一種寬厚板坯模鑄機及其寬厚板鑄坯工藝方法

2023-08-05 18:50:56

專利名稱：一種寬厚板坯模鑄機及其寬厚板鑄坯工藝方法
技術領域：
本發明屬於寬厚板鋼坯的生產設備和製造工藝的技術領域，特別是涉及一種製造超大寬厚的適應高、中、低碳及中、低合金鋼種的設備及工藝方法。
背景技術：
目前寬厚板坯生產設備和工藝只有連鑄機和傳統鑄鐵模及其生產工藝，都存在著許多缺點和不足1、鑄坯厚度受到限制。僅可鑄厚度在300mm以下的鋼坯，超過300mm以上的鋼坯無法生產；2、鑄坯表面容易產生縱裂、角裂；3、鑄坯內部容易出現縮孔、疏鬆、偏析，柱狀晶發達或穿晶等質量問題；4、每爐鋼水澆注時間長，鋼水保溫困難；5、操作和控制技術複雜；6、設備投資巨大，佔用生產場地大；7、水資源浪費。

發明內容
發明目的本發明提供一種寬厚板坯模鑄機及其寬厚板鑄坯工藝方法，其目的在於克服無法生產300mm以上的寬厚板鋼坯，及鑄造超大鋼坯容易出現的質量、澆注時間長、不易控制和浪費水資源等方面存在的問題。
技術方案本發明是通過以下技術方案來實現的一種寬厚板坯模鑄機，該機主要由主機部分、液壓驅動系統、冷卻水循環系統、鋼液澆注系統組成，其特徵在於該主機部分包括有相對設置的兩扇機體設置在機架上，通過開合模油缸和連杆機構與機架活動連接，機體上設有多個模組，每個模組是由主模體和邊模體構成型腔；主模體相對而有序的固定在機體上，模組的上端設有冒口裝置，下端座落在澆注底盤上，澆注底盤裝在託架上；託架分段與機體剛性連接為一體；鋼液澆注系統包括中注管立於澆注底盤中央且相通，澆注底盤的上槽內砌有流鋼磚道，其上設有若干小的澆注水口與型腔相通；油泵裝置與開合模油缸、安全墊塊油缸、壓板油缸、邊模伸縮油缸、鎖緊油缸相連構成液壓驅動系統；在模組內設置的水隙與冷卻水循環系統相通。
模組包括主模體和邊模體，為對開的、全鋼結構，它是由內襯、水隙、外殼體及設置在內襯與外殼體之間的金屬短圓柱構成；邊模體通過邊模懸掛機構固定在每個主模體的兩邊並定位；水隙與連在外殼體的兩端上分水盒和下分水盒相通，分水盒外平面處有螺紋管和密封墊將模組與機體連接。
在相鄰的兩個模組之間設有主模鎖緊裝置，主模鎖緊裝置包括壓板油缸、壓板和壓板拉杆；邊模體之間設有邊模伸縮油缸。
兩扇機體的上端設有集水槽，下端設有分水槽，分、集水槽分別與水隙相連，另一端分別與同側的進水管和回水管相連通，回水管與儲水池相連，進水管通過水泵與儲水池。
機架上設有安全墊塊，與安全墊塊相連的有安全墊塊油缸。
寬厚板鑄坯工藝方法，其特徵在於鋼液從鋼包澆注到中注管時，是由上至下注入，經澆注底盤上的流鋼磚道，再通過分水口自下而上注入型腔內；鑄模型腔處於無任何外力作用的平穩狀態，上部冒口的鋼液向下進行補縮，鋼液自下而上迅速冷卻、結晶、凝固、成坯，鑄成成品；通過調整主模體和邊模體，可鑄成寬度可達400-4000mm，厚度可達150-1000mm，長度可達1600-4000mm的鋼坯。
優點及效果本發明的優點是模組(結晶器)採用開式水冷全鋼結構，結構獨特而易於製造；水循環強冷，水隙式熱交換，使鋼液迅速冷卻、結晶、凝固、成坯、脫模。通過立式底注法使鋼液在模體型腔內處於無外力作用的靜態，由冒口內鋼水向下補縮，鋼坯內部組織緻密，無疏鬆、偏析晶體，外表無縱裂、角裂等缺陷，成品率高。製造工藝快，一般100噸鋼水8分鐘即可澆注完畢。鋼液凝固後多個模體同時開模，組合液壓吊具一次性吊出全部鋼坯。模體可通用，調整主模體和邊模及冷卻水條件和澆注工藝參數就可鑄出不同規格、不同鋼種的寬厚板坯，應用範圍廣泛。模體內襯只受熱疲勞變形，使用壽命可達3000次以上，超過使用次數時只須更換模體即可繼續生產。採用液壓驅動，電液控制，傳動平穩，安全可靠，操作簡便，自動化程度高；冷卻水質無特殊要求，只要不超過70℃即可。排出的高溫水可進行取暖或做其他工業用水。


附圖1為本發明的主要結構示意圖；附圖2為附圖1中的K向側視圖；附圖3為附圖2中的P向側視圖；附圖4為本發明模組的端面剖視圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明進行詳細闡述本發明的目的是這樣實現的該機主要包括主機部分、液壓驅動系統、冷卻水循環系統、鋼液澆注系統、電源與電液控制系統和液壓組合吊具、操作平臺與防護裝置。主機部分包括機體、機架、模組(結晶器)、託架、安全墊塊裝置、四連杆機構及各種液壓傳動執行元件(液壓油缸)。液壓驅動系統的油路管線通過液壓操縱臺與油泵、主機和吊具上的各執行元件(油缸)連接。冷卻水循環系統水路管線由水泵與主機與儲水池相通，或者將主機水路管線直接與供水塔連接。鋼液澆注系統包括中注管、澆注底盤和澆冒口裝置。其澆注底盤坐落在主機的可調底盤託架上，中注管坐落在底盤的中央，各冒口組件分別裝在模組(結晶器)頂部。中注管內腔和底盤槽內均砌有不同規格的耐火磚，形成完整的流鋼磚通道。在底盤的流鋼磚通道上布有若干澆注水口與模腔相通。各模組(結晶器)在其兩端的水盒平面上通過螺紋管和密封圈與機體固定連接。模體相對組裝在機體上形成型腔。機體連同模體通過液壓開合模油缸和四連杆機構與機架活動連接。可調整底盤託架分段與機架剛性連接形成整體，構成主機的主幹和基礎。兩個機架上除裝有開合模油缸和四連杆機構外還裝有液壓安全墊塊裝置，使機體在開模使能平穩的落在安全墊塊上。可調整底盤託架可對澆注底盤進行上下左右方向的調整，以保證澆注底盤內槽的平直和不同模組的通用。其調整機構能自鎖防止鬆動。每扇機體上端都設有集水槽與回水管連通，下端設有分水槽與進水管連通。集水槽與分水槽在其與模體連接處通過螺紋管的內孔與模體的上下水盒相通。
一部鋼坯模鑄機可設有一個或多個模組(結晶器)，一個模組又可兩開或多開。其寬面稱為主模體，窄面稱為邊模體。在主模方向進行開合和鎖緊，在邊模方向進行調節和鎖緊。邊模通過軸杆和滑套懸掛於主模體兩側並隨之完成開合模動作。每個模體由內襯、水隙、外殼組成，全鋼結構。外殼的上下兩端設有水盒與水隙相連通。水隙-水盒-水槽-進水管、回水管形成冷卻水循環通路，構成冷卻水進行熱交換條件。
以下結合附圖對本發明做詳細說明。
在圖1中1--機架，2-機體，3-主模體，4-邊模體，5-型腔，6-四連杆機構，7-開合模油缸，8-託架，9-澆注底盤，10-流鋼磚道，11-澆注水口，12-螺紋管，13--密封墊，14-安全墊塊，15-安全墊塊油缸，40-上分水盒，41-下分水盒。
在圖2中16-壓板油缸，17-邊模油缸，18-主副模鎖緊油缸，19-中注管，20-中注管腔磚，21-冒口墊，22-冒口，23-保溫板，24-邊架，25-集水槽，26-回水管，27-儲水池，28-水泵裝置，29-進水管，30--油泵裝置，31-分水槽。
在圖3中32-電液控制站，33-內襯，34-外殼體，35-水隙，36-金屬短圓柱體，37-鎖緊壓板，38-壓板拉杆，39-邊模懸掛機構。
在圖4中3-主模體，4-邊模體，5-型腔，12-螺紋管，13-密封墊，33-內襯，34-外殼體，35-水隙，36-金屬短圓柱體，39-邊模懸掛機構，40-上分水盒，41-下分水盒。
本發明寬厚板坯模鑄機使用時，兩扇機體2連同主模體3、邊模體4處於開啟狀態。一、在澆注底盤9的槽內按要求砌好流鋼磚道10；二、啟動油泵裝置，通過電液控制站先操作安全墊塊油缸15，使4個安全墊塊14拉回；三、分別操作開合模油缸7，使兩扇機體2連同主模體3、邊模體4相對平穩的落在澆注底盤9和流鋼磚道10上，此時主模體3和邊模體4呈相對合攏狀態；四、操作鎖緊油缸18伸出至終點，再操作壓板油缸(16)伸出使各個鎖緊壓板插入鎖緊油缸(18)的活塞杆前端的螺母后邊，然後再操作主模鎖緊油缸18使活塞杆收回，此時各模體處於鎖緊狀態；五、安裝中注管19和中注管磚道20；六、向冒口22內側掛襯保溫板23；七、啟動水泵裝置28，水泵將水從儲水池27通過進水管29引入機體分水槽31，分別進入各模體的螺紋管12，然後進入水隙35，從主模體的上端的螺紋管流入機體集水槽25，再通過回水管26至儲水池27；八、待水循環暢通時開始鋼水澆注。澆注時鋼水從鋼水包快速注入中注管19內的中注管磚道20，經底盤上的流鋼磚道分別均流注入各模體的型腔5，待鋼水澆至模體上端冒口內一定高度時停止澆注。此時各模腔內的鋼水與模體內襯33接觸，通過水隙35內的循環冷卻水實現熱交換並快速冷凝成鋼坯；全部鋼坯凝固成寬厚板坯時進行開模脫坯。脫坯的程序是(1)吊出中注管；(2)操作電液控制站，使鎖緊油缸活塞杆伸出；(3)操作壓板油缸收回，使各壓板從鎖緊油缸活塞杆前端的螺母后面退出；(4)操作鎖緊油缸全部收回至終點；(5)操作開合模油缸，分別拉動兩個機體在四連杆機構的支撐和連接下開啟至靠在機架上；(6)操作安全墊塊油缸伸出，推動安全墊塊至機體下端，以防止機體自然下落。此時各板坯分別排列在底盤的上平面上；(7)用吊車吊起專用液壓組合吊具使之從鋼坯上面落下並夾住各鋼坯後運至鋼坯存放場地；(8)關閉電液控制站和水泵，準備下次澆注。
本發明的工藝特點是採用立式底注法澆注，形成底註上補縮方式，即以水循環冷卻的全鋼結構並沿縱向實現對開或多開的若干個主模體和可調整寬度的窄面邊模的布局並固接於兩個機體上，通過油缸和連杆機構實現整體開合。開合模、邊模調整、模體鎖緊、壓板推拉、安全墊塊伸縮、組合液壓吊具的全部動作均為液壓驅動。採用的澆注工藝是鋼液以低溫快速澆注到中注管並經主流道分流流入若干模體型腔的底註上補縮方式。鋼液凝固後多個模體同時開模，組合液壓吊具一次性吊出全部鋼坯。循環冷卻水強制快速冷卻，迅速凝固成組織緻密的近似全等軸晶組織的鋼坯。通過更換主模體和邊模，並調整冷卻水條件和相應的澆注工藝條件參數，可鑄成不同規格、不同鋼種的鋼坯，板坯的規格寬度可達400-4000mm，厚度可達150-1000mm，長度可達1600-4000mm。
權利要求
1.一種寬厚板坯模鑄機，該機主要由主機部分、液壓驅動系統、冷卻水循環系統、鋼液澆注系統組成，其特徵在於該主機部分包括有相對設置的兩扇機體(2)設置在機架(1)上，通過開合模油缸(7)和連杆機構(6)與機架(1)活動連接，機體(2)上設有多個模組，每個模組是由主模體(3)和邊模體(4)構成型腔(5)；主模體(3)相對而有序的固定在機體(2)上，模組的上端設有冒口裝置(21、22、23)，下端座落在澆注底盤(9)上，澆注底盤(9)裝在託架(8)上；託架(8)分段與機體(1)剛性連接為一體；鋼液澆注系統包括中注管(19)立於澆注底盤(9)中央且相通，澆注底盤(9)的上槽內砌有流鋼磚道(10)，其上設有若干小的澆注水口(11)與型腔(5)相通；油泵裝置(30)與開合模油缸(7)、安全墊塊油缸(15)、壓板油缸(16)、邊模伸縮油缸(17)、鎖緊油缸(18)相連構成液壓驅動系統；在模組內設置的水隙與冷卻水循環系統相通。
2.根據權利要求1所述的一種寬厚板坯模鑄機，其特徵在於模組包括主模體(3)和邊模體(4)，為對開的、全鋼結構，它是由內襯(33)、水隙(35)、外殼體(34)及設置在內襯(33)與外殼體(34)之間的金屬短圓柱(36)構成；邊模體(4)通過邊模懸掛機構(39)固定在每個主模體(3)的兩邊並定位；水隙(35)與連在外殼體(34)的兩端上分水盒(40)和下分水盒(41)相通，分水盒外平面處有螺紋管(12)和密封墊(13)將模組與機體(2)連接。
3.根據權利要求1所述的一種寬厚板坯模鑄機，其特徵在於在相鄰的兩個模組之間設有主模鎖緊裝置(18)，主模鎖緊裝置(18)包括壓板油缸(16)、壓板(37)和壓板拉杆(38)；邊模體(4)之間設有邊模伸縮油缸(17)。
4.根據權利要求1所述的一種寬厚板坯模鑄機，其特徵在於兩扇機體(2)的上端設有集水槽(25)，下端設有分水槽(31)，分、集水槽分別與水隙(35)相連，另一端分別與同側的進水管(29)和回水管(26)相連通，回水管(26)與儲水池(27)相連，進水管(29)通過水泵(28)與儲水池(27)。
5.根據權利要求1所述的一種不鏽鋼水冷鑄坯機，其特徵在於機架(1)上設有安全墊塊(14)，與安全墊塊(14)相連的有安全墊塊油缸(15)。
6.一種如權利要求1所述的寬厚板鑄坯工藝方法，其特徵在於鋼液從鋼包澆注到中注管時，是由上至下注入，經澆注底盤上的流鋼磚道，再通過分水口自下而上注入型腔內；鑄模型腔處於無任何外力作用的平穩狀態，上部冒口的鋼液向下進行補縮，鋼液自下而上迅速冷卻、結晶、凝固、成坯，鑄成成品；通過調整主模體和邊模體，可鑄成寬度可達400-4000mm，厚度可達150-1000mm，長度可達1600-4000mm的鋼坯。
全文摘要
本發明屬於寬厚板鋼坯的生產設備和製造工藝的技術領域，特別是涉及一種製造超大寬厚的適應高、中、低碳及中、低合金鋼種的設備及工藝方法。其主要特徵是整部模鑄機包括主機部分、液壓驅動系統、冷卻水循環系統、鋼液澆注系統等，由於採用主邊模的結構及立式底注法澆注，形成底註上補縮的工藝方法，使鋼液通過底注法快速均流注入鑄坯機的鑄模型腔，處於無外力作用的靜止狀態，在冷卻水條件下，鋼液自下而上強制冷卻，迅速結晶，凝固成坯。鑄成的產品成品率高，表面質量好，鋼坯內部組織緻密，無裂紋、鼓肚、氣孔和縮孔。鋼坯規格可為厚度150－1000mm，寬度400－4000mm，長度1600－4000mm。
文檔編號B22D9/00GK101024241SQ200710010868
公開日2007年8月29日 申請日期2007年4月6日 優先權日2007年4月6日
發明者秦希滿 申請人:秦希滿