一種用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及鋼錠模領(lǐng)域，具體為一種用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，解決了鑄坯縮孔、疏松、裂紋等質(zhì)量問(wèn)題以及制造效率低的問(wèn)題。該鋼錠模設(shè)有下底盤、上底盤、中注管底座、鋼錠模、中注管、冒口，上底盤和下底盤上下水平放置于澆注地坑中，在下底盤、上底盤上砌筑耐火磚形成的澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)采用底注式平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)，采用成形中注管磚砌成；鋼錠模的上端與冒口相連，鋼錠模的下端與底盤、澆道系統(tǒng)相連，鋼錠模的內(nèi)部輪廓形成為從上至下逐漸增大的正錐度形狀，鋼錠模整體形成的大高徑比圓形鑄坯形狀為上小下大。本實(shí)用新型的鋼錠模設(shè)計(jì)能夠生產(chǎn)出高致密、高利用率軸類用坯料，利用率比常規(guī)鋼錠大8%。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及鋼錠模領(lǐng)域，具體為一種用于大高徑比軸類圓形鑄坯（圓錠）的 鋼錠模。 -種用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模

【背景技術(shù)】
[0002] 市場(chǎng)上需要大量坯料用來(lái)做軸類件、筒類件以及棒材，一般采用常規(guī)上大下小的 圓形鋼錠用來(lái)作為這些鍛件產(chǎn)品的坯料，由于常規(guī)鋼錠的高徑比一般低于3,其鍛后利用率 在65?75%之間。為了提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，鋼錠的生產(chǎn)企業(yè)不斷地通過(guò)技術(shù)改進(jìn)來(lái)提 高鋼錠的利用率及其內(nèi)部質(zhì)量。
[0003] 目前，如果將常規(guī)鋼錠的高徑比提高到3以上（大高徑比），鋼錠的心部將會(huì)出現(xiàn) 嚴(yán)重的縮孔疏松，往往會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品鍛后不能滿足探傷要求，嚴(yán)重影響產(chǎn)品生產(chǎn)。為了克服大 高徑比圓坯心部缺陷問(wèn)題，有的企業(yè)采用電渣重熔方式制造這種圓坯，事實(shí)證明這種生產(chǎn) 方式不但生產(chǎn)效率較低，而且生產(chǎn)成本也高，產(chǎn)品不具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，解決了鑄坯縮 孔、疏松、裂紋等質(zhì)量問(wèn)題以及制造效率低的問(wèn)題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
[0006] -種用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，該鋼錠模設(shè)有下底盤、上底盤、中注管底 座、鋼錠模、中注管、冒口，具體結(jié)構(gòu)如下：
[0007] 上底盤和下底盤上下水平放置于澆注地坑中，在下底盤、上底盤上砌筑耐火磚形 成的澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)采用底注式平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)，采用成形中注管磚砌成；上底盤、 中注管底座均裝配在底盤上，上底盤位于中注管底座的外圍，底盤采用厚度為200?400mm 的厚底盤，中注管底座上設(shè)置中注管，形成直澆道，鋼水通過(guò)定位在中注管底座上的中注管 注入位于鋼錠下底盤中的橫澆道；鋼錠模的上端與冒口相連，鋼錠模的下端與澆道相連，鋼 錠模安裝在上底盤上，鋼錠模大口向下、小口向上，鋼錠模上下壁厚一致；鋼錠模的內(nèi)腔與 上底盤中的內(nèi)澆道相連通，每個(gè)鋼錠模采用單獨(dú)一個(gè)內(nèi)澆道；下底盤表面的橫澆道與上底 盤中的內(nèi)澆道相連通，橫澆道采用等直徑結(jié)構(gòu)，橫澆道尾端設(shè)置集渣包；冒口裝配在鋼錠模 上，冒口采用保溫冒口。
[0008] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，澆注系統(tǒng)中，中注管底座和中注管形成 的直澆道上大下小，直澆道上口直徑0丨00?丨30mm，K 口直徑050?80mm，中注管磚壁 厚30?60mm ;橫澆道采用等直徑耐火磚管，直徑050?80mm;內(nèi)澆道垂直向上，在橫澆道 上直接開(kāi)出直徑050?80mm的內(nèi)澆道；內(nèi)澆道上大下小，直徑尺寸相差10?15mm。
[0009] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，鋼錠模采用上小下大正錐度圓筒形錠 模，鋼錠模的內(nèi)腔輪廓形成為從上至下逐漸增大的正錐度形狀，鋼錠模錐度> 0. 3% ;鋼錠 模壁厚> 100,鋼錠模采用均勻壁厚，外形與內(nèi)側(cè)形狀一致。
[0010] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，鋼錠模的錐度根據(jù)如下公式計(jì)算：
[0011] t = (D2-D1)/2H，其中：
[0012] t表示鋼錠模的錐度；
[0013] Η表示鋼錠模的高度；
[0014] D表示平均直徑；
[0015] D1表示在所述鋼錠模頂端處內(nèi)腔直徑；
[0016] D2表示在所述鋼錠模底端處內(nèi)腔直徑。
[0017] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，鋼錠模的高徑比> 2. 5,根據(jù)如下公式計(jì) 算：
[0018] B = H/D ；
[0019] D = (Dl+D2)/2 ；
[0020] 其中，
[0021] B表不鋼淀|旲的商徑比；
[0022] Η表示鋼錠模的高度，Η在1000mm?5000mm范圍內(nèi)；
[0023] D表示平均直徑D在100mm?1000mm范圍內(nèi)；
[0024] D1表示在所述鋼錠模頂端處內(nèi)腔直徑；
[0025] D2表示在所述鋼錠模底端處內(nèi)腔直徑。
[0026] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，鋼錠模內(nèi)腔為柱形，鋼錠模內(nèi)腔采用無(wú) 棱設(shè)計(jì)或有棱設(shè)計(jì)；有棱設(shè)計(jì)的鋼錠模內(nèi)表面的凹面、凸面交替排列，凹面、凸面的弧高 < 500_ ;鋼錠模外表面為柱面形狀。
[0027] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，鋼錠模冒口可采用正錐度或無(wú)錐度設(shè) 計(jì)，冒口錐度為0?8%，冒口高度為300?600mm。
[0028] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，保溫冒口內(nèi)掛保溫板，保溫板為輕質(zhì)保 溫材料的保溫板，保溫板的厚度在30?80mm ;在保溫板之后，使用厚度在1mm以上金屬條 或金屬板固定保溫板。
[0029] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：
[0030] 1、本實(shí)用新型采用錠身上小下大、高徑比在2. 5以上的鋼錠模設(shè)計(jì)，能夠生產(chǎn)出 高致密、高利用率軸類用坯料，由于鋼錠模采用這種設(shè)計(jì)，大大提高生產(chǎn)效率，給生產(chǎn)帶來(lái) 方便。
[0031] 2、本實(shí)用新型在滿足鋼錠心部質(zhì)量前提下，使鋼錠的鍛后利用率提高到85%以 上。從而，為生產(chǎn)軸類及筒類鍛件以及棒材提供了高質(zhì)量鑄坯，解決了鑄坯縮孔、疏松、裂紋 等質(zhì)量問(wèn)題以及制造效率低的問(wèn)題。
[0032] 3、本實(shí)用新型采用尺寸規(guī)格為150?1000mm并且重量為2?50噸圓形鑄坯的鋼 錠模，適合于軸類件生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為圓坯制造模具示意圖；圖中，1-下底盤，2-上底盤，3-中注管底座，4-鋼錠 模，5-中注管，6-冒口，7-內(nèi)澆道，8-橫澆道。Η表示鋼錠高度；h表示冒口高度；D1表示在 所述鋼錠模頂端處內(nèi)腔直徑；D2表示在所述鋼錠模底端處內(nèi)腔直徑。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步具體地說(shuō)明。
[0035] 如圖1所示，本發(fā)明圓形鑄坯（圓錠）制造模具，主要包括：下底盤1、上底盤2、中 注管底座3、鋼錠模4、中注管5、冒口 6等，具體結(jié)構(gòu)如下：
[0036] 上底盤2和下底盤1上下水平放置于澆注地坑中，在下底盤1、上底盤2上砌筑耐 火磚形成的澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)采用底注式平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)，采用成形中注管磚砌成；上 底盤2、中注管底座3均裝配在底盤1上，上底盤2位于中注管底座3的外圍，底盤1采用厚 度為200?400mm的厚底盤，中注管底座3上設(shè)置中注管5,形成直澆道，鋼水通過(guò)定位在 中注管底座3上的中注管5注入位于鋼錠下底盤1中的橫澆道8 ;鋼錠模4的上端與冒口 6相連，鋼錠模4的下端與澆道相連，鋼錠模4安裝在上底盤2上，鋼錠模4大口向下、小口 向上，鋼錠模4上下壁厚一致；鋼錠模4的內(nèi)腔與上底盤2中的內(nèi)澆道7相連通，每個(gè)鋼錠 模4采用單獨(dú)一個(gè)內(nèi)澆道7 ;下底盤1表面的橫澆道8與上底盤2中的內(nèi)澆道7相連通，橫 澆道8采用等直徑結(jié)構(gòu)，橫澆道8尾端設(shè)置集渣包；冒口 6裝配在鋼錠模4上，冒口 6采用 保溫冒口。
[0037] 本實(shí)用新型圓坯制造模具的鋼錠模內(nèi)腔為柱形，具體來(lái)說(shuō)鋼錠模內(nèi)腔可采用無(wú)棱 柱形鋼錠模以及相關(guān)澆注系統(tǒng)。另外，鋼錠模內(nèi)表面也可采用有棱設(shè)計(jì)及多棱近柱形設(shè)計(jì)， 鋼錠模內(nèi)表面的凹面、凸面交替排列，凹面、凸面的弧高彡500mm(優(yōu)選為30?500mm);鋼 錠模外表面為柱面形狀。
[0038] 如圖1所示，所述鋼錠模的高徑比彡2. 5(優(yōu)選為2. 5?7)，根據(jù)如下公式計(jì)算：
[0039] B = H/D ；
[0040] D = (Dl+D2)/2 ；
[0041] 其中，
[0042] B表示鋼錠模的高徑比；
[0043] Η表示鋼錠模的高度，Η在1000mm?5000mm范圍內(nèi)；
[0044] D表不平均直徑D在100mm?1000mm范圍內(nèi)；
[0045] D1表示在所述鋼錠模頂端處內(nèi)腔直徑；
[0046] D2表示在所述鋼錠模底端處內(nèi)腔直徑。
[0047] 澆注系統(tǒng)中，中注管底座3和中注管5形成的直澆道上大下小，直澆道上口直徑 0100?130mm，K 口直徑050?80mm，中注管磚壁厚30?60mm ;橫燒道8采用等直徑耐 火磚管，直徑050?80mm;內(nèi)燒道7垂直向上，在橫燒道8上直接開(kāi)出直徑050?80mm的 內(nèi)澆道7。內(nèi)澆道7上大下小，直徑尺寸相差10?15mm。
[0048] 鋼錠模4采用上小下大正錐度圓筒形錠模，鋼錠模4的內(nèi)腔輪廓形成為從上至 下逐漸增大的正錐度形狀，鋼錠模錐度彡0. 3 % (優(yōu)選為0. 3 %?15% );鋼錠模壁厚 彡100 (優(yōu)選為100?400mm)，鋼錠模采用均勻壁厚，外形與內(nèi)側(cè)形狀一致。使用本實(shí)用新 型的鋼錠模生產(chǎn)出的坯料可以為圓型，鋼錠模高徑比為2. 5?7。鋼錠模內(nèi)壁形狀可以完全 是圓形，也可以采用有棱近似設(shè)計(jì)。所述鋼錠模由灰鑄鐵材料制成，其重量為2?50噸。 [0049] 如圖1所示，所述鋼錠模的錐度根據(jù)如下公式計(jì)算：
[0050] t = (D2_D1)/2H，其中：
[0051] t表示鋼錠模的錐度；
[0052] Η表示鋼錠模的高度；
[0053] D表不平均直徑；
[0054] D1表示在所述鋼錠模頂端處內(nèi)腔直徑；
[0055] D2表示在所述鋼錠模底端處內(nèi)腔直徑；
[0056] 鋼錠模冒口可采用正錐度或無(wú)錐度設(shè)計(jì)，冒口錐度為0?8% (保溫冒口內(nèi)徑趨于 上小下大），高度為300?600mm。保溫冒口內(nèi)掛保溫板，保溫板為輕質(zhì)保溫材料（如：玻璃 棉、硅酸鋁棉等），保溫板的厚度在30?80mm，其導(dǎo)熱系數(shù)小于0. 5W/mK，密度低于700kg/ m3,使冒口具有不僅具有足夠強(qiáng)度而且還具有較強(qiáng)的保溫功能。打箱時(shí)，保溫冒口的內(nèi)層保 溫板粘附在圓坯上，不能重復(fù)使用。在冒口保溫設(shè)計(jì)中，在保溫板之后需使用1mm以上薄鋼 板或其它金屬條固定保溫板，防止保溫板在高溫脫模中潰落。
[0057] 實(shí)施例1
[0058] 采用以上鋼錠模設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)14. 1噸上小下大形狀模鑄圓坯，高徑比約為5。直澆道 上口直徑:0130mm，直澆道下口直徑:075mm，中注管磚壁厚50mm ;橫澆道內(nèi)徑05〇_，在 橫澆道上直接開(kāi)出直徑050mm的內(nèi)澆道，內(nèi)澆道上大下小，直徑尺寸相差15mm。鋼錠模錐 度為4%，鋼錠模壁厚350mm。采用優(yōu)質(zhì)保溫冒口，冒口高度500mm，冒口錐度為4%，冒口保 溫板厚度為40mm ;使用前，冒口預(yù)熱溫度為300°C。
[0059] 本實(shí)施例中，鋼錠模預(yù)熱溫度80°C，內(nèi)部噴涂1mm厚的鋯英粉涂料。將底盤放置 在澆注坑中，然后裝配澆注系統(tǒng)、鋼錠模和冒口，之后進(jìn)行金屬液澆注。澆注的金屬液材質(zhì) 為42CrM 〇,澆注過(guò)熱度為70°C，澆注速度為l.Ot/min，澆注過(guò)程中采用篩撒方式向鋼錠模 中的金屬液面上及保溫覆蓋劑，加入量為〇. 5kg/t。
[0060] 實(shí)際過(guò)程中，采用此鋼錠模制備出14. 1噸圓坯。然后，鍛成直徑0370mm軸類件， 探傷結(jié)果顯示，未見(jiàn)02mm以上缺陷。
[0061] 實(shí)施例2
[0062] 采用以上鋼錠模設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)15噸上小下大形狀模鑄圓述，高徑比約為5. 3。直澆道 上口直徑0100mm,直澆道下口直徑050mm,中注管磚壁厚35mm ;橫澆道內(nèi)徑050mm，在 橫澆道上直接開(kāi)出直徑050mm的內(nèi)澆道，內(nèi)澆道上大下小，直徑尺寸相差10mm。鋼錠模錐 度為0. 3%，鋼錠模壁厚200mm。采用優(yōu)質(zhì)保溫冒口，冒口高度400mm，冒口無(wú)錐度，冒口保溫 板厚度為30mm。
[0063] 本實(shí)施例中，鋼錠模預(yù)熱溫度80°C，內(nèi)部噴涂1mm厚的鋯英粉涂料。將底盤放置在 澆注地坑中，然后裝配澆注系統(tǒng)、鋼錠模和冒口，之后進(jìn)行金屬液澆注。澆注的金屬液材質(zhì) 為H13,澆注過(guò)熱度為60°C，澆注速度為0. 9t/min，澆注過(guò)程中采用篩撒方式向鋼錠模中的 金屬液面上及保溫覆蓋劑，加入量為2. Okg/t。
[0064] 采用此鋼錠模制備出15t圓坯，鍛造成0220mm規(guī)格產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，性能滿足使用 要求。
[〇〇65] 實(shí)施例結(jié)果表明，本實(shí)用新型的鋼錠模設(shè)計(jì)能夠生產(chǎn)出高致密、高利用率軸類用 坯料，利用率比常規(guī)鋼錠大8 %。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，其特征在于：該鋼錠模設(shè)有下底盤、上底盤、 中注管底座、鋼錠模、中注管、冒口，具體結(jié)構(gòu)如下： 上底盤和下底盤上下水平放置于澆注地坑中，在下底盤、上底盤上砌筑耐火磚形成的 澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)采用底注式平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)，采用成形中注管磚砌成；上底盤、中注 管底座均裝配在底盤上，上底盤位于中注管底座的外圍，底盤采用厚度為200?400mm的厚 底盤，中注管底座上設(shè)置中注管，形成直澆道，鋼水通過(guò)定位在中注管底座上的中注管注入 位于鋼錠下底盤中的橫澆道；鋼錠模的上端與冒口相連，鋼錠模的下端與澆道相連，鋼錠模 安裝在上底盤上，鋼錠模大口向下、小口向上，鋼錠模上下壁厚一致；鋼錠模的內(nèi)腔與上底 盤中的內(nèi)澆道相連通，每個(gè)鋼錠模采用單獨(dú)一個(gè)內(nèi)澆道；下底盤表面的橫澆道與上底盤中 的內(nèi)澆道相連通，橫澆道采用等直徑結(jié)構(gòu)，橫澆道尾端設(shè)置集渣包；冒口裝配在鋼錠模上， 冒口采用保溫冒口。
2. 按照權(quán)利要求1所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，其特征在于：澆注系統(tǒng)中， 中注管底座和中注管形成的直澆道上大下小，直澆道上口直徑?130mm，下口直徑?80mm， 中注管磚壁厚30?60mm ;橫燒道采用等直徑耐火磚管，直徑?80mm ;內(nèi)燒道垂直向上，在 橫澆道上直接開(kāi)出直徑?80mm的內(nèi)澆道；內(nèi)澆道上大下小，直徑尺寸相差10?15mm。
3. 按照權(quán)利要求1所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，其特征在于：鋼錠模采用 上小下大正錐度圓筒形錠模，鋼錠模的內(nèi)腔輪廓形成為從上至下逐漸增大的正錐度形狀， 鋼錠模錐度彡〇. 3% ;鋼錠模壁厚彡100,鋼錠模采用均勻壁厚，外形與內(nèi)側(cè)形狀一致。
4. 按照權(quán)利要求1所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，其特征在于：鋼錠模內(nèi)腔 為柱形，鋼錠模內(nèi)腔采用無(wú)棱設(shè)計(jì)或有棱設(shè)計(jì)；有棱設(shè)計(jì)的鋼錠模內(nèi)表面的凹面、凸面交替 排列，凹面、凸面的弧高< 500_ ;鋼錠模外表面為柱面形狀。
5. 按照權(quán)利要求1所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，其特征在于：鋼錠模冒口 可采用正錐度或無(wú)錐度設(shè)計(jì)，冒口錐度為0?8%，冒口高度為300?600mm。
6. 按照權(quán)利要求1所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，其特征在于：保溫冒口內(nèi) 掛保溫板，保溫板為輕質(zhì)保溫材料的保溫板，保溫板的厚度在30?80_ ;在保溫板之后，使 用厚度在1_以上金屬條或金屬板固定保溫板。
【文檔編號(hào)】B22D7/06GK203887184SQ201420327344
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】劉宏偉, 傅排先, 欒義坤, 夏立軍, 李殿中, 李依依 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所