專利名稱：凹型底盤凹坑形狀的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于黑色冶金鑄錠用模具，特別涉及凹型底盤凹坑形狀的合理設(shè)計(jì)方法。
眾所周知，在冶金企業(yè)中利用凹坑底盤生產(chǎn)凸底鋼錠是提高成坯率的有效措施之一。而到目前為止，關(guān)于凹型底盤凹坑的形狀尚沒有合理、規(guī)范、可靠的設(shè)計(jì)方法。通常需要經(jīng)過反復(fù)多次的試驗(yàn)方能確定。憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)凹坑形狀不僅設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，而且費(fèi)工費(fèi)時(shí)又不易成功，切尾率均在1.5％以上。
為了提高鋼錠的成坯率，日本特許公報(bào)昭58-31502中介紹了一種“防止開坯軋制板坯產(chǎn)生折疊缺陷的方法”，主要是利用一種凹型底盤適用于多種模型的需要，以消除折疊廢品的方法，而不是確切的設(shè)計(jì)凹型底盤凹坑形狀的設(shè)計(jì)方法。在該文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)的鋼錠凸底斜邊與鋼錠底邊的夾角小于20°，凸底高度為50～100mm，且夾角的頂點(diǎn)不是在鋼錠側(cè)邊與底邊的交點(diǎn)上，而相差一定的距離，凹坑底部是平的，故此鋼錠凸底為錐形。采用該方法鑄出的鋼錠切尾率仍在1.6～1.8％左右。
關(guān)于鋼錠成坯率低的問題長(zhǎng)期以來一直未有理想的解決辦法。中國(guó)專利號(hào)為ZL87213649中公開了一種“單層凹型鑄錠底盤”，它是在原有的平面鑄錠底盤上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)與底盤為一體的凸臺(tái)，凸臺(tái)的中間為凹坑形。采用這種底盤鑄出的鋼錠底部帶有凸形，以此來彌補(bǔ)鋼坯尾部軋凹缺陷，提高成坯率。但這一專利技術(shù)只涉及鋼錠模的結(jié)構(gòu)，而不是凹坑形狀的合理設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明的目的是為了提高鋼錠成坯率，解決凹型底盤凹坑形狀合理設(shè)計(jì)問題而提供了一種比較理想的設(shè)計(jì)公式。應(yīng)用該公式可以迅速而準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出與其錠型相匹配的凹型底盤，所鑄出的凸底鋼錠在切掉縮孔廢品的同時(shí)也切凈了折疊廢品，從而達(dá)到提高成坯率的目的。
本發(fā)明是將鋼錠軋制時(shí)的變形規(guī)律應(yīng)用于凹型底盤凹坑形狀的設(shè)計(jì)中，依據(jù)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擬定出鋼錠底邊與凹坑斜邊夾角為25°～35°，并以此為基準(zhǔn)，根據(jù)不同錠型鋼錠的厚度及軋制時(shí)每道次的壓下量，推導(dǎo)出凹型底盤凹坑形狀的設(shè)計(jì)公式。
即H1＝tgα×C式中H1——凹坑深度；α——鋼錠底邊與凹坑斜邊之夾角；C——鋼錠底邊寬度與凹坑底邊寬度之差的一半。
上述計(jì)算方法是在長(zhǎng)期試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了鋼錠軋制時(shí)的變形規(guī)律，認(rèn)為鋼錠軋制縮孔深度同折疊廢品與鋼錠凸底斜邊同鋼錠底邊的夾角α的大小有關(guān)。當(dāng)α＝0時(shí)，在平底鋼錠開坯時(shí)，產(chǎn)生軋制縮孔較深；當(dāng)α較大時(shí)，在鋼錠模底部與凹型底盤組合時(shí)，若錯(cuò)位大于15毫米，則開坯時(shí)往往產(chǎn)生折疊缺陷，將嚴(yán)重影響成坯率及鋼坯表面的質(zhì)量；而只有當(dāng)α＝25°～35°時(shí)，鋼坯的折疊缺陷才恰好與鋼坯軋制縮孔同步，這樣在切掉縮孔廢品的同時(shí)也切凈了折疊廢品，使鋼錠的切尾率＜1.5％，有利于提高鋼錠的成坯率及鋼坯表面質(zhì)量。
應(yīng)用本發(fā)明設(shè)計(jì)的凹型底盤，其凹坑深度為40～125mm，凹坑底面呈曲面或平面均可。所鑄成的鋼錠凸底斜邊與鋼錠底邊的夾角為25°～35°，夾角頂點(diǎn)在鋼錠側(cè)邊與底邊的交點(diǎn)上，底部可為一個(gè)角錐臺(tái)形或多階角錐臺(tái)形。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明加以說明。
圖1為凹型底盤凹坑形狀設(shè)計(jì)示意圖。
圖中1為鋼錠底邊，2為凹坑斜邊，3為凹坑底曲面，A為鋼錠底邊寬度，B為凹坑底邊寬度，C為鋼錠底邊寬度A與凹坑底邊寬度B之差的一半，h為凹坑球面底的弦高，H1為凹坑深度，H為凹型底盤總深度，α為鋼錠底邊1與凹坑斜邊2之夾角。
實(shí)施例沸騰鋼下注Fx10.5鋼錠模的設(shè)計(jì)Fx10.5鋼錠為上小下大扁錠，模下口尺寸為670×1150(mm)，軋制成240×1050(mm)板坯，采用1150軋機(jī)軋制，則每道次的壓下量為(mm)道次 1 2 3 4 5 6 7 8壓下量(mm) 8060505050404040坯厚(mm) 590 530 480 430 380 340 300 260根據(jù)計(jì)算，初軋壓下穿透能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)擬定凹坑底部寬度B＝340mm，h為凹坑底曲面深度。利用本發(fā)明可以設(shè)計(jì)出一個(gè)錐臺(tái)或多階錐臺(tái)的凸底鋼錠。
第一種設(shè)計(jì)方法——一個(gè)錐臺(tái)設(shè)計(jì)法設(shè)凹坑深度為H1，鋼錠底邊與斜邊夾角α為30°，凹坑底曲面深度h為25mm。
則 H1＝tgα×C＝tg30×(670－340)÷2＝tg30×165＝95.27(mm)凹型底盤總深度H為H＝H1＋h＝95＋25＝120(mm)第二種設(shè)計(jì)方法——多階錐臺(tái)設(shè)計(jì)法本設(shè)計(jì)法是一種淺坑凹型底板的設(shè)計(jì)方法。從第一種設(shè)計(jì)法中看出，由于鋼錠較厚，所設(shè)計(jì)的凹坑較深，故底盤必定要加厚，底盤太重。為使較厚的鋼錠也設(shè)計(jì)出較淺的凹坑，獲得最佳的成坯率，還可以根據(jù)每道次的壓下量設(shè)計(jì)出多階錐臺(tái)式凹坑，具體設(shè)計(jì)步驟是，第一道次，因鋼錠頭部先進(jìn)入軋機(jī)，所以鋼錠的尾部必須設(shè)計(jì)為凸底。
已知鋼錠每面壓下量C＝40mm，則凸底高度為H1。
則H1＝tg30×4023.1(mm)第二道次，因鋼錠尾部先進(jìn)入軋機(jī)，鋼錠尾部變形較小，故該道次鋼錠底面可設(shè)計(jì)為平的，即H2＝0。
第三道次同第一道次設(shè)計(jì)方法相同，已知鋼錠每面壓下量C＝25mm。
則H3＝tg30×25＝14.5(mm)第四道次同第二道次相同，H4＝0。
第五道次同第三道次相同，鋼錠每面壓下量為25mm。
則H5＝tg30×25＝14.5(mm)第六道次H6＝0。
設(shè)計(jì)凹坑總深度為H＝H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6＝23＋14.5＋14.5＝52(mm)以上兩種設(shè)計(jì)相比較，多階錐臺(tái)要比一個(gè)錐臺(tái)設(shè)計(jì)的凹坑淺得多，但制造多階錐臺(tái)的底盤較麻煩，凹坑形狀的尺寸也難以精確。
第三種設(shè)計(jì)法——簡(jiǎn)化錐臺(tái)設(shè)計(jì)法根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案，當(dāng)設(shè)計(jì)完H3、H4之后，凹坑深度為H1～4＝H1＋H3＝23.1＋14.5＝37.6(mm)軋制完第四道次，板坯厚度尚有
670－80－60－50－50＝430(mm)距凹坑底平面340mm，每面壓下量為(430－340)÷2＝45(mm)H5＝tg30×45＝26(mm)H1～5＝H1～4＋H5＝37.6＋26＝63.6(mm)假設(shè)凹坑總深度H＝80mm，則凹坑底曲面深度h＝80－63.6＝16.4(mm)本發(fā)明用于實(shí)踐后收到良好的效果。它可以快速而又準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出不同規(guī)格的凹型底盤，凹坑較淺，底盤較薄，一次成功。用本發(fā)明設(shè)計(jì)的Fw10.9凹型底盤生產(chǎn)凸底鋼錠202362噸，生產(chǎn)鋼坯191850噸，成坯率為94.41％；而用原Fx10.5模生產(chǎn)的平底鋼錠686644噸，生產(chǎn)鋼坯636956噸，成坯率為93.05％，兩者相比，提高成坯率1.36％，其經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。同時(shí)，采用本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)凹型底盤設(shè)計(jì)趨于合理化、規(guī)范化。該方法還適用于鋼錠頭部設(shè)計(jì)。如保溫帽的內(nèi)腔也可采用本法將鋼錠的頭部設(shè)計(jì)成凸形，以利于提高成坯率。
權(quán)利要求
1.一種凹型底盤凹坑形狀的設(shè)計(jì)方法，其特征是依據(jù)鋼錠開坯變形規(guī)律擬定出鋼錠平底與凸底斜邊之夾角為25°～35°，并以此為基準(zhǔn)給出凹型底盤凹坑形狀的設(shè)計(jì)公式為H1＝tgα×C式中H1——凹坑深度；α——鋼錠平底與凸底斜邊之夾角；C——鋼錠底邊寬度與凹坑底邊寬度之差的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹型底盤凹坑形狀的設(shè)計(jì)方法，其特征在于用該方法設(shè)計(jì)出的凹坑深度為40～125mm，所鑄出的鋼錠底部為一個(gè)角錐臺(tái)形或多個(gè)角錐臺(tái)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹型底盤凹坑形狀的設(shè)計(jì)方法，其特征在于此法還適用于鋼錠頭部保溫帽的內(nèi)腔設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種凹型底盤凹坑形狀的合理設(shè)計(jì)方法。該方法是根據(jù)鋼錠軋制時(shí)的變形規(guī)律確定鋼錠軋制縮孔深度同折疊廢品與鋼錠凸底斜邊同鋼錠底邊夾角之關(guān)系，給出設(shè)計(jì)公式。應(yīng)用本方法可以快速而又準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出與其錠型相匹配的凹型底盤，一次成功。所鑄出的凸底鋼錠在切掉縮孔廢品的同時(shí)也能切凈折疊廢品。確保鋼錠的切尾率＜1.5％，可大大提高成坯率及表面質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。該方法除了適用于凹型底盤的設(shè)計(jì)外，還可應(yīng)用于鋼錠頭部保溫帽的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)B22D7/06GK1141828SQ95111919
公開日1997年2月5日 申請(qǐng)日期1995年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月3日
發(fā)明者袁天錦 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所