專利名稱：新型鋼錠水冷澆注模及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵的冶煉，特別涉及新型鋼錠水冷澆注模及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有公告號為CN202162351U、名稱為新型水冷式澆注結(jié)晶器，采用的是分級式模體，每個模體間用法蘭連接、且都設(shè)進出水口，水管多不易操作。冷卻腔中走水阻力大，進水口需3公斤的壓力，造成冷卻水消耗大、投資大、可靠性差、安全系數(shù)低甚至有爆炸的危險不易操作。特別是在特鋼領(lǐng)域鑄鐵模澆注錠坯工藝，錠模使用次數(shù)少消耗高且跑漏鋼事故時有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了一種只用一級模體，通過水冷腔及其接觸鋼液一側(cè)內(nèi)壁的變化而改變水冷模上下的冷卻強度的新型鋼錠水冷澆注模及方法。本發(fā)明的新型鋼錠水冷澆注模，由附盤、模體和保溫帽構(gòu)成，模體座于附盤上，模體的上口內(nèi)嵌插接保溫帽，所述模體的內(nèi)壁是頂部直徑略小于下部直徑的圓筒狀結(jié)構(gòu)，其環(huán)周設(shè)有冷卻水夾套，該夾套的腔體的間隙由下至上漸大，且冷卻水夾套的兩端設(shè)有冷卻水的出入口 a、b。作為本發(fā)明的進一步改進，在模體的柱體的上口間隙配合插入保溫帽，保溫帽的上口環(huán)隙中充填有填料砂，保溫帽內(nèi)壁設(shè)有加固孔。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的模體內(nèi)壁是同一材質(zhì)制成，且模體與鋼液接觸的內(nèi)壁的厚度是下薄上厚且逐漸增加。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的模體內(nèi)壁是由幾種熱導(dǎo)率不同的材質(zhì)焊接而成，且模體內(nèi)部與鋼液接觸的內(nèi)壁的金屬材質(zhì)的熱導(dǎo)率由下至上變小、壁厚是下薄上厚且逐漸增加。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的模體由卡板固定在附盤上。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的附盤安裝在底盤上。利用上述裝置實施的新型鋼錠水冷澆注模的澆注方法包括如下步驟
(1)在模底放入保護渣；
(2)開啟冷卻水系統(tǒng)，檢查確認模體夾套出口水壓大于0.05Mpa ；
(3)澆注，鋼液的過熱溫度控制在5(T80°C，錠身澆注速度10 50cm/分鐘，鋼錠直徑越大上升速度越慢，帽口的速度小于錠身澆注速度，澆注到加固孔上方停止?jié)沧?，隨即在液面上放入保溫劑和發(fā)熱劑；
(4)澆注終了繼續(xù)給水冷卻，維持時間10 15分鐘脫模；
(5)水冷澆注模脫去后隨即罩上緩冷罩；
(6)確認已全凝后即移走緩冷罩將錠坯移去退火。
所述冷卻水系統(tǒng)為高位水、且出水口壓力大于0. 05Mpa，水質(zhì)為軟水。
本發(fā)明的新型鋼錠水冷澆注模，其水冷模采用一級模體即實現(xiàn)了模體的冷卻強度自下而上的依次改變，使鋼液自下而上實現(xiàn)了順序凝固。其模體是用導(dǎo)熱率較好的金屬板焊成，輕型結(jié)構(gòu)，與鑄鐵鋼錠模比節(jié)省了百分之八十的材料，使用壽命是鑄鐵模的幾十倍，大大降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出的鋼錠質(zhì)量好。該項技術(shù)節(jié)能環(huán)保，在特鋼領(lǐng)域可稱得上是鋼坯的綠色成型工藝。與現(xiàn)有技術(shù)比，結(jié)構(gòu)簡單、冷卻強度自下而上改變、模體從上部脫出操作方便、可生產(chǎn)大圓錠，澆注成本低質(zhì)量好、且進口壓力在I公斤，大大提高了安全系數(shù)。本新型鋼錠水冷澆注方法，其錠坯最后是在緩冷罩里全部凝成固體，這與鑄鐵模后期鋼液凝固條件基本相同但由于水冷模形成的坯殼遠大于鑄鐵模形成的激冷層，所以水冷模澆出的錠坯其等軸晶遠多于鑄鐵模澆注的錠坯；又因水冷模使用壽命長所以成本降低約10倍且質(zhì)量好于鑄鐵模澆出的錠坯。


圖I新型水冷澆注模結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2快速結(jié)晶的坯殼將未凝鋼液呈倒錐形；
圖3鋼坯在緩冷罩中凝固。
具體實施例實施例I
本發(fā)明的新型鋼錠水冷澆注模，由附盤I、模體2和保溫帽3構(gòu)成，模體2由卡板7固定在附盤I上，附盤I安裝在底盤8上。在附盤上只設(shè)有一級模體，模體2的上口內(nèi)嵌插接保溫帽3，所述模體2的內(nèi)壁是頂部直徑略小于下部直徑的圓筒狀結(jié)構(gòu)，便于脫模。其環(huán)周設(shè)有冷卻水夾套4，該夾套的腔體的間隙為5 30毫米且由下至上漸大，且冷卻水夾套4的兩端設(shè)有冷卻水的出入口 a、b。模體2的柱體的上口間隙配合插入保溫帽3，保溫帽3的上口環(huán)隙5中充填有填料砂，保溫帽3內(nèi)壁設(shè)有加固孔6。所述新型水冷模上端安裝保溫帽3，其為內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，絕熱板與模體筒狀內(nèi)壁配合，其被固定環(huán)與填料砂與模體上端固定，擋砂板是焊在模體上端面的。本新型水冷模設(shè)有保溫帽，保溫帽中的鋼液溫降最慢，實現(xiàn)了最后的“補縮”。模體2內(nèi)壁是同一材質(zhì)制成，如純銅或工業(yè)純鐵或低碳鋼等制成，且模體2與鋼液接觸的內(nèi)壁的厚度是5 60毫米且下薄上厚且逐漸增加。模體2內(nèi)壁是由幾種熱導(dǎo)率不同的材質(zhì)焊接而成，如純銅、工業(yè)純鐵和低碳鋼，且模體2內(nèi)部與鋼液接觸的內(nèi)壁的金屬材質(zhì)熱導(dǎo)率由下至上變小(即從下至上依次由純銅、工業(yè)純鐵、低碳鋼焊接而成)、壁厚是5 60毫米且下薄上厚且逐漸增加。澆注時鋼水經(jīng)底盤、附盤流入水冷模，冷卻液經(jīng)模體進出口進出，該水冷模冷卻強度自下而上由強度弱且上部又安裝保溫帽，鋼液是自下而上的凝固順序。本新型水冷模澆注時鋼液從下部流入，冷卻水通過進出口進出冷卻腔，對鋼液進行冷卻降溫，由于該模體下部冷卻強度大于上部確保了鋼液下部先凝固，保溫帽中的鋼水最后凝固，避免了鋼錠出現(xiàn)“縮孔”。實施例2
本發(fā)明的新型鋼錠水冷澆注模的澆注方法，利用實施例I裝置進行如下步驟(1)在模底放入保護渣；
(2)開啟冷卻水系統(tǒng)，檢查確認模體夾套出口水壓大于0.05Mpa ；
(3)澆注，鋼液的過熱溫度控制在5(T80°C，錠身澆注速度10-50cm/分鐘，鋼錠直徑越大上升速度越慢，帽口的速度小于錠身澆注速度，澆注到加固孔上方停止?jié)沧?，隨即在液面上放入保溫劑和發(fā)熱劑；
(4)澆注終了繼續(xù)給水冷卻，維持時間10 15分鐘脫模；
(5)水冷澆注模脫去后隨即罩上緩冷罩；
(6)確認已全凝后即移走緩冷罩將錠坯移去退火。冷卻水系統(tǒng)為高位水、且出水口壓力大于0. 05Mpa，水質(zhì)為軟水。 實施例3
下面以20 TLF精煉鋼液經(jīng)VD處理35CrMo為例說明本發(fā)明工藝實施過程一20t水，澆I只
底盤可以選用鑄鐵模注底盤,在底盤上砌筑流鋼湯道,其所用的材料和方法,技術(shù)要求與鑄鐵模注工藝同；
流鋼湯道砌筑完后將鑲好模底磚的附盤座在上面，對好上升孔。在附盤座上20t模體，用卡板將模體與附盤固定，如圖I ;在模體上端面安裝保溫帽，帽口的輕質(zhì)絕熱材料是由若干片絕熱板構(gòu)成，絕熱板相互擠緊并靠住模體內(nèi)壁依掛體結(jié)構(gòu)“掛在”模體上口平沿形成圓筒。帽口的填料砂應(yīng)“插實”，使砂粒落入絕熱板掛件結(jié)構(gòu)與固定環(huán)斜面形成的空隙內(nèi)，如圖
I。保溫帽安裝完畢模底放入保護渣(固體粉末狀)；
開澆前開啟水系統(tǒng)，所述的供水系統(tǒng)是由高位水箱提供，水為軟水，軟水是由地面揚水泵打入水箱，通過管路供給水冷模；檢查并確認模體出口水壓力大于0. 05Mpa ；
鋼水為35CrMo，經(jīng)VD處理的的LF精煉鋼鋼液20t，澆I只，開澆溫度控制在約1560°C，澆注速度為錠身加帽口 20 25分鐘一個速度(帽口補澆5分鐘)，剛澆完坯殼形成厚度如圖2所示，澆完后隨即在液面上放入保溫劑和發(fā)熱劑(終止液面位于固定孔與掛件結(jié)構(gòu)中間位置)；
在澆完終了后應(yīng)繼續(xù)給水冷卻，直到確認保溫帽部位形成的坯殼已能承受住保溫帽中的鋼液靜壓力(約大于10分鐘)即可脫模。脫模時模體從上部向上拉起，保溫帽在掛件結(jié)構(gòu)處斷裂；
當確認帽口部分已形成有一定強度的坯殼即可打開卡板從上提起模體，隨即罩上緩冷罩。如圖3 ;
確認已全凝后即移走緩冷罩9將錠坯移去退火；
上述在罩里的未凝鋼液與坯殼及附盤交換熱量(緩冷罩也散出些許熱量)最后全凝固，此時錠身等軸晶大約50%。實施例4
下面以20 TLF精煉鋼液經(jīng)VD處理16Mn為例說明本發(fā)明工藝實施過程
底盤可以選用鑄鐵模注底盤,在底盤上砌筑流鋼湯道,其所用的材料和方法,技術(shù)要求與鑄鐵模注工藝同；
流鋼湯道砌筑完后將鑲好模底磚的附盤座在上面，對好上升孔。在附盤座上20t模體，用卡板將模體與附盤固定，如圖I ;在模體上端面安裝保溫帽，帽口的輕質(zhì)絕熱材料是由若干片絕熱板構(gòu)成，絕熱板相互擠緊并靠住模體內(nèi)壁依掛體結(jié)構(gòu)“掛在”模體上口平沿形成圓筒。帽口的填料砂應(yīng)“插實”，使砂粒落入絕熱板掛件結(jié)構(gòu)與固定環(huán)斜面形成的空隙內(nèi)，如圖
I。保溫帽安裝完畢模底放入保護渣(固體粉末狀)；
開澆前開啟水系統(tǒng)，檢查并確認模體出口水壓力大于0. 05Mpa ；
鋼水為16Mn，經(jīng)VD處理的的LF精煉鋼鋼液50t，澆I只，開澆溫度控制在約1565°C，澆注速度為錠身加帽口 30 35分鐘一個速度(帽口補澆5分鐘)，剛澆完坯殼形成厚度如圖2所示。澆完后隨即在液面上放入保溫劑和發(fā)熱劑(終止液面位于固定孔與掛件結(jié)構(gòu)中間位置)；
在澆完終了后應(yīng)繼續(xù)給水冷卻，直到確認保溫帽部位形成的坯殼已能承受住保溫帽中的鋼液靜壓力(約大于10分鐘)即可脫模。脫模時模體從上部向上拉起，保溫帽在掛件結(jié)構(gòu)處斷裂；
水冷模脫去后隨即罩上緩冷罩，如圖3 ；
確認已全凝后即移走緩冷罩9將錠坯移去退火。上述在罩里的未凝鋼液與坯殼及附盤交換熱量(緩冷罩也散出些許熱量)最后全凝固，此時錠身等軸晶大約50%。上述水冷模澆注錠坯工藝關(guān)于遇停電事故處理，如正澆注時意外停電了。此時因供水為高位水箱即模體出口水壓力大于0. 05Mpa，設(shè)計高位水箱的容量時將延時供水時間充分考慮進去，這邊水箱繼續(xù)供水，那邊搶修設(shè)備或開啟第二電源即可避免事故。本工藝生產(chǎn)的鋼錠，用新型水冷模成型模體使用壽命是鑄鐵模10 30倍，大大降低了生產(chǎn)成本。又由于錠坯等軸晶的比例也遠大于鑄鐵模注工藝，質(zhì)量也得到改善，新型水冷模澆注錠坯工藝很容易生產(chǎn)出鍛造市場上急需的大圓錠填補了大型鍛坯市場上圓錠的空白，節(jié)能降耗可稱得上是特殊鋼領(lǐng)域的綠色成形工藝。
權(quán)利要求
1.新型鋼錠水冷澆注模，由附盤(I)、模體(2)和保溫帽(3)構(gòu)成，其特征在于模體(2)座于附盤(I)上，模體(2)的上口內(nèi)嵌插接保溫帽(3)，所述模體(2)的內(nèi)壁是頂部直徑略小于下部直徑的圓筒狀結(jié)構(gòu)，其環(huán)周設(shè)有冷卻水夾套(4)，該夾套的腔體的間隙由下至上漸大，且冷卻水夾套(4)的兩端設(shè)有冷卻水的出入口 a、b。
2.如權(quán)利要求I所述的新型鋼錠水冷澆注模，其特征在于模體(2)的柱體的上口間隙配合插入保溫帽(3)，保溫帽(3)的上口環(huán)隙(5)中充填有填料砂，保溫帽(3)內(nèi)壁設(shè)有加固孔(6 )。
3.如權(quán)利要求2所述的新型鋼錠水冷澆注模，其特征在于模體(2)內(nèi)壁是同一材質(zhì)制成，且模體(2)與鋼液接觸的內(nèi)壁的厚度是下薄上厚且逐漸增加。
4.如權(quán)利要求2所述的新型鋼錠水冷澆注模，其特征在于模體(2)內(nèi)壁是由幾種熱導(dǎo)率不同的材質(zhì)焊接而成，且模體(2)內(nèi)部與鋼液接觸的內(nèi)壁的金屬材質(zhì)熱導(dǎo)率由下至上變小、壁厚是下薄上厚且逐漸增加。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的新型鋼錠水冷澆注模，其特征在于模體(2)由卡板(7)固定在附盤(I)上。
6.如權(quán)利要求5所述的新型鋼錠水冷澆注模，其特征在于附盤(I)安裝在底盤(8)上。
7.新型鋼錠水冷澆注模的澆注方法，包括如下步驟 (1)在模底放入保護渣； (2)開啟冷卻水系統(tǒng)，檢查確認模體夾套出口水壓大于0.05Mpa ； (3)澆注，鋼液的過熱溫度控制在5(T80°C，錠身澆注速度10-50cm/分鐘，鋼錠直徑越大上升速度越慢，帽口的速度小于錠身澆注速度，澆注到加固孔上方停止?jié)沧ⅲS即在液面上放入保溫劑和發(fā)熱劑； (4)澆注終了繼續(xù)給水冷卻，維持時間10 15分鐘脫模； (5)水冷澆注模脫去后隨即罩上緩冷罩； (6)確認已全凝后即移走緩冷罩將錠坯移去退火。
8.如權(quán)利要求7所述的新型鋼錠水冷澆注模的澆注方法，所述冷卻水系統(tǒng)為高位水、且出水口壓力大于0. 05Mpa，水質(zhì)為軟水。
全文摘要
本發(fā)明的新型鋼錠水冷澆注模及方法屬于鋼鐵的冶煉，是將模體座于附盤上，模體的上口內(nèi)嵌插接保溫帽，模體的內(nèi)壁是頂部直徑略小于下部直徑的圓筒狀結(jié)構(gòu)，其環(huán)周設(shè)有冷卻水夾套。其澆注方法模底放入保護渣；開啟冷卻水，模體夾套出口水壓大于0.05MPa；鋼液的過熱溫度在50~80℃，錠身澆注速度10～50cm/分鐘；澆注終了給水冷卻，維持時間10～15分鐘脫模即可。本發(fā)明的水冷模采用一級模體即實現(xiàn)了模體的冷卻強度自下而上依次改變，使鋼液自下而上實現(xiàn)了順序凝固。其模體是用導(dǎo)熱率較好的金屬板焊成，與鑄鐵鋼錠模比節(jié)省了百分之八十的材料，使用壽命長，降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出的鋼錠質(zhì)量好。
文檔編號B22D7/06GK102699287SQ20121018052
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者孫利民, 孫柏良, 高晶 申請人:孫柏良