專利名稱：可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及澆鑄定向凝固鋼錠的澆鑄裝置，特別是一種可傾倒的上鑄式定向凝固 鋼錠澆鑄裝置。
背景技術(shù)：
普通的模鑄鋼錠由于鋼水在鋼錠模內(nèi)三維冷卻，因而內(nèi)部不可避免地存在V型、 倒V型偏析、底部沉積錐、中心疏松或二次縮孔等缺陷，因而超聲波探傷往往不合格，越是 重量大的鋼錠越是如此。因而需要用大噸位水壓機預(yù)鍛，然后再用厚板軋機軋成厚板。用 連鑄機生產(chǎn)的連鑄厚板坯，雖然內(nèi)部質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)模鑄，但由于受到連鑄機本身限制，不能 澆注厚度超過400mm的連鑄板坯。因受壓縮比的限制，也無法保證特厚板內(nèi)部質(zhì)量的要求， 因此需要研制定向凝固的扁鋼錠，以滿足特厚板的質(zhì)量要求。定向凝固扁鋼錠采用一種四周絕熱的鋼錠模，依靠其下部的強制冷卻，保證鑄錠 的柱狀晶自下而上地定向生長。由于這種鋼錠高度小，呈扁平狀，因而凝固過程中鋼水中的 氣體、夾雜容易上浮，加之柱狀晶自下而上定向生長，把結(jié)晶前沿溶質(zhì)富集鋼液向上推移， 因而避免了 V型、倒V型偏析和中心疏松的產(chǎn)生。全凝固后去除鋼錠頂部7-10%的溶質(zhì)富 集層后，鋼錠內(nèi)部十分致密、純凈，因而壓縮比僅2. 5就可滿足超聲波探傷要求，且軋成的 特厚板Z向性能好。目前的定向凝固鋼錠澆鑄裝置采用下鑄結(jié)構(gòu)，鋼水經(jīng)中心鑄管、湯道磚、反射水口 磚自下而上鑄入模內(nèi)。該裝置的缺點是在整個澆鑄過程中，反射水口磚處始終是熱中心， 且在鋼錠下部，不利于柱狀晶自下而上生長；耐火磚受沖刷，從而帶入夾雜，并且耐火材料 消耗多；由于是依靠大、小鑄鐵底盤吸熱，隨著時間增長底盤溫度升高，結(jié)晶前沿熱流密度 減少，不利于柱狀晶定向生長，且所鑄鋼錠愈大要求底盤愈重；鑄鐵底盤上表面與鋼水直接 接觸溫度很高，而下部較冷，受熱應(yīng)力作用底盤要向上膨脹弓起，使底盤與鋼錠模四邊產(chǎn)生 縫隙，影響底盤對鋼錠的均勻冷卻，而使柱狀晶不能齊頭并進地生長。同時底盤在熱應(yīng)力作 用下容易損壞，工作不安全，鋼錠全凝后要用火焰清理或銫床銫除鋼錠頭部溶質(zhì)富集區(qū)，工 作量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，高效生產(chǎn)內(nèi)部十分致 密、純凈的鋼錠。本發(fā)明提供的可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，其特征在于該裝置的組成 包括可傾動底盤、水冷底排、絕熱鋼錠模、上鑄分岔式水口、保護渣灑落架、保溫罩、水冷卻 系統(tǒng)、渣罐?？蓛A動底盤在定向凝固鋼錠澆鑄裝置的底部，水冷底排放置在可傾動底盤上、 鋪在絕熱鋼錠模的底下，絕熱鋼錠模放置在水冷底排上，上鑄分岔式水口用杠桿放置在水 冷底排上的中心處，保護渣灑落架在絕熱鋼錠模上面，保溫罩放在絕熱鋼錠模上，水冷卻系 統(tǒng)在絕熱鋼錠模的左側(cè)，渣罐設(shè)在裝置的右下方。
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所述的可傾動底盤由鑄鐵鑄成或由鋼板焊接而成，其上平面為平直的加工面，其 前端兩側(cè)設(shè)有旋轉(zhuǎn)耳軸，軸承座座在地基上。其后端兩側(cè)設(shè)有為底盤的傾斜提供動力的液 壓缸。在可傾動底盤前端還設(shè)有防止底盤傾斜時鋼錠模和水冷底排滑落的擋塊。所述的水冷底排由上、下兩塊鋼板、鋼條、并聯(lián)的進水管及閥門、并聯(lián)出水管、進水 管水溫計、出水管水溫計、總進水管及電磁流量閥、總出水管組成。水冷底排的上表面，由鋼 板與鋼條焊接在一起組成水的回路。水冷底排的下表面鋼板，通過埋頭螺栓擰緊鋼條。在 鋼條與下鋼板間采用高溫粘接劑，上下鋼板保持平行，且與可傾動底盤上表面緊密接觸。水 冷底排進水管和出水管分組排列，且均勻分布。所述的上鑄分岔式水口的材質(zhì)為鋁-碳質(zhì)，可供多次使用。其由底座、喇叭嘴、管 身、加固鋼卷和防粘墊組成。上鑄分岔式水口底座由4-8個均勻分布的吐出孔組成，保證鋼 水能迅速均勻鋪展在水冷底排上，吐出孔的出口截面積之和要大于埋入水口內(nèi)徑截面積， 防止埋入水口內(nèi)堵鋼鋼水流動不暢。各吐出孔之間的隔墻，要有足夠的斷面積以承受鋼水 沖擊力而不破斷。上鑄分岔式水口高度應(yīng)比鋼錠模高出200-300mm，其上端設(shè)有加固圈。上 鑄分岔式水口其底部還粘有10_20mm厚的石棉墊，其作用是防止快速凝固的鋼水和上鑄分 岔式水口產(chǎn)生粘接，防止上鑄分岔式水口拔不出來。所述的絕熱鋼錠模由鋼結(jié)構(gòu)外殼、永久襯、復(fù)合絕熱板、溢流口、吹A(chǔ)r管構(gòu)成。鋼 結(jié)構(gòu)外殼由鋼板焊接而成，其尺寸根據(jù)設(shè)計的錠重和錠型而定，可以用改變澆高的方法鑄 出不同重量的鋼錠，絕熱鋼錠模壁上面鉆有排氣孔，供烘烤鋼錠模時耐火材料中的水氣排 出之用；永久襯由外層石棉板和內(nèi)部的耐火磚砌成，復(fù)合絕熱板迎鋼面是耐鋼水浸蝕的硅 質(zhì)耐火材料層，背鋼面是保溫材料層，保溫材料層與永久襯之間做成氣室，以利用空氣導(dǎo)熱 系數(shù)低的特點，加強鋼錠模的保溫絕熱；溢流口設(shè)在絕熱鋼錠模端部，供鋼錠模傾倒時溶質(zhì) 富集鋼液和保護渣倒入渣罐之用。在鋼錠澆鑄前后，溢流口用耐火磚臨時堵住，以減少熱量 損失；吹A(chǔ)r管設(shè)在絕熱鋼錠模上部，在鋼錠澆鑄前向模內(nèi)吹入Ar氣，利用Ar氣比空氣重的 特點，將模內(nèi)空氣吹擠出去，防止?jié)茶T中鋼水裸露的表面產(chǎn)生氧化，待保護渣覆蓋鋼液面后 停止吹A(chǔ)r。所述的保護渣灑落架由角鋼和鋼絲網(wǎng)構(gòu)成，架在絕熱鋼錠模?？谏?，成袋的保護 渣放置其上，開澆時受鋼水幅射熱影響，保護渣袋熔化，使保護渣均勻灑落覆蓋在鋼液面 上，防止液面散熱和冷凝結(jié)殼，同時可吸附鋼液中的夾雜。所述的保溫罩在澆鑄完畢后用吊車吊放在絕熱鋼錠模上，保溫罩由鋼結(jié)構(gòu)、保溫 層、4個可調(diào)煤氣燒嘴、探測孔組成。本發(fā)明與現(xiàn)有定向凝固裝置相比其顯著有益效果在于1.可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置采用上鑄法澆鑄，沒有耐火材料受沖刷 帶進夾雜問題，整、脫模工藝比下鑄法簡單。澆鑄過程中上鑄分岔式水口在杠桿作用下隨液 面上移，熱中心始終處于鋼錠上方，有利于柱狀晶定向生長，水口可多次使用，耐火材料消 耗少。2.采用上鑄分岔式水口，沒有傳統(tǒng)上鑄法鋼水沖蝕底盤和產(chǎn)生飛濺的問題，鋼水 能均勻快速鋪滿底盤，鋼水罐滑動水口容易與上鑄分岔式水口對中。3.可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置主體采用鋼板焊成，內(nèi)部設(shè)有并聯(lián)水路 的水冷底排，取代笨重的鑄鐵底板，解決了由于熱應(yīng)力引起底板上弓，影響傳熱和柱狀晶定向凝固的問題。底排不易開裂，生產(chǎn)比較安全，且由于進水管上設(shè)有電磁流量伐和測溫計， 水冷強度可調(diào)而且整個底盤水冷均勻。4.采用了可傾動式的底盤?？筛鶕?jù)鋼錠最后凝固溶質(zhì)富集區(qū)的厚度適時將底盤傾 倒，將富集溶質(zhì)的鋼水和保護渣由鋼錠模的溢流口倒出，減少了全凝后用火焰清理或用刨 床刨除的繁瑣工作量。5.采用了上部帶煤氣燒嘴的保溫罩，使上、下熱流可調(diào)，并在不加發(fā)熱劑的條件下 長時維持定向熱流，有利于澆鑄更大規(guī)格的鋼錠。6.通過保護渣灑落架，可以向模內(nèi)注入氬氣，保護鋼液面不被空氣氧化，同時保護 渣可以自動均勻灑落在鋼液面上，防止了人為加保護渣時鋼液面的波動。7.為了減少絕熱鋼錠模向四周的散熱，防止產(chǎn)生倒V型的偏析，本發(fā)明的絕熱鋼 錠模內(nèi)設(shè)永久保溫層和帶氣室的復(fù)合絕熱板，保溫效果更加顯著。


圖1是可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置可傾動底盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置水冷底排結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置上鑄分岔式水口結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置絕熱鋼錠模結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置保溫罩結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供的可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，該裝置的構(gòu) 成包括可傾動底盤1、水冷底排2、絕熱鋼錠模3、上鑄分岔式水口 4、保護渣灑落架5、保溫 罩6、水冷卻系統(tǒng)7、渣罐8?？蓛A動底盤在定向凝固鋼錠澆鑄裝置的底部，水冷底排放置在 可傾動底盤上、鋪在絕熱鋼錠模的底下，絕熱鋼錠模放置在水冷底排上，上鑄分岔式水口用 杠桿放置在水冷底排上的中心處，保護渣灑落架架在絕熱鋼錠模?？谏希卣址旁诮^熱 鋼錠模上，水冷卻系統(tǒng)在絕熱鋼錠模的左側(cè)，渣罐設(shè)在裝置的右下方。如圖2所示，裝置中的可傾動底盤1由鑄鐵鑄成或由鋼板焊接而成，其上平面為平 直的加工面，其前端兩側(cè)設(shè)有旋轉(zhuǎn)耳軸9，軸承座座在地基上。其后端兩側(cè)設(shè)有為底盤的傾 斜提供動力的液壓缸10。液壓缸的行程按能使底盤傾斜30-40°設(shè)置。可傾動底盤長寬與 鋼錠模尺寸相對應(yīng)，底盤厚度以能承受鋼錠模、鋼錠、水冷底排的重量而不變形為準。在可 傾動底盤前端還設(shè)有防止底盤傾斜時鋼錠模和水冷底排滑落的擋塊11。如圖3所示，裝置中的水冷底排2由上、下兩塊鋼板12、鋼條回路13、并聯(lián)的進水 管及手動閥門14、并聯(lián)的出水管15、總進水管及水溫計16、出水管水溫計17、總進水管及電 磁流量閥18、總出水管19組成。水冷底排的上表面，由鋼板與鋼條焊接在一起組成水的回 路。鋼條的斷面為40 X 30mm。水冷底排的下表面鋼板，通過①16埋頭螺栓擰緊鋼條。在鋼 條與下鋼板間采用高溫粘接劑，防止漏水。上下鋼板保持平行，且與可傾動底盤上表面緊密 接觸。水冷底排進水管和出水管分組并聯(lián)排列，且均勻分布。上述水冷底排也可以由矩型 無縫鋼管并排焊接而成。
如圖4所示，裝置中的所述的上鑄分岔式水口 4由喇叭嘴20、管身21、底座22、加 固鋼卷23和防粘墊24組成。上鑄分岔式水口底座22由4-8個均勻分布的吐出孔構(gòu)成，保 證鋼水能迅速均勻鋪展在水冷底排上，吐出孔的出口截面積之和要大于埋入水口內(nèi)徑截面 積，防止埋入水口內(nèi)堵鋼鋼水流動不暢。各吐出孔之間的隔墻，要有足夠的斷面積以承受鋼 水沖擊力而不破斷。上鑄分岔式水口 4高度應(yīng)比絕熱鋼錠模3高出200-300mm，喇叭嘴下 端設(shè)有加固圈，該圈由3mm厚的鋼板焊成，其作用是防止杠桿和喇叭嘴之間產(chǎn)生應(yīng)力集中 造成的斷裂。上鑄分岔式水口其底部粘有10_20mm厚的石棉墊，其作用是防止快速凝固的 鋼水和上鑄分岔式水口產(chǎn)生粘接，防止上鑄分岔式水口拔不出來。上鑄分岔水口的材質(zhì)為 A1-C質(zhì)，可多次重復(fù)使用。如圖5所示，裝置中的絕熱鋼錠模3由鋼結(jié)構(gòu)外殼25、永久襯26、復(fù)合絕熱板27、 溢流口 28、吹A(chǔ)r管29組成。鋼結(jié)構(gòu)由厚30mm的鋼板焊接而成，其尺寸根據(jù)設(shè)計的錠重 和錠型而定，可以用改變澆高的方法鑄出不同重量的鋼錠，絕熱鋼錠模璧上面鉆有①5的 排氣孔，供烘烤鋼錠模時耐火材料中的水氣排出之用；永久襯26外層貼石棉板內(nèi)部砌耐火 磚，厚度為220mm，耐火度為1700°C ；復(fù)合絕熱板厚80mm，迎鋼面是耐鋼水浸蝕的硅質(zhì)耐火 材料層，背鋼面是保溫材料層，保溫材料層與永久襯之間做成氣室，以利用空氣導(dǎo)熱系數(shù)低 的特點，加強鋼錠模的保溫絕熱；溢流口設(shè)在絕熱鋼錠模端部，供鋼錠模傾倒時溶質(zhì)富集鋼 液和保護渣倒入渣罐之用。在鋼錠澆鑄前后，溢流口用耐火磚臨時堵住，以減少熱量損失； 吹A(chǔ)r管29設(shè)在絕熱鋼錠模上部，在鋼錠澆鑄前向模內(nèi)吹入Ar氣，利用Ar氣比空氣重的特 點，將模內(nèi)空氣吹擠出去，防止?jié)茶T中鋼水裸露的表面產(chǎn)生氧化，待保護渣覆蓋鋼液面后停 止吹A(chǔ)r。如圖1所示，裝置中的保護渣灑落架5由角鋼和鋼絲網(wǎng)構(gòu)成，架在絕熱鋼錠模?？?上，成袋的保護渣放置其上，開澆時受鋼水幅射熱影響，保護渣袋熔化，使保護渣均勻灑落 覆蓋在鋼液面上，防止液面散熱和冷凝結(jié)殼，同時可吸附鋼液中的夾雜。如圖6所示裝置中的保溫罩6在澆鑄完畢后用吊車吊放在絕熱鋼錠模上，保溫罩6 由鋼結(jié)構(gòu)30、保溫層31、4個可調(diào)煤氣燒嘴32、探測孔33組成。探測孔的作用是探測已凝 鋼水的高度，控制凝固進程，在鋼水凝固到預(yù)定高度時將保溫罩吊走，開動可傾動底盤，將 溶質(zhì)富集鋼液和保護渣倒出。
權(quán)利要求
一種可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，其特征在于該裝置的構(gòu)成包括可傾動底盤、水冷底排、絕熱鋼錠模、上鑄分岔式水口、保護渣灑落架、保溫罩、水冷卻系統(tǒng)、渣罐，可傾動底盤在定向凝固鋼錠澆鑄裝置的底部，水冷底排放置在可傾動底盤上、鋪在絕熱鋼錠模的底下，絕熱鋼錠模放置在水冷底排上，上鑄分岔式水口用杠桿放置在水冷底排上的中心處，保護渣灑落架在絕熱鋼錠模上面，保溫罩放在絕熱鋼錠模上，水冷卻系統(tǒng)在絕熱鋼錠模的左側(cè)，渣罐設(shè)在該裝置的右下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，其特征在于所說的 可傾動底盤由鑄鐵鑄成或由鋼板焊接而成，其上平面為平直的加工面，其前端兩側(cè)設(shè)有旋 轉(zhuǎn)耳軸，其后端兩側(cè)設(shè)有為底盤的傾斜提供動力的液壓缸，在可傾動底盤前端還設(shè)有防止 底盤傾斜時鋼錠模和水冷底排滑落的擋塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，其特征在于所說的 水冷底排由上下兩塊鋼板、鋼條、并聯(lián)的進水管及閥門、并聯(lián)的出水管、進水管水溫計、出水 管水溫計、總進水管及電磁流量閥、總出水管組成，水冷底排的上表面，由鋼板與鋼條焊接 在一起組成水的回路，水冷底排的下表面鋼板，通過埋頭螺栓擰緊鋼條，在鋼條與下鋼板間 采用高溫粘接劑，上下鋼板保持平行，且與可傾動底盤上表面緊密接觸，水冷底排進水管和 出水管分組并聯(lián)排列，且均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，其特征在于所說的 上鑄分岔式水口由底座、喇叭嘴、管身、加固鋼卷和防粘墊組成，其中底座由4-8個均勻分 布的吐出孔構(gòu)成，上鑄分岔式水口高度應(yīng)比絕熱鋼錠模高出200-300mm，喇叭嘴下端設(shè)有加 固圈，上鑄分岔式水口其底部還粘有10-20mm厚的石棉墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，其特征在于所說的 絕熱鋼錠模由鋼結(jié)構(gòu)外殼、永久襯、復(fù)合絕熱板、溢流口、吹A(chǔ)r管構(gòu)成，鋼結(jié)構(gòu)外殼由鋼板 焊接而成，絕熱鋼錠模壁上面鉆有排氣孔，永久襯由外層石棉板和內(nèi)部耐火磚砌成，復(fù)合絕 熱板迎鋼面是耐鋼水浸蝕的硅質(zhì)耐火材料層，背鋼面是保溫材料層，保溫材料層與永久襯 之間做成氣室，溢流口設(shè)在絕熱鋼錠模端部，吹A(chǔ)r管設(shè)在絕熱鋼錠模上部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，其特征在于所說的 保護渣灑落架由角鋼和鋼絲網(wǎng)構(gòu)成，架在絕熱鋼錠模?？谏稀?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，其特征在于所說的 保溫罩由鋼結(jié)構(gòu)、保溫層、4個可調(diào)煤氣燒嘴、探測孔構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可傾倒的上鑄式定向凝固鋼錠澆鑄裝置，高效生產(chǎn)內(nèi)部十分致密、純凈的鋼錠。該裝置的組成包括可傾動底盤、水冷底排、絕熱鋼錠模、上鑄分岔式水口、保護渣灑落架、保溫罩、水冷卻系統(tǒng)、渣罐。本發(fā)明提供的裝置采用上鑄法澆鑄，沒有耐火材料受沖刷帶進夾雜問題，整、脫模工藝比下鑄法簡單，水口可多次使用，耐火材料消耗少；采用上鑄分岔式水口，沒有傳統(tǒng)上鑄法鋼水沖蝕底盤和產(chǎn)生飛濺問題，鋼水能均勻快速鋪滿底盤，鋼水罐滑動水口容易與上鑄分岔式水口對中。該裝置特別適合澆鑄定向凝固的扁鋼錠，以滿足特厚板的質(zhì)量要求。
文檔編號B22D23/02GK101850418SQ20091001095
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者叢玉偉, 劉茂文, 常福華, 胡小東, 胡林, 趙連剛 申請人:遼寧科技大學;萊蕪鋼鐵集團機械制造有限公司