专利名称：钢锭定向凝固装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢锭定向凝固装置，特别是适用于钢锭高径比小于1的钢锭生产。
目前工业上应用的钢锭模在使用过程中、所浇注的钢锭在自然凝固过程中，由于钢锭模的模座、模身、冒口部等均由相同的金属材料(如铸铁)制成，其热传导系数是一致的，即在钢水浇注后的凝固过程中钢锭内部的枝晶生长是无序的，存在着无法避免的偏析和疏松，由此导致钢锭的余量选择较大、钢锭模的尺寸(高度H、直径D)较大，浪费材料及能源。
针对现有技术的不足，本实用新型的任务是要提供一种尺寸较小，结构紧凑、能提高钢锭内部质量的定向凝固装置。
本实用新型的任务是这样实现的本装置由保温罩、模身、冷凝件组成。即在传统钢锭模的内侧增加保温层起绝热作用，置于模身顶部的保温罩用于补偿其冒口的作用，置于模身底部的冷凝件起热传导作用。冷凝件中央圆心部位具钢液通道并与中注管通道相连。由于模顶和模身采用发热保温材料并从模底获得充分的热散失，使钢锭的结晶方向垂直向上。即钢锭底部温度低、顶部(保温罩端)温度高，使内部枝晶沿钢锭轴向向上生长、消除或减少钢锭内部的A型偏析和宏观偏析，提高钢锭本体的均匀性。由于钢锭枝晶的生长对有害成分及杂质向上起了一个推移和排斥作用，它们将随凝固的进行被平稳地，均匀地推向钢锭顶面，可通过后步工序加工予以清除，故能使钢锭内部质量得以提高。冷凝件可以是冷凝板(钢板)，板与锭重量比以在1－2之间为好。冷凝件还可以采用冷凝器，冷凝器由外壳，隔板组成，冷凝器中心具有钢液通道，以通过钢液。内部具有封闭环形腔，其环形腔内部的顶部和底面(上、下)分别均匀间隔装有隔板。在外壳圆周面上分别开具有冷却液输入孔和输出孔，两孔间的夹角为90－180度。在钢锭浇注凝固过程中，控制冷却液的流量大小即可实现钢锭内部枝晶的定向凝固。另外从后步工序考虑，将钢锭高径比(H／D)定在小于1的范围内，即锻比小于3，使钢锭模的尺寸大为缩小。
本装置经计算机模拟实验，钢锭解剖对比试验及应用效果(在平炉、大小电炉、钢包精炼炉)试验，结果表明各种理化性能与设备的选择无关，可在任何冶炼设备上应用。由于定向凝固的自然精炼作用，使钢锭内部夹杂物和宏观偏析被推至钢锭上面，并可通过后步工序加工予以清除，另外由于定向凝固的单一方向性和足够的温度梯度(△T＞500℃)，使模内钢水的对流趋热减弱，于是与对流有关的A型偏析得到限制，也使残余在本体中的夹杂物得以细化(其锻件晶粒度在6－7级)和均匀化，所以使其锻件和各种性能得到提高。试验结构还表明在提高质量的前提下，提高钢锭利用率30％(即减少30％的钢水消耗)，节约能源20％，节约工时50％。
以下结合附图对本实用新型进行详述。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是
图1中的冷凝器结构示意图。
1冷凝板2模身3保温层4保温罩5钢液通道6冷凝器7外壳8隔板9冷却液输入孔10冷却液输出孔11保温剂参照
图1，本实用新型由保温罩4，模身2和冷凝板1组成。保温罩4置于模身2顶部，模身2置于冷凝板1上。在模身2内壁砌有耐火材料制成(如耐火砖、陶瓷纤维)的绝热保温层3。在冷凝板1中央圆心部位开具有钢液通道5并与中注管通道相连接，以通过炼钢炉钢液进行定向凝固钢锭浇注。随着凝固的进行，凝固层的增加，冷凝板1自身的温度也将升高，这将减小温度梯度，不利于柱状组织的发展。考虑到定向凝固效果和有利于锻造操作，故把钢锭高径比定在小于1的范围内。还考虑冷凝板1有足够的传导能力，在凝固过程中能保证钢锭的温度梯度△T＞500℃及减少投资，故在优化设计中的冷凝板1与钢锭的重量比定为1－2之间。由于冷凝板1的导热作用及模身、模顶的保温措施，使钢锭底部温度低，顶部(由钢板制成的保温罩4端部)温度高，使内部枝晶沿钢锭轴面向上生长。保温罩4内充填有保温剂11，保温剂(为碳化稻壳或发热剂)浮于钢液面上，随着钢种的不同及钢锭的大小，可以选择不同尺寸和重量的冷凝板1。
参照
图1、图2、模身2下置的冷凝板1可采用冷凝器6替代。冷凝器6由圆形外壳7及焊接在其上的隔板8组成。在圆形外壳7中心同样开具有钢道通道5，并与中注管相连接。在具有环形封闭腔内部的顶部和底面(上、下)分别均匀间隔焊接有隔板8以加速散热，在外壳7圆周围面上分别开具有冷却液输入孔9和输出孔10，两孔间的夹角为90°－180°。在浇注钢锭凝固过程，控制冷却液的流量大小即可实现钢锭内部枝晶的定向凝固，同时也使钢锭模的尺寸大为缩小，其使用效果优于冷凝板1。
权利要求1.一种主要由模座、模身组成的钢锭定向凝固装置，其特征在于由保温罩、模身、冷凝件组成，保温罩置于模身上，内壁具有保温层的模身置于冷凝件上，冷凝件中心部位具有钢液通道并与中注管通道相连接。
2.根据权利要求1所述的钢锭定向凝固装置，其特征在于冷凝件采用中心具有钢液通道的冷凝板。
3.根据权利要求1、2所述的钢锭定向凝固装置，其特征在于冷凝件采用冷凝器，冷凝器呈圆形，其中心具有钢液通道，内部具有封闭环形腔，环形腔的顶部和底面均匀间隔焊接有隔板，在环形腔外壳圆周面上还具有冷却液输入孔和输出孔。
专利摘要本实用新型提供了一种浇铸用钢锭定向凝固装置，特别适合于钢锭高径比(H/D)小于1的钢锭生产。它是由置于模身顶部的保温罩，模身环形内壁设置保温层，横身底部设置冷凝件，冷凝件中心开有钢液通道组成。冷凝件可采用冷凝板，也可采用冷凝器。由于模顶及模身内壁采用发热保温材料并从模底获得充分的热散失，使钢锭的结晶方向垂直向上定向凝固。它具有提高钢锭利用率30％，节约能源20％，节约工时50％等优点。
文档编号B22D7/00GK2173671SQ9323896
公开日1994年8月10日 申请日期1993年7月10日 优先权日1993年7月10日
发明者陈晓慈 申请人:第二重型机器厂