專利名稱：凹型底盤凹坑形狀的設計方法
技術領域：
本發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計方法。
眾所周知，在冶金企業中利用凹坑底盤生產凸底鋼錠是提高成坯率的有效措施之一。而到目前為止，關于凹型底盤凹坑的形狀尚沒有合理、規范、可靠的設計方法。通常需要經過反復多次的試驗方能確定。憑經驗設計凹坑形狀不僅設計周期較長，而且費工費時又不易成功，切尾率均在1.5％以上。
為了提高鋼錠的成坯率，日本特許公報昭58-31502中介紹了一種“防止開坯軋制板坯產生折疊缺陷的方法”，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，而不是確切的設計凹型底盤凹坑形狀的設計方法。在該文獻中報導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，且夾角的頂點不是在鋼錠側邊與底邊的交點上，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。
關于鋼錠成坯率低的問題長期以來一直未有理想的解決辦法。中國專利號為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有一個或多個與底盤為一體的凸臺，凸臺的中間為凹坑形。采用這種底盤鑄出的鋼錠底部帶有凸形，以此來彌補鋼坯尾部軋凹缺陷，提高成坯率。但這一專利技術只涉及鋼錠模的結構，而不是凹坑形狀的合理設計方法。
本發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計問題而提供了一種比較理想的設計公式。應用該公式可以迅速而準確地設計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也切凈了折疊廢品，從而達到提高成坯率的目的。
本發明是將鋼錠軋制時的變形規律應用于凹型底盤凹坑形狀的設計中，依據長期的實踐經驗，擬定出鋼錠底邊與凹坑斜邊夾角為25°～35°，并以此為基準，根據不同錠型鋼錠的厚度及軋制時每道次的壓下量，推導出凹型底盤凹坑形狀的設計公式。
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。
上述計算方法是在長期試驗研究的基礎上發現了鋼錠軋制時的變形規律，認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。當α＝0時，在平底鋼錠開坯時，產生軋制縮孔較深；當α較大時，在鋼錠模底部與凹型底盤組合時，若錯位大于15毫米，則開坯時往往產生折疊缺陷，將嚴重影響成坯率及鋼坯表面的質量；而只有當α＝25°～35°時，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量。
應用本發明設計的凹型底盤，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°，夾角頂點在鋼錠側邊與底邊的交點上，底部可為一個角錐臺形或多階角錐臺形。
下面結合附圖對本發明加以說明。
圖1為凹型底盤凹坑形狀設計示意圖。
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。
實施例沸騰鋼下注Fx10.5鋼錠模的設計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根據計算，初軋壓下穿透能力和實踐經驗擬定凹坑底部寬度B＝340mm，h為凹坑底曲面深度。利用本發明可以設計出一個錐臺或多階錐臺的凸底鋼錠。
第一種設計方法——一個錐臺設計法設凹坑深度為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)第二種設計方法——多階錐臺設計法本設計法是一種淺坑凹型底板的設計方法。從第一種設計法中看出，由于鋼錠較厚，所設計的凹坑較深，故底盤必定要加厚，底盤太重。為使較厚的鋼錠也設計出較淺的凹坑，獲得最佳的成坯率，還可以根據每道次的壓下量設計出多階錐臺式凹坑，具體設計步驟是，第一道次，因鋼錠頭部先進入軋機，所以鋼錠的尾部必須設計為凸底。
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，因鋼錠尾部先進入軋機，鋼錠尾部變形較小，故該道次鋼錠底面可設計為平的，即H2＝0。
第三道次同第一道次設計方法相同，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。
設計凹坑總深度為H＝H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6＝23＋14.5＋14.5＝52(mm)以上兩種設計相比較，多階錐臺要比一個錐臺設計的凹坑淺得多，但制造多階錐臺的底盤較麻煩，凹坑形狀的尺寸也難以精確。
第三種設計法——簡化錐臺設計法根據以上設計方案，當設計完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)假設凹坑總深度H＝80mm，則凹坑底曲面深度h＝80－63.6＝16.4(mm)本發明用于實踐后收到良好的效果。它可以快速而又準確地設計出不同規格的凹型底盤，凹坑較淺，底盤較薄，一次成功。用本發明設計的Fw10.9凹型底盤生產凸底鋼錠202362噸，生產鋼坯191850噸，成坯率為94.41％；而用原Fx10.5模生產的平底鋼錠686644噸，生產鋼坯636956噸，成坯率為93.05％，兩者相比，提高成坯率1.36％，其經濟效益非常可觀。同時，采用本發明還可以實現凹型底盤設計趨于合理化、規范化。該方法還適用于鋼錠頭部設計。如保溫帽的內腔也可采用本法將鋼錠的頭部設計成凸形，以利于提高成坯率。
權利要求
1.一種凹型底盤凹坑形狀的設計方法，其特征是依據鋼錠開坯變形規律擬定出鋼錠平底與凸底斜邊之夾角為25°～35°，并以此為基準給出凹型底盤凹坑形狀的設計公式為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.根據權利要求1所述的凹型底盤凹坑形狀的設計方法，其特征在于用該方法設計出的凹坑深度為40～125mm，所鑄出的鋼錠底部為一個角錐臺形或多個角錐臺形。
3.根據權利要求1所述的凹型底盤凹坑形狀的設計方法，其特征在于此法還適用于鋼錠頭部保溫帽的內腔設計。
全文摘要
本發明提供了一種凹型底盤凹坑形狀的合理設計方法。該方法是根據鋼錠軋制時的變形規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系，給出設計公式。應用本方法可以快速而又準確地設計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量，經濟效益非常顯著。該方法除了適用于凹型底盤的設計外，還可應用于鋼錠頭部保溫帽的設計。
文檔編號B22D7/06GK1141828SQ95111919
公開日1997年2月5日 申請日期1995年8月3日 優先權日1995年8月3日
發明者袁天錦 申請人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所