用于空心鋼錠的澆注裝置及其澆注方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于空心鋼錠的澆注裝置，包括下地盤和上底盤，上底盤上坐放有套筒型芯，套筒型芯內腔設置有鑄管流鋼通道，鑄管流鋼通道的上端口安裝有盆磚，鑄管流鋼通道下端口與上底盤的軸心孔對正連通；套筒型芯的主體中設置有貫通軸向的進氣孔及出氣孔；套筒型芯的外周設置有同軸的空心鋼錠模，空心鋼錠模下端坐放在上底盤上，并且將上底盤上的澆注眼隔在套筒型芯與空心鋼錠模之間，套筒型芯上沿外壁與空心鋼錠模上沿內壁分別設置有絕熱板。本發明還公開了一種用于空心鋼錠的澆注方法。本發明的裝置結構簡單，本發明的方法操作方便，便于實施和推廣。
【專利說明】
用于空心鋼錠的澆注裝置及其澆注方法
技術領域
[0001]本發明屬于鑄造設備技術領域，涉及一種用于空心鋼錠的澆注裝置，本發明還涉及一種用于空心鋼錠的澆注方法。
【背景技術】
[0002]近年來，石油化工業發展迅速，產業規模不斷擴大，相關企業需要進行大規模的設備改造和主體設備更新，尤其是大型筒形件的需求量增加，如大型加氫反應、核電主管道、水輪機大軸等。而大型筒類件鍛造所采用的鋼錠有兩種，一種是實心鋼錠，一種是空心鋼錠。
[0003]采用實心鋼錠鍛制大型空心鍛件，由于鋼錠規格太大，給冶煉、鍛造過程帶來較大困難(指合澆能力、鐓粗、沖孔等工藝過程)，且鍛造工序多、切除量大，制造成本高;并且大的實心鋼錠凝固時間長、偏析大，難以滿足厚壁筒類鍛件對均質性的要求。
[0004]利用空心鋼錠進行筒類件的鍛造，相比于實心鋼錠省去了沖孔過程中需要的2?3個火次，減少了大量的能源消耗和材料燒損。利用實心鋼錠鍛造筒形鑄件，鋼錠利用率一般不到65%，而利用空心鋼錠進行筒類件的鍛造，鋼錠的利用率可以達到80%以上。同時，可節省材料費15 %、加熱費50 %和鍛造費30 %。由于采用內外雙向冷卻的方式，空心鋼錠制造技術有效地控制了傳統實心鋼錠經常發生的心部化學成分偏析等問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種用于空心鋼錠的澆注裝置，解決了現有技術中實心鋼錠凝固時間長、偏析大，難以滿足厚壁筒類鍛件對均質性要求的問題。
[0006]本發明的另一目的是提供一種用于空心鋼錠的澆注方法，通過底盤中相應的底眼和不同錠型的鋼錠模，生產不同錠型的空心鋼錠。
[0007]本發明所采用的技術方案是，一種用于空心鋼錠的澆注裝置，包括下地盤，下地盤上表面配套扣接有上底盤，上底盤的中心位置坐放有套筒型芯，套筒型芯內腔設置有鑄管流鋼通道，鑄管流鋼通道的上端口安裝有盆磚，鑄管流鋼通道下端口與上底盤的軸心孔對正連通;套筒型芯的主體中設置有貫通軸向的進氣孔及出氣孔；
[0008]套筒型芯的外周設置有同軸的空心鋼錠模，空心鋼錠模下端坐放在上底盤上，并且將上底盤上的澆注眼隔在套筒型芯與空心鋼錠模之間，套筒型芯上沿外壁與空心鋼錠模上沿內壁分別設置有絕熱板。
[0009]本發明所采用的另一技術方案是，一種用于空心鋼錠的澆注方法，按照以下步驟實施:
[0010]步驟1、準備澆注裝置
[0011]1.1)準備下地盤和上底盤
[0012]在下地盤預定的三個澆注通道內做入耐火磚，然后將上底盤對正放在下地盤上；再將鑄管流鋼通道在上底盤中心對中做好；
[0013]1.2)制作套筒型芯
[0014]套筒型芯為標準工裝，向C-D空隙中填沖造型砂，要求造型砂填充嚴實，每次上砂厚度不得超過300_，搗實一層砂，再填充下一層砂，直至填滿C-D空隙為止；
[0015]再將填充好造型砂的套筒型芯套在鑄管流鋼通道外周，用造型砂將套筒型芯與鑄管流鋼通道之間的縫隙填充嚴實，再在鑄管流鋼通道上端口沿安裝盆磚；
[0016]1.3)安裝空心鋼錠模
[0017]將烘烤完畢的空心鋼錠模放置在上底盤上，最后根據澆注工藝要求，確定絕熱板的下插高度；
[0018]步驟2、澆注
[0019]澆注前，進行對正操作，保證鋼包水口與盆磚對齊；
[0020]開始澆注后，向套筒型芯中的進氣孔通入壓縮空氣，待澆注5?10分鐘后，另外再通入液氮，低溫混合氣體通過出氣孔帶走大量熱量，對套筒型芯進行冷卻，使空心鋼錠最后凝固位置接近空心鋼錠的壁厚中心。
[0021]本發明的有益效果是，能夠滿足15噸-35噸不同錠型空心鋼錠的澆注，主要創新點在于鋼錠模、底盤以及鑄管流鋼通道的結構及其使用方式。本發明是以40噸鋼錠模澆注20噸空心鋼錠為例，在其中心位置放置套筒型芯，再將鑄管流鋼通道放入套筒型芯內進行空心鋼錠的澆注;其余規格錠型的空心鋼錠可通過底盤中相應的底眼和不同錠型的鋼錠模完成澆注。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明裝置的結構示意圖；
[0023]圖2是本發明裝置中空心鋼錠模下地盤的俯視結構示意圖；
[0024]圖3是本發明裝置中空心鋼錠模上底盤的俯視結構示意圖；
[0025]圖4是本發明裝置中套筒型芯的橫截面結構示意圖。
[0026]圖中，1.下地盤，2.上底盤，3.空心鋼錠模，4.套筒型芯，5.進氣孔，6.出氣孔，7.鑄管流鋼通道，8.漏斗磚，9.絕熱板，1.吊耳，11.模底眼，12.澆注通道。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0028]參照圖1，本發明的結構是，包括下地盤I，下地盤I上表面配套扣接有上底盤2，上底盤2的中心位置坐放有套筒型芯4，套筒型芯4內腔設置有鑄管流鋼通道7，鑄管流鋼通道7的上端口安裝有盆磚8，鑄管流鋼通道7下端口與上底盤2的軸心孔對正連通;套筒型芯4的主體中設置有貫通軸向的進氣孔5及出氣孔6，進氣孔5與壓縮空氣及惰性氣體連接，套筒型芯4外壁靠近上部設置有吊耳10;
[0029]套筒型芯4的外周設置有同軸的空心鋼錠模3，空心鋼錠模3下端坐放在上底盤2上，并且將上底盤2上的澆注眼隔在套筒型芯4與空心鋼錠模3之間，套筒型芯4上沿外壁與空心鋼錠模3上沿內壁分別設置有絕熱板9。
[0030]圖2為下地盤11的俯視圖，下地盤11可以采用現有普通規格的下注鋼錠底盤，優選現有下注鋼錠底盤中的三支型的底盤(或六支型的底盤)，該三支型的底盤設置有從底盤中心徑向外延且夾角為120°的三個澆注通道12，即下地盤I的主體中沿圓周間隔120°均勻分布有三個澆注通道12，該三個澆注通道12內端連通。
[0031]參照圖3，上底盤2與下地盤I搭配使用，上底盤2沿圓周間隔120°均勻分布有三組模底眼11，每組模底眼11沿徑向均設置為三個，構成內、中、外圈三組孔;每圈的三個模底眼11作為澆注做模時的底眼，根據空心鋼錠的大小，選用相應的鋼錠模，再確定使用三圈模底眼11中的一組作為澆注時的底眼；而對于剩余兩圈模底眼11，在底盤準備工作時，可以利用堵頭磚將其堵住，避免澆注過程中由于壓力過大出現跑剛現象，就能夠根據不同規格的錠型選擇使用內、中、外圈三圈模底眼11中的一圈三個作為鋼錠澆注的模底眼11，增大了適應性。
[0032]空心鋼錠模3選用現有的鋼錠模，只要符合所要制備的空心鋼錠的模具尺寸即可。
[0033]參照圖4，套筒型芯4采用20mm厚的鋼板做成標準工裝，為多層內空結構，橫截面為六個同心圓，從內到外，A-B、C-D、E-F三個空隙之間填滿造型砂;B-C、D-E兩個空隙之間為通氣通道，分別稱為進氣孔5及出氣孔6;
[0034]進氣孔5在澆注使用時，向孔內通冷卻空氣，該間隙是用20mm厚鋼板隔成，間隙大小在20-30mm之間；
[0035]出氣孔6在澆注中排出氣體，與進氣孔5結構類似；
[0036]鑄管流鋼通道7內部放入做好的中注管磚；
[0037]盆磚8，澆注時鋼水從盆磚8進入進行澆注。
[0038]絕熱板9，又稱為冒口絕熱板，根據鋼錠大小調整下插量以達到鋼錠的標準重量。
[0039]實施例選用的是最內圈的一組，利用40噸鋼錠模澆注20噸空心鋼錠，通過調整絕熱板9的下插高度和澆注高度來控制空心鋼錠的重量。
[0040]套筒型芯4也可用20mm厚的鋼板做成標準工裝，在澆注過程中，鋼水直接通過鑄管澆注通道進入，經過底盤三個澆注通道12流入鋼錠模完成空心鋼錠的澆注。
[0041]吊耳10是用于吊裝套筒型芯4。
[0042]本發明的主要創新點包括兩個部位，即底盤和套筒芯結構，改變現有空心鋼錠澆注時中注管在錠模外側的澆注方法，簡化了底盤的結構。通過將套筒型芯4做成中間空心的構造，將鑄管流鋼通道7放入套筒型芯4中間，可直接與底盤中心孔相連進行澆注。該套筒型芯4可用20mm厚的鋼板做成標準工裝，在澆注過程中，鋼水直接通過鑄管流鋼通道7進入，經過底盤澆注通道12流入空心鋼錠模3中，完成空心鋼錠的澆注，期間，會通過進氣孔5及出氣孔6向套筒型芯4內通冷卻空氣，對套筒型芯4進行降溫以防止套筒型芯4外壁過熱被鋼水擊穿。
[0043]本發明用于空心鋼錠的澆注方法，按照以下步驟實施:
[0044]步驟1、準備澆注裝置
[0045]1.1)準備下地盤I和上底盤2
[0046]如圖2，在下地盤I預定的三個澆注通道12內做入耐火磚，按照工藝要求的長度執行操作。按照傳統做模的工藝要求，將磚做平整、嚴密、嚴實，保證鋼水正常通過三個澆注通道12進入空心鋼錠模3;然后將上底盤2對正放在下地盤I上;再將鑄管流鋼通道7在上底盤2中心對中做好；
[0047]1.2)制作套筒型芯4
[0048]如圖4，套筒型芯4為標準工裝，向C-D空隙中填沖造型砂，要求造型砂填充嚴實，每次上砂厚度不得超過300mm，搗實一層砂，再填充下一層砂，直至填滿C-D空隙為止；
[0049]再將填充好造型砂的套筒型芯4套在鑄管流鋼通道7外周，用造型砂將套筒型芯4與鑄管流鋼通道7之間的縫隙填充嚴實，再在鑄管流鋼通道7上端口沿安裝盆磚8;
[0050]1.3)安裝空心鋼錠模3
[0051]將烘烤完畢的空心鋼錠模3放置在上底盤2上，最后再根據澆注工藝要求，確定絕熱板9的下插高度，即可開始下一步的澆注，最終的安裝完成狀態見圖1。
[0052]步驟2、澆注
[0053]澆注前，進行對正操作，保證鋼包水口與盆磚8對齊；
[0054]開始澆注后，向套筒型芯4中的進氣孔5通入壓縮空氣，待澆注5?10分鐘后，另外再通入液氮，使得液氮在壓縮空氣作用下在套筒型芯4中快速霧化，形成低溫混合氣體，對套筒型芯4的外壁進行冷卻降溫，低溫混合氣體在壓力作用下，通過出氣孔6帶走大量熱量，對套筒型芯4進行冷卻，使空心鋼錠最后凝固位置接近空心鋼錠的壁厚中心，提高冷卻速度，降低偏析程度。
[0055]步驟3、拆除各個部件
[0056]澆注完畢后，待空心鋼錠冷卻凝固后進行提錠脫模，
[0057]首先，空心鋼錠及冒口冷卻凝固后，先將套筒型芯4連同鑄管流鋼通道7提出，在旁邊脫模區域將鑄管流鋼通道7脫出，并且處理掉套筒型芯4中的造型砂，以便下次使用;然后將空心鋼錠模3連帶空心鋼錠提出，在脫模區域進行脫模，并對空心鋼錠模3進行清理;最后分別清理下地盤I和上底盤2中的橫向湯道和造型砂。
【主權項】
1.一種用于空心鋼錠的澆注裝置，其特征在于:包括下地盤(I)，下地盤(I)上表面配套扣接有上底盤(2)，上底盤(2)的中心位置坐放有套筒型芯(4)，套筒型芯(4)內腔設置有鑄管流鋼通道(7)，鑄管流鋼通道(7)的上端口安裝有盆磚(8)，鑄管流鋼通道(7)下端口與上底盤(2)的軸心孔對正連通;套筒型芯(4)的主體中設置有貫通軸向的進氣孔(5)及出氣孔(6)； 套筒型芯(4)的外周設置有同軸的空心鋼錠模(3)，空心鋼錠模(3)下端坐放在上底盤(2)上，并且將上底盤(2)上的澆注眼隔在套筒型芯(4)與空心鋼錠模(3)之間，套筒型芯(4)上沿外壁與空心鋼錠模(3)上沿內壁分別設置有絕熱板(9)。2.根據權利要求1所述的用于空心鋼錠的澆注裝置，其特征在于:所述的下地盤(I)的主體中沿圓周間隔120°均勻分布有三個澆注通道(12)，該三個澆注通道(12)內端連通;上底盤(2)沿圓周間隔120°均勻分布有三組模底眼(11)，每組模底眼(11)沿徑向均設置為三個，構成內、中、外圈三組孔。3.根據權利要求1所述的用于空心鋼錠的澆注裝置，其特征在于:所述的套筒型芯(4)截面為六個同心圓，從內到外，A-B、C-D、E-F三個空隙之間填滿造型砂;B-C、D-E兩個空隙之間為通氣通道，分別稱為進氣孔(5)及出氣孔(6)。4.一種用于空心鋼錠的澆注方法，利用權利要求1、2或3所述的澆注裝置，其特征在于，按照以下步驟實施: 步驟1、準備澆注裝置 .1.1)準備下地盤(I)和上底盤(2) 在下地盤(I)預定的三個澆注通道(12)內做入耐火磚，然后將上底盤(2)對正放在下地盤(I)上;再將鑄管流鋼通道(7)在上底盤(2)中心對中做好； .1.2)制作套筒型芯(4) 套筒型芯(4)為標準工裝，向C-D空隙中填沖造型砂，要求造型砂填充嚴實，每次上砂厚度不得超過300_，搗實一層砂，再填充下一層砂，直至填滿C-D空隙為止； 再將填充好造型砂的套筒型芯(4)套在鑄管流鋼通道(7)外周，用造型砂將套筒型芯(4)與鑄管流鋼通道(7)之間的縫隙填充嚴實，再在鑄管流鋼通道(7)上端口沿安裝盆磚(8)； .1.3)安裝空心鋼錠模(3) 將烘烤完畢的空心鋼錠模(3)放置在上底盤(2)上，最后根據澆注工藝要求，確定絕熱板(9)的下插高度； 步驟2、澆注 開始澆注后，向套筒型芯(4)中的進氣孔(5)通入壓縮空氣，待澆注5?10分鐘后，另外再通入液氮，低溫混合氣體通過出氣孔(6)帶走大量熱量，對套筒型芯(4)進行冷卻，使空心鋼錠最后凝固位置接近空心鋼錠的壁厚中心。
【文檔編號】B22D7/12GK106077533SQ201610710544
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月23日
【發明人】王耀琨, 杜佳, 朱朋祥, 王亞鋒
【申請人】中冶陜壓重工設備有限公司