用于空心鋼錠的澆注裝置及其澆注方法
【專利摘要】本發(fā)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(nèi)腔設(shè)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(shè)置有貫通軸向的進(jìn)氣孔及出氣孔；套筒型芯的外周設(shè)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(nèi)壁分別設(shè)置有絕熱板。本發(fā)明還公開了一種用于空心鋼錠的澆注方法。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，本發(fā)明的方法操作方便，便于實(shí)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(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鑄造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于空心鋼錠的澆注裝置，本發(fā)明還涉及一種用于空心鋼錠的澆注方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，石油化工業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，相關(guān)企業(yè)需要進(jìn)行大規(guī)模的設(shè)備改造和主體設(shè)備更新，尤其是大型筒形件的需求量增加，如大型加氫反應(yīng)、核電主管道、水輪機(jī)大軸等。而大型筒類件鍛造所采用的鋼錠有兩種，一種是實(shí)心鋼錠，一種是空心鋼錠。
[0003]采用實(shí)心鋼錠鍛制大型空心鍛件，由于鋼錠規(guī)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(shí)心鋼錠凝固時間長、偏析大，難以滿足厚壁筒類鍛件對均質(zhì)性的要求。
[0004]利用空心鋼錠進(jìn)行筒類件的鍛造，相比于實(shí)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(shí)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(jìn)行筒類件的鍛造，鋼錠的利用率可以達(dá)到80%以上。同時，可節(jié)省材料費(fèi)15 %、加熱費(fèi)50 %和鍛造費(fèi)30 %。由于采用內(nèi)外雙向冷卻的方式，空心鋼錠制造技術(shù)有效地控制了傳統(tǒng)實(shí)心鋼錠經(jīng)常發(fā)生的心部化學(xué)成分偏析等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于空心鋼錠的澆注裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)心鋼錠凝固時間長、偏析大，難以滿足厚壁筒類鍛件對均質(zhì)性要求的問題。
[0006]本發(fā)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(yīng)的底眼和不同錠型的鋼錠模，生產(chǎn)不同錠型的空心鋼錠。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)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(nèi)腔設(shè)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(shè)置有貫通軸向的進(jìn)氣孔及出氣孔；
[0008]套筒型芯的外周設(shè)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(nèi)壁分別設(shè)置有絕熱板。
[0009]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種用于空心鋼錠的澆注方法，按照以下步驟實(shí)施:
[0010]步驟1、準(zhǔn)備澆注裝置
[0011]1.1)準(zhǔn)備下地盤和上底盤
[0012]在下地盤預(yù)定的三個澆注通道內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)工裝，向C-D空隙中填沖造型砂，要求造型砂填充嚴(yán)實(shí)，每次上砂厚度不得超過300_，搗實(shí)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(yán)實(shí)，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(jù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(fā)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(chuàng)新點(diǎn)在于鋼錠模、底盤以及鑄管流鋼通道的結(jié)構(gòu)及其使用方式。本發(fā)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(nèi)進(jìn)行空心鋼錠的澆注;其余規(guī)格錠型的空心鋼錠可通過底盤中相應(yīng)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(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明裝置中空心鋼錠模下地盤的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明裝置中空心鋼錠模上底盤的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明裝置中套筒型芯的橫截面結(jié)構(gòu)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(jìn)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(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]參照圖1，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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(nèi)腔設(shè)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(shè)置有貫通軸向的進(jìn)氣孔5及出氣孔6，進(jìn)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(shè)置有吊耳10;
[0029]套筒型芯4的外周設(shè)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(nèi)壁分別設(shè)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(xiàn)有普通規(guī)格的下注鋼錠底盤，優(yōu)選現(xiàn)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(shè)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(nèi)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(shè)置為三個，構(gòu)成內(nèi)、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(jù)空心鋼錠的大小，選用相應(yīng)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(zhǔn)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(xiàn)跑剛現(xiàn)象，就能夠根據(jù)不同規(guī)格的錠型選擇使用內(nèi)、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(yīng)性。
[0032]空心鋼錠模3選用現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)工裝，為多層內(nèi)空結(jié)構(gòu)，橫截面為六個同心圓，從內(nèi)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(jìn)氣孔5及出氣孔6;
[0034]進(jìn)氣孔5在澆注使用時，向孔內(nèi)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(jìn)氣孔5結(jié)構(gòu)類似；
[0036]鑄管流鋼通道7內(nèi)部放入做好的中注管磚；
[0037]盆磚8，澆注時鋼水從盆磚8進(jìn)入進(jìn)行澆注。
[0038]絕熱板9，又稱為冒口絕熱板，根據(jù)鋼錠大小調(diào)整下插量以達(dá)到鋼錠的標(biāo)準(zhǔn)重量。
[0039]實(shí)施例選用的是最內(nèi)圈的一組，利用40噸鋼錠模澆注20噸空心鋼錠，通過調(diào)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(biāo)準(zhǔn)工裝，在澆注過程中，鋼水直接通過鑄管澆注通道進(jìn)入，經(jīng)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(fā)明的主要創(chuàng)新點(diǎn)包括兩個部位，即底盤和套筒芯結(jié)構(gòu)，改變現(xiàn)有空心鋼錠澆注時中注管在錠模外側(cè)的澆注方法，簡化了底盤的結(jié)構(gòu)。通過將套筒型芯4做成中間空心的構(gòu)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(jìn)行澆注。該套筒型芯4可用20mm厚的鋼板做成標(biāo)準(zhǔn)工裝，在澆注過程中，鋼水直接通過鑄管流鋼通道7進(jìn)入，經(jīng)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(jìn)氣孔5及出氣孔6向套筒型芯4內(nèi)通冷卻空氣，對套筒型芯4進(jìn)行降溫以防止套筒型芯4外壁過熱被鋼水擊穿。
[0043]本發(fā)明用于空心鋼錠的澆注方法，按照以下步驟實(shí)施:
[0044]步驟1、準(zhǔn)備澆注裝置
[0045]1.1)準(zhǔn)備下地盤I和上底盤2
[0046]如圖2，在下地盤I預(yù)定的三個澆注通道12內(nèi)做入耐火磚，按照工藝要求的長度執(zhí)行操作。按照傳統(tǒng)做模的工藝要求，將磚做平整、嚴(yán)密、嚴(yán)實(shí)，保證鋼水正常通過三個澆注通道12進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)工裝，向C-D空隙中填沖造型砂，要求造型砂填充嚴(yán)實(shí)，每次上砂厚度不得超過300mm，搗實(shí)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(yán)實(shí)，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(jù)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(tài)見圖1。
[0052]步驟2、澆注
[0053]澆注前，進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(qū)域?qū)㈣T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(qū)域進(jìn)行脫模，并對空心鋼錠模3進(jìn)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(quán)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(nèi)腔設(shè)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(shè)置有貫通軸向的進(jìn)氣孔(5)及出氣孔(6)； 套筒型芯(4)的外周設(shè)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(nèi)壁分別設(shè)置有絕熱板(9)。2.根據(jù)權(quán)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(nèi)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(shè)置為三個，構(gòu)成內(nèi)、中、外圈三組孔。3.根據(jù)權(quán)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(nèi)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(jìn)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(quán)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(shí)施: 步驟1、準(zhǔn)備澆注裝置 .1.1)準(zhǔn)備下地盤(I)和上底盤(2) 在下地盤(I)預(yù)定的三個澆注通道(12)內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)工裝，向C-D空隙中填沖造型砂，要求造型砂填充嚴(yán)實(shí)，每次上砂厚度不得超過300_，搗實(shí)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(yán)實(shí)，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(jù)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(jìn)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(jìn)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(fā)明人】王耀琨, 杜佳, 朱朋祥, 王亞鋒
【申請人】中冶陜壓重工設(shè)備有限公司