一种气体保护模铸设备和方法

本发明涉及金属铸造，具体为一种气体保护模铸设备和方法。

背景技术：

1、模铸生产是国内外特殊钢的主要生产工艺路径之一，是一种相对成熟的生产技术。随着对钢产品质量要求的不断提高，对生产过程要求也愈发严格。由于在钢液浇铸过程中，会发生不同程度的二次氧化，产生夹杂物进而严重影响钢产品质量。因此，对钢液浇铸所产生的二次氧化控制是至关重要的。

2、随着精炼技术的快速发展，已经能够实现超高洁净度的钢液的生产，为使得这一成果体现在最终产品上，对浇铸技术有着较高的要求。目前，模铸现场自动化水平较低，钢液浇铸过程中保护浇铸效果差。钢液浇铸用下水口进行浇铸，浇铸过程中钢液裸露，会导致钢液增氮。在水口有结瘤物产生时，现场工作人员会利用钢棒进行疏通，防止水口堵塞，但在疏通过程中会导致钢液脱离氩气保护，与空气发生接触，导致二次氧化，使得原本实现超高洁净度的钢液被污染，提高了能耗，降低了产品质量。因此需要进一步提高浇铸效果，改进保护浇铸装置和方法，以满足对产品高质量的要求。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种气体保护模铸设备和方法。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种气体保护模铸设备，包括：

4、水口、金属套筒、氩气喷嘴、汤道、模具；

5、金属套筒由a部分金属套筒和位于其下部的b部分金属套筒连接组成；水口中段设置有环形金属板，环形金属板固定连接到水口上；a部分金属套筒沿水口外径用金属板进行封闭，金属板与a部分金属套筒固定连接；金属板中间设置有直径不小于水口外径的圆孔，使得水口下部分伸入a部分金属套筒内；环形金属板的直径大于水口的外径，浇铸开始前a部分金属套筒通过金属板搁置在环形金属板上，a部分金属套筒通过侧部固定结构实现闭合；a部分金属套筒内金属板沿环形金属板外径均匀设置有氩气喷嘴，用于向金属套筒内喷入氩气，氩气垂直吹入金属套筒内部，形成氩气保护气幕；b部分金属套筒的下端设置有浇铸口，浇铸口插入汤道的一端，汤道整体呈“l”形，汤道的另一端与模具连通。

6、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：水口上段侧壁设置有水口进气口，a部分金属套筒的侧壁设置有金属套筒进气口和排气口，且水口插入金属套筒后，金属套筒进气口高于焊接到水口上的金属环形板的顶面，排气口低于焊接到水口上的金属环形板的底面。

7、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：所述气体保护模铸设备还包括氩气回收装置，氩气回收装置设置于b部分金属套筒侧壁处；氩气回收装置由氩气出气口、调压阀以及氩气回收罐组成；调压阀位于氩气回收罐罐口，调节氩气回收罐罐内压力以顺利回收氩气。

8、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：所述气体保护模铸设备还包括氧含量检测装置，氧含量检测装置位于a部分金属套筒内壁，且设置于排气口下侧，氧含量检测装置由运输通道、信息处理单元、检测单元以及取样口组成；通过取样口收集金属套筒内部信息，通过检测单元与信息处理单元转化后，通过运输通道向外界主控室输送信号。

9、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：所述气体保护模铸设备还包括水口除瘤装置，水口除瘤装置由金属操纵杆、爪型机械、控制单元组成，控制单元主要控制爪型机械的旋转，达到去除水口结瘤物的目的；爪型机械的移动是通过金属操纵杆实现的；水口除瘤装置设置于a部分金属套筒筒壁上，a部分金属套筒内部的金属杆连接位于a部分金属套筒外侧的金属操纵杆，通过金属操纵杆对爪型机械的控制，实现爪型机械上下左右位置的调节；当需要对水口去除结瘤物时，爪型机械移动，使爪型机械进行旋转去除水口结瘤物，当不需要对水口去除结瘤物时，控制爪型机械靠近a部分金属套筒的内壁，不影响钢液浇铸过程。

10、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：所述气体保护模铸设备还包括过滤网，在水口除瘤装置下部设置与b部分金属套筒内径相同的过滤网，过滤网置于b部分金属套筒内侧，防止水口结瘤物掉入浇铸口，造成汤道堵塞，在浇铸结束后去除过滤网，去除过滤网上的水口结瘤物，保证浇铸过程顺利进行。

11、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：a部分金属套筒与b部分金属套筒通过螺纹实现连接。

12、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：b部分金属套筒的浇铸口插入汤道之间的缝隙通过柔性材料填充，实现密封。

13、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：模具的上方盖有带排气孔的金属盖，浇铸前吹氩气使得保护模铸设备的金属套筒、汤道以及模具呈氩气环境。

14、作为本发明所述的一种气体保护模铸设备的优选方案，其中：所述气体保护模铸设备还包括延伸圆筒，通过延伸圆筒观察水口是否产生结瘤。

15、为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：

16、一种气体保护模铸方法，采用上述的气体保护模铸设备，包括以下步骤：

17、s1、浇铸开始前，打开水口进气口、金属套筒进气口、排气口，通过氩气喷嘴吹氩使得保护模铸设备的金属套筒、汤道以及模具呈氩气环境，其中金属套筒、水口中空气通过排气口排出；汤道和模具通过带排气孔的金属盖排出空气；

18、s2、开始浇铸后，打开氩气出气口，关闭水口进气口和排气口；氩气压力为0.2~0.3mpa，氩气流量为4~6nl/min，浇铸过程全程吹氩。

19、作为本发明所述的一种气体保护模铸方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，氩气压力为1.0~1.4mpa，氩气流量为40~55nl/min，吹氩时间为25~35min。

20、作为本发明所述的一种气体保护模铸方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，在浇铸过程中，根据氧含量检测装置实时调节氩气流量，使得浇铸过程中金属套筒呈氩气环境。

21、作为本发明所述的一种气体保护模铸方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，通过延伸圆筒观察水口是否产生结瘤，通过b部分金属套筒外侧的金属杆操纵处理水口结瘤物，防止水口堵塞。

22、作为本发明所述的一种气体保护模铸方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，用过滤网承接处理掉的水口结瘤物防止汤道堵塞，过滤网可通过拆卸金属套筒进行更换，保证浇铸过程顺利进行。

23、本发明的有益效果如下：

24、本发明提出一种气体保护模铸设备和方法，气体保护模铸设备包括：水口、金属套筒、氩气喷嘴、汤道、模具；金属套筒由a部分金属套筒和位于其下部的b部分金属套筒连接组成；水口中段设置有环形金属板，环形金属板固定连接到水口上；浇铸开始前a部分金属套筒通过金属板搁置在环形金属板上，a部分金属套筒通过侧部固定结构实现闭合；a部分金属套筒内金属板沿环形金属板外径均匀设置有氩气喷嘴，用于向金属套筒内喷入氩气，氩气垂直吹入金属套筒内部，形成良好的氩气保护气幕，防止钢液被二次氧化，可以降低能耗并提高产品质量。