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】本實用新型涉及鋼錠模領域，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、裂紋等質量問題以及制造效率低的問題。該鋼錠模設有下底盤、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，澆注系統采用底注式平穩充型澆注系統，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、澆道系統相連，鋼錠模的內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。本實用新型的鋼錠模設計能夠生產出高致密、高利用率軸類用坯料，利用率比常規鋼錠大8%。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及鋼錠模領域，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】
[0002] 市場上需要大量坯料用來做軸類件、筒類件以及棒材，一般采用常規上大下小的 圓形鋼錠用來作為這些鍛件產品的坯料，由于常規鋼錠的高徑比一般低于3,其鍛后利用率 在65?75%之間。為了提高產品的市場競爭力，鋼錠的生產企業不斷地通過技術改進來提 高鋼錠的利用率及其內部質量。
[0003] 目前，如果將常規鋼錠的高徑比提高到3以上（大高徑比），鋼錠的心部將會出現 嚴重的縮孔疏松，往往會導致產品鍛后不能滿足探傷要求，嚴重影響產品生產。為了克服大 高徑比圓坯心部缺陷問題，有的企業采用電渣重熔方式制造這種圓坯，事實證明這種生產 方式不但生產效率較低，而且生產成本也高，產品不具市場競爭力。 實用新型內容
[0004] 本實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、裂紋等質量問題以及制造效率低的問題。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：
[0006] -種用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，該鋼錠模設有下底盤、上底盤、中注管底 座、鋼錠模、中注管、冒口，具體結構如下：
[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，澆注系統采用底注式平穩充型澆注系統，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，中注管底座上設置中注管，形成直澆道，鋼水通過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；鋼錠模的內腔與 上底盤中的內澆道相連通，每個鋼錠模采用單獨一個內澆道；下底盤表面的橫澆道與上底 盤中的內澆道相連通，橫澆道采用等直徑結構，橫澆道尾端設置集渣包；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;內澆道垂直向上，在橫澆道 上直接開出直徑050?80mm的內澆道；內澆道上大下小，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，外形與內側形狀一致。
[0010] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，鋼錠模的錐度根據如下公式計算：
[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腔直徑；
[0016] D2表示在所述鋼錠模底端處內腔直徑。
[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,根據如下公式計 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；
[0023] D表示平均直徑D在100mm?1000mm范圍內；
[0024] D1表示在所述鋼錠模頂端處內腔直徑；
[0025] D2表示在所述鋼錠模底端處內腔直徑。
[0026] 所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，鋼錠模內腔為柱形，鋼錠模內腔采用無 棱設計或有棱設計；有棱設計的鋼錠模內表面的凹面、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錐度設 計，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，保溫冒口內掛保溫板，保溫板為輕質保 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] 本實用新型的優點及有益效果是：
[0030] 1、本實用新型采用錠身上小下大、高徑比在2. 5以上的鋼錠模設計，能夠生產出 高致密、高利用率軸類用坯料，由于鋼錠模采用這種設計，大大提高生產效率，給生產帶來 方便。
[0031] 2、本實用新型在滿足鋼錠心部質量前提下，使鋼錠的鍛后利用率提高到85%以 上。從而，為生產軸類及筒類鍛件以及棒材提供了高質量鑄坯，解決了鑄坯縮孔、疏松、裂紋 等質量問題以及制造效率低的問題。
[0032] 3、本實用新型采用尺寸規格為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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[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腔直徑；D2表示在所述鋼錠模底端處內腔直徑。
【具體實施方式】
[0034] 下面通過實施例并結合附圖，對本實用新型進一步具體地說明。
[0035] 如圖1所示，本發明圓形鑄坯（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，具體結構如下：
[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，澆注系統采用底注式平穩充型澆注系統，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上設置中注管5,形成直澆道，鋼水通過定位在 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的內腔與上底盤2中的內澆道7相連通，每個鋼錠 模4采用單獨一個內澆道7 ;下底盤1表面的橫澆道8與上底盤2中的內澆道7相連通，橫 澆道8采用等直徑結構，橫澆道8尾端設置集渣包；冒口 6裝配在鋼錠模4上，冒口 6采用 保溫冒口。
[0037] 本實用新型圓坯制造模具的鋼錠模內腔為柱形，具體來說鋼錠模內腔可采用無棱 柱形鋼錠模以及相關澆注系統。另外，鋼錠模內表面也可采用有棱設計及多棱近柱形設計， 鋼錠模內表面的凹面、凸面交替排列，凹面、凸面的弧高彡500mm(優選為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(優選為2. 5?7)，根據如下公式計算：
[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；
[0044] D表不平均直徑D在100mm?1000mm范圍內；
[0045] D1表示在所述鋼錠模頂端處內腔直徑；
[0046] D2表示在所述鋼錠模底端處內腔直徑。
[0047] 澆注系統中，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;內燒道7垂直向上，在橫燒道8上直接開出直徑050?80mm的 內澆道7。內澆道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 % (優選為0. 3 %?15% );鋼錠模壁厚 彡100 (優選為100?400mm)，鋼錠模采用均勻壁厚，外形與內側形狀一致。使用本實用新 型的鋼錠模生產出的坯料可以為圓型，鋼錠模高徑比為2. 5?7。鋼錠模內壁形狀可以完全 是圓形，也可以采用有棱近似設計。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如下公式計算：
[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腔直徑；
[0055] D2表示在所述鋼錠模底端處內腔直徑；
[0056] 鋼錠模冒口可采用正錐度或無錐度設計，冒口錐度為0?8% (保溫冒口內徑趨于 上小下大），高度為300?600mm。保溫冒口內掛保溫板，保溫板為輕質保溫材料（如：玻璃 棉、硅酸鋁棉等），保溫板的厚度在30?80mm，其導熱系數小于0. 5W/mK，密度低于700kg/ m3,使冒口具有不僅具有足夠強度而且還具有較強的保溫功能。打箱時，保溫冒口的內層保 溫板粘附在圓坯上，不能重復使用。在冒口保溫設計中，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] 實施例1
[0058] 采用以上鋼錠模設計，開發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 ;橫澆道內徑05〇_，在 橫澆道上直接開出直徑050mm的內澆道，內澆道上大下小，直徑尺寸相差15mm。鋼錠模錐 度為4%，鋼錠模壁厚350mm。采用優質保溫冒口，冒口高度500mm，冒口錐度為4%，冒口保 溫板厚度為40mm ;使用前，冒口預熱溫度為300°C。
[0059] 本實施例中，鋼錠模預熱溫度80°C，內部噴涂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、鋼錠模和冒口，之后進行金屬液澆注。澆注的金屬液材質 為42CrM 〇,澆注過熱度為70°C，澆注速度為l.Ot/min，澆注過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] 實際過程中，采用此鋼錠模制備出14. 1噸圓坯。然后，鍛成直徑0370mm軸類件， 探傷結果顯示，未見02mm以上缺陷。
[0061] 實施例2
[0062] 采用以上鋼錠模設計，開發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 ;橫澆道內徑050mm，在 橫澆道上直接開出直徑050mm的內澆道，內澆道上大下小，直徑尺寸相差10mm。鋼錠模錐 度為0. 3%，鋼錠模壁厚200mm。采用優質保溫冒口，冒口高度400mm，冒口無錐度，冒口保溫 板厚度為30mm。
[0063] 本實施例中，鋼錠模預熱溫度80°C，內部噴涂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、鋼錠模和冒口，之后進行金屬液澆注。澆注的金屬液材質 為H13,澆注過熱度為60°C，澆注速度為0. 9t/min，澆注過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規格產品。經檢測，性能滿足使用 要求。
[〇〇65] 實施例結果表明，本實用新型的鋼錠模設計能夠生產出高致密、高利用率軸類用 坯料，利用率比常規鋼錠大8 %。
【權利要求】
1. 一種用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，其特征在于：該鋼錠模設有下底盤、上底盤、 中注管底座、鋼錠模、中注管、冒口，具體結構如下： 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，澆注系統采用底注式平穩充型澆注系統，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，中注管底座上設置中注管，形成直澆道，鋼水通過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；鋼錠模的內腔與上底 盤中的內澆道相連通，每個鋼錠模采用單獨一個內澆道；下底盤表面的橫澆道與上底盤中 的內澆道相連通，橫澆道采用等直徑結構，橫澆道尾端設置集渣包；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 ;內燒道垂直向上，在 橫澆道上直接開出直徑?80mm的內澆道；內澆道上大下小，直徑尺寸相差10?15mm。
3. 按照權利要求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，外形與內側形狀一致。
4. 按照權利要求1所述的用于大高徑比圓形鑄坯的鋼錠模，其特征在于：鋼錠模內腔 為柱形，鋼錠模內腔采用無棱設計或有棱設計；有棱設計的鋼錠模內表面的凹面、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 可采用正錐度或無錐度設計，冒口錐度為0?8%，冒口高度為300?600mm。
6. 按照權利要求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 掛保溫板，保溫板為輕質保溫材料的保溫板，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】B22D7/06GK203887184SQ201420327344
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】劉宏偉, 傅排先, 欒義坤, 夏立軍, 李殿中, 李依依 申請人:中國科學院金屬研究所