，深入宽度一定的结晶器中。

目前ftsc薄板坯连铸浸入式水口采用冷等静压工艺成型，成型用模具一般由刚性模具和橡胶包套构成。其中橡胶包套分为内、外两部分，内部部分为两半结构，外形为圆柱体，中间为装料型腔；外部部分为整体圆柱状与内部部分配合用于构成完整密闭成型空间。上述成型用模具，使用笨拙，劳动强度大，生产效率低，且不能实现近终形成型工艺，易形成产品应力缺陷，导致产品使用可靠性下降。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种ftsc薄板坯连铸浸入式水口用成型模具及成型方法，使其可以实现ftsc薄板坯连铸浸入式水口功能梯度复合一次冷等静压近终形成型，同时轻量化模具结构，简化装填料难度，能够满足高效生产，节约原料成本。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种ftsc薄板坯连铸浸入式水口用成型模具，成型模具由刚性模具组合、柔性包套组合和内衬定位块三部分构成；所述的刚性模具组合具有一圆柱形底座；所述圆柱形底座具有向上延伸的圆柱体；所述圆柱体的上方具有向上延伸的刚性模具ⅰ；所述的刚性模具ⅰ截面形状由圆弧逐渐过渡为直线，由下向上宽度逐渐减小；所述刚性模具ⅰ的两侧对称设置有刚性模具ⅱ；所述刚性模具ⅱ与刚性模具ⅰ的结合面为直线面；所述刚性模具ⅱ与刚性模具ⅰ组合构成的截面为跑道形，且所述跑道形截面的长度由下向上逐渐增加，宽度逐渐减小；所述刚性模具ⅱ的外侧设置有刚性模具ⅲ；所述的刚性模具ⅲ为内凹型弧形块；所述刚性模具ⅲ的上端面高于刚性模具ⅱ的上端面；所述刚性模具ⅲ的外侧还设置有刚性模具ⅳ，两个所述的刚性模具ⅳ、两个所述的刚性模具ⅲ、两个所述刚性模具ⅱ以及刚性模具ⅰ分别由工字形键连接形成整体，配合共同形成一u型缺槽；包覆在刚性模具组合上的柔性包套组合具有套置在整个刚性模具组合上的柔性包套；所述的柔性包套为上端可翻折的结构；所述柔性包套的上端面高于整个刚性模具组合的上端面；所述柔性包套的下端与所述的圆柱形底座之间设置有套置在圆柱形底座的柔性底垫；所述的内衬定位块套置在刚性模具ⅲ的下边沿位置；所述的内衬定位块将柔性包套与刚性模具组合所形成的空间为分隔为内衬坯料装填空间和渣线坯料装填空间。

所述的柔性包套组合还具有用以封闭柔性包套上端面的柔性压盖和位于柔性包套内壁面上端的多个柔性压块。

所述柔性包套的硬度由下向上依次降低。

一种ftsc薄板坯连铸浸入式水口用成型模具的成型方法，具体步骤如下：

第一步，将所述刚性模具ⅰ、所述刚性模具ⅱ通过工字形键组合构成形成整体；

第二步，将组合后的刚性模具ⅰ、所述刚性模具ⅱ通过圆柱体以及圆柱形底座置于柔性底垫中，再吊装放置于所述柔性包套中，构成坯料装填空间；所述柔性包套上部向下翻折至所述内衬定位块上边沿点的位置；

第三步，将所述内衬定位块放置至刚性模具ⅰ、所述刚性模具ⅱ的顶部，并利用定位针确定位置后，分别与所述刚性模具构成内衬坯料装料空间和与所述柔性包套构成渣线坯料装料空间，依次分别装填内衬坯料和渣线坯料后将所述内衬定位块竖直脱离模具，即完成内衬坯料和渣线坯料的梯度复合装填；

第四步，将所述刚性模具ⅳ、刚性模具ⅲ安装至组合后的刚性模具ⅰ、所述刚性模具ⅱ上通过工字形键连接形成刚性模具组合；将所述柔性包套向上翻折的部分恢复原状，继续装填本体坯料至所述刚性模具组合的上部；

第五步，将所述柔性压块和所述柔性压盖分别依次压入所述柔性包套内，完成模具整体密封，结束坯料装填过程，即可进行ftsc薄板坯浸入式水口的冷等静压成型压制；

第六步，完成冷等静压成型压制后，依次取出所述柔性压盖和所述柔性压块，成型后制品和所述刚性模具组合整体向上从所述柔性包套中吊装脱出；

第七步，平置制品将所述刚性模具组合依次脱出制品，刚性模具ⅰ、所述刚性模具ⅱ、刚性模具ⅲ由下部脱出，所述刚性模具ⅳ由上部脱出，最终完成ftsc薄板坯浸入式水口坯体成型。

本发明提出的一种ftsc薄板坯连铸浸入式水口用成型模具及成型方法，采用上述技术方案，优化了刚性模具和柔性包套的结构，轻量化包套设计，简化实现内衬坯料的一次装填作业，实现了作业强度和难度的有效降低；同时实现近终形成型，提高了生产效率和降低生产成本。

附图说明

图1是本发明的ftsc薄板坯连铸浸入式水口成型用模具整体结构示意图；

图2是本发明的刚性模具组合结构示意图；

图3是本发明的工字形键结构示意图；

图4是本发明的柔性包套组合结构示意图；

图5是本发明的内衬定位块示意图；

图6是本发明的坯料装填作业示意图。

图中：1、刚性模具组合，2、柔性包套组合，3、内衬定位块，４、刚性模具ⅰ，5、刚性模具ⅱ，6、刚性模具ⅲ，7、刚性模具ⅳ，8、工字形键，9、柔性包套，10、柔性底垫，11、柔性压块，12、柔性压盖。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种ftsc薄板坯连铸浸入式水口用成型模具，成型模具由刚性模具组合1、柔性包套组合2和内衬定位块3三部分构成；结合图2，所述的刚性模具组合1具有一圆柱形底座；所述圆柱形底座具有向上延伸的圆柱体；所述圆柱体的上方具有向上延伸的刚性模具ⅰ4；所述的刚性模具ⅰ4截面形状由圆弧逐渐过渡为直线，由下向上宽度逐渐减小；所述刚性模具ⅰ4的两侧对称设置有刚性模具ⅱ5；所述刚性模具ⅱ5与刚性模具ⅰ4的结合面为直线面；所述刚性模具ⅱ5与刚性模具ⅰ4组合构成的截面为跑道形，且所述跑道形截面的长度由下向上逐渐增加，宽度逐渐减小；所述刚性模具ⅱ5的外侧设置有刚性模具ⅲ6；所述的刚性模具ⅲ6为内凹型弧形块；所述刚性模具ⅲ6的上端面高于刚性模具ⅱ5的上端面；所述刚性模具ⅲ6的外侧还设置有刚性模具ⅳ7，两个所述的刚性模具ⅳ7、两个所述的刚性模具ⅲ6、两个所述刚性模具ⅱ5以及刚性模具ⅰ4分别由工字形键8连接形成整体，配合共同形成一u型缺槽；结合图4，包覆在刚性模具组合上的柔性包套组合具有套置在整个刚性模具组合上的柔性包套9；柔性包套组合2由柔性包套9、柔性底垫10、柔性压块11和柔性压盖12四部分构成，材料一般选用聚氨酯橡胶，其中柔性包套9具有梯度硬度结构，下部硬度邵a50-60，中部硬度邵a40-50，上部硬度邵a25-35；所述的柔性包套9为上端可翻折的结构；所述柔性包套9的上端面高于整个刚性模具组合的上端面；所述柔性包套9的下端与所述的圆柱形底座之间设置有套置在圆柱形底座的柔性底垫10；所述的内衬定位块3套置在刚性模具ⅲ6的下边沿位置；结合图5，所述的内衬定位块3为上大下小的锥台型块；所述的内衬定位块3将柔性包套9与刚性模具组合.所形成的空间为分隔为内衬坯料装填空间和渣线坯料装填空间。

所述的柔性包套组合9还具有用以封闭柔性包套上端面的柔性压盖和12位于柔性包套内壁面上端的多个柔性压块11。

所述柔性包套9的硬度右下向上依次降低。

如图6所示，一种ftsc薄板坯连铸浸入式水口用成型模具的成型方法，具体步骤如下：

第一步，将所述刚性模具ⅰ4、所述刚性模具ⅱ5通过工字键组合构成形成整体；工字键的结构如图3所示；所述内衬定位块3，一般采用不锈钢材料制成，厚度不大于1mm，内部均布定位针4个。

第二步，将组合后的刚性模具ⅰ4、所述刚性模具ⅱ5通过圆柱体以及圆柱形底座置于柔性底垫10中，再吊装放置于所述柔性包套中，构成坯料装填空间；所述柔性包套上部向下翻折至所述内衬定位块3上边沿点的位置；

第三步，将所述内衬定位块3放置至刚性模具ⅰ4、所述刚性模具ⅱ5的顶部，并利用定位针确定位置后，分别与所述刚性模具构成内衬坯料装料空间和与所述柔性包套构成渣线坯料装料空间，依次分别装填内衬坯料和渣线坯料后将所述内衬定位块竖直脱离模具，即完成内衬坯料和渣线坯料的梯度复合装填；

第四步，将所述刚性模具ⅳ7、刚性模具ⅲ6安装至组合后的刚性模具ⅰ4、所述刚性模具ⅱ5上通过工字形键8连接形成刚性模具组合；将所述柔性包套9向上翻折的部分恢复原状，继续装填本体坯料至所述刚性模具组合的上部；

第五步，将所述柔性压块11和所述柔性压盖12分别依次压入所述柔性包套9内，完成模具整体密封，结束坯料装填过程，即可进行ftsc薄板坯浸入式水口的冷等静压成型压制；

第六步，完成冷等静压成型压制后，依次取出所述柔性压盖和所述柔性压块，成型后制品和所述刚性模具组合整体向上从所述柔性包套中吊装脱出；

第七步，平置制品将所述刚性模具组合依次脱出制品，刚性模具ⅰ、所述刚性模具ⅱ、刚性模具ⅲ由下部脱出，所述刚性模具ⅳ由上部脱出，最终完成ftsc薄板坯浸入式水口坯体成型。

所述刚性模具组合依据ftsc薄板坯浸入式水口的内腔设计要求，具有由圆形截面向跑道形截面过度的整体外形结构，通过工字形键连接可以分解为若干分部，在ftsc薄板坯浸入式水口冷等静压成型后可以实现分步脱模。所述柔性包套组合由柔性包套、柔性底垫、柔性压块和柔性压盖４部分构成。其中所述柔性包套具有梯度硬度结构，下部硬度较高，用以实现良好的支持作用；中部硬度适中，具有一定的弹性，可以在ftsc薄板坯浸入式水口冷等静压成型后的脱出过程中适度弹性形变，实现制品脱模；上部硬度较低，在坯料装填阶段，可以实现向下翻折，显现出内衬坯料和渣线坯料梯度复合一次装填坯料的空间。所述内衬定位块内部均布定位针，在坯料装填阶段设置于刚性模具和柔性包套之间，分别构成内衬坯料和渣线坯料的装填空间。