多個滑動水口包和特殊導(dǎo)流管間斷性真空澆注大鋼錠的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】多個滑動水口包和特殊導(dǎo)流管間斷性真空澆注大鋼錠的設(shè)備，屬于真空鑄錠領(lǐng)域。能解決現(xiàn)有真空鑄錠時大氣造成的二次氧化和耐火材料污染鋼水及塞桿塞頭易斷等缺陷。其特征：包殼底與真空蓋上加高了的上下法蘭內(nèi)裝有滑動水口及其機構(gòu)和能分別使上導(dǎo)流管和小真空蓋坐在下導(dǎo)流管上的換位器。坐首包抽真空后開水口鋼流經(jīng)上下導(dǎo)流管時，鋼流大量放氣被噴淋成雨滴狀落入模內(nèi)澆完關(guān)水口。換位器升起旋來小真空蓋壓緊在下導(dǎo)流管上對真空室內(nèi)密封，對小真空室內(nèi)破真空后吊走空包換坐新包，再對小真空室內(nèi)抽真空后，升起旋來上導(dǎo)流管坐在下導(dǎo)流管上開水口第二包開始澆注，澆完后以此類推，吊走空包換坐下個鋼包…末包澆完關(guān)水口破真空向冒口加入發(fā)熱保溫劑。
【專利說明】多個滑動水口包和特殊導(dǎo)流管間斷性真空澆注大鋼錠的設(shè) 備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于真空鑄錠【技術(shù)領(lǐng)域】 技術(shù)背景
[0002] 現(xiàn)有真空鑄錠技術(shù)在我國已有近四十年的歷史，是已坐好的大鋼錠模和保溫冒的 真空室扣上真空蓋，抽真空后，吊來塞桿式中間包，將水口對準導(dǎo)流管中心后坐在真空蓋 上，再吊來盛有LF精煉后鋼水的滑動水口鋼包，打開水口對中間包進行大氣中倒包，中間 包鋼水升到規(guī)定高度時提升塞桿，鋼水流股沖化密封鋁片，進入真空，大量放出氣體，經(jīng)過 導(dǎo)流管呈一定擴散角的滴狀鋼水噴淋落入大錠模內(nèi)，最后澆注成大鋼錠，也可多包鋼水依 次向中間包倒包補充鋼水，連續(xù)真空澆注成一支更大的大鋼錠。（注1)
[0003] 該法設(shè)備和工藝看似簡單實用，但其最大缺點是：
[0004] 1.大氣中倒包時，鋼水流股緊密接觸大氣吸收大氣中氧、氮和水分中氫和氧，使鋼 水中增加[H]含量并形成金屬氧化物和氮化物，鋼水流股由中間包中進行真空澆注時，鋼 水中增加的[H]可以大量放出，而氧化物和氮化物十分穩(wěn)定，不易分解，以較大顆粒有害夾 雜物狀態(tài)殘留在鋼中，另外，中間包襯塞桿袖磚和塞頭磚因鋼水的機械沖刷和化學(xué)侵蝕也 會給鋼水帶來較大顆粒的有害的非金屬夾雜物。
[0005] 2.塞桿袖磚厚度有限，塞頭沖刷太快，尤其多包鋼水依次倒包時使?jié)沧⒖倳r間倍 增，很容易造成塞桿熔斷和塞頭脫落的重大事故。
[0006] 3.為了減少倒包時"二次氧化"和耐火材料污染鋼水，以及塞桿、賽頭造成的重大 事故的缺陷，特意限制了每包鋼水倒包時間，現(xiàn)一般130噸左右的滑動水口鋼包的允許澆 注時間在60分鐘左右，而真空澆注時，向中間包大氣倒包時，每包倒包時間限制在20-30分 鐘左右，這樣就在多包真空澆注一支大鋼錠時造成很多困難，現(xiàn)在各大重機廠因年需大型 鑄鍛件數(shù)量有限，不能建多臺百噸級高功率電弧爐，對需要每半小時內(nèi)供應(yīng)一包精煉鋼水 的組織調(diào)度工作要求極高。
[0007] 另外，現(xiàn)有技術(shù)使用大噸位鑄錠天車長時間吊著鋼包在固定位置上進行大氣中倒 包作業(yè)，對整個澆注跨其它天車正常工作也有影響，即使現(xiàn)有雙層天車也不能完全克服上 述缺點。
[0008] 注1 :供實審用資料：真空工程技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社2006年8月第一版
[0009] 第 467 頁表 16-38 中 TD-VC 法
[0010] 第 484 頁圖 16-147 圖 16-148 圖 16-149
[0011] 第 485 頁圖 16-150
[0012] 注2 :連續(xù)鑄錠裝置徐寶升著冶金工業(yè)出版社1959年11月北京第一版第一 次印刷統(tǒng)一書號：15062. 1003第66頁第二節(jié)


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0013] (一）.目的：克服現(xiàn)有鋼水真空鑄錠技術(shù)上述缺點
[0014] 1.避免鋼水接觸大氣；
[0015] 2.盡可能減少鋼水和耐火材料接觸時間；
[0016] 3.簡化設(shè)備和工藝流程，降低成本；
[0017] 4.減少澆注過程中設(shè)備事故；
[0018] 5.每包鋼水在工藝合理條件下允許有較長的澆注時間，便于組織多包鋼水依次間 斷性真空澆注一支大鋼錠，取消鑄錠天車長時間吊包在固定位置上真空澆注作業(yè)，解放天 車，使?jié)沧⒖缟a(chǎn)流暢，提高生產(chǎn)能力。
[0019] (二）.設(shè)備組成□內(nèi)是本發(fā)明申請文件中的簡稱
[0020] 1-盛有精煉后鋼水的滑動水口鋼水包。[鋼包]
[0021] 2-鋼包（1)殼下部加高了的水冷上法蘭A和真空蓋上部加高了的水冷下法蘭A及 密封圈。[上、下法蘭A]
[0022] 3-在鋼包（1)殼底上法蘭A(2)內(nèi)安裝有真空條件下使用的帶吹A(chǔ)r透氣塞的滑 動水口及其開閉機構(gòu)和液壓缸及水冷防熱裝置，其液壓、供Ar、冷卻水等管線伸出上法蘭 A(2)外后通過快速接頭接上源頭。[水口]
[0023] 在真空室蓋上部下法蘭A(2)內(nèi)設(shè)有和真空室同中心布置的以下裝置：
[0024] 4-可升降和180°往返旋轉(zhuǎn)的上部導(dǎo)流管。[上導(dǎo)流管]
[0025] 其中包括有：上部水冷環(huán)A，其下表面需加工平整，外側(cè)面設(shè)有吹A(chǔ)r噴嘴，用于升 起和旋轉(zhuǎn)時對下導(dǎo)流管上表面進行吹A(chǔ)r清掃。
[0026] 還包括有環(huán)形導(dǎo)流管磚及其與上水冷環(huán)A焊成一體的耐熱鋼筒狀外殼。
[0027] 5-固定導(dǎo)流管。[下導(dǎo)流管]
[0028] 其中包括有：中部水冷環(huán)，其上、下表面需加工平整，與其耐熱鋼制筒狀外殼焊成 一體，下導(dǎo)流管（5)內(nèi)砌有多節(jié)環(huán)形導(dǎo)流管磚和絕熱耐火層。
[0029] 6-下部水冷環(huán)。[下水冷環(huán)]
[0030] 其中包括有：其上表面需加工平整，裝有密封圈用于下導(dǎo)流管（5)和真空室密封 用，下水冷環(huán)與真空蓋中心安裝圓孔焊接在一起，和下導(dǎo)流管（5)的耐熱鋼制筒狀外殼間 留有規(guī)定的間隙，便于安裝和更換。
[0031] 7-真空室蓋。[真空蓋]
[0032] 8-下導(dǎo)流管（5)的真空密封蓋。[小真空蓋]
[0033] 其中包括有：該蓋上部設(shè)有上水冷環(huán)B，其下表面需加工平整，并且鑲嵌有密封 圈，外側(cè)裝有氣動能升降和伸縮的弧形防熱板，保護密封圈在升起和旋轉(zhuǎn)時不被烤壞，還設(shè) 有對下導(dǎo)流管（5)上表面吹掃用的Ar氣噴咀，小真空蓋（8)的中部為下凹一定尺寸的放射 狀水冷盤和上水冷環(huán)B焊成一體，上表面焊多道立筋，保證小真空蓋（8)平整不扭曲。
[0034] 9-由鋼包（1)下部的上法蘭A(2)和真空蓋（7)上部的下法蘭A(2)及密封圈所圍 成的可抽成真空的空間。[小真空室]
[0035] 10-上導(dǎo)流管（4)和小真空蓋（8)之間設(shè)有水冷聯(lián)接梁，在聯(lián)接梁中心點上安裝有 帶水冷殼的液壓換位器（10)，它可以升降和180°往返旋轉(zhuǎn)，能分別使上導(dǎo)流管（4)和小真 空蓋（8)與下導(dǎo)流管（5)中心線對正，帶動上導(dǎo)流管對正后落下即可，帶動小真空蓋（8)落 到下導(dǎo)流管（5)上后，還要加壓壓緊密封圈才行。[換位器]
[0036] 11-鋼包（1)吊到真空蓋（7)上方后，用來快速對正上、下法蘭A(2)的三支定位 器。[定位器]
[0037] 12-真空蓋（7)和真空室間上、下法蘭B及密封圈。[上、下法蘭B]
[0038] 13-真空澆注室體。[真空室]
[0039] 14-下法蘭A(2)外部側(cè)面裝有抽真空閥和連接小真空室（9)與真空蓋（7)內(nèi)部
[0040] 的管線，打開時用于對小真空室（9)內(nèi)抽真空，達到67Pa時自動關(guān)上。[小真空 閥]
[0041] 15-下法蘭A(2)外部側(cè)面裝有N2氣閥和連接小真空室（9)與隊氣源的管線，打 開時用于向小真空室（9)內(nèi)通入定量的N 2氣后，自動關(guān)上。[N2氣閥]
[0042] 16-下法蘭A(2)外部側(cè)面裝有破真空閥和連接小真空室（9)的管線，打開時自動 吸入大氣，達到一個大壓時，自動關(guān)上，用于小真空室（9)單獨破真空或和真空室（13)內(nèi)一 起破真空。[破真空閥]
[0043] 17-真空室（13)中心線上的大鋼錠的保溫冒。[保溫冒]
[0044] 18-真空室（13)中心線上的大鋼錠模。[大錠模]
[0045] 19-真空抽氣管道。[抽氣管道]
[0046] (三）·本技術(shù)方案的澆注程序
[0047] 1.準備工作：真空蓋車和真空蓋（7)在待用工位。
[0048] 1.1待用時上導(dǎo)流管（5)對正后坐在下導(dǎo)流管（5)上，主載閥、小真空閥（14)、N2 閥（15)、破真空閥（16)均為關(guān)閉狀態(tài)。
[0049] 1. 2開澆前規(guī)定時間，真空室（13)內(nèi)壁下部錠盤上及事故用鋼水通道內(nèi)均要求徹 底清理，再用天車分別將模底板、大鋼錠模（18)、保溫冒（17)對準真空室（13)中心后放下， 并對大錠模內(nèi)異物取出后，用薄鋼板蓋上，坐真空蓋（7)前取走。
[0050] 1. 3準備好的真空蓋（7)用真空蓋車開來，對正上、下法蘭B(12)的密封圈后落下。
[0051] 精煉鋼包（1)出鋼吊包前規(guī)定時間啟動蒸汽噴射泵對主載閥前的真空系統(tǒng)進行 予抽真空。
[0052] 1.4鋼包吊來時先在渣罐處打開水口（3)，放出固體充填料和放少許鋼水后關(guān)上 水口，并將下滑板上吹A(chǔ)r透氣塞對準上滑板流鋼孔中心后，送Ar氣吹A(chǔ)r攪拌。
[0053] 如果水口（3)放不出鋼水，立即用氧氣管吹02燒開后，放出少許鋼水后，關(guān)上水口 (3)并吹A(chǔ)r攪拌。
[0054] 2.首個鋼包的澆注程序
[0055] 2. 1坐包、抽真空、開澆：
[0056] 吊首個鋼包（1)通過定位器（11)對正上、下法蘭A(2)中心后，坐在真空蓋（7)上， 靠自重壓緊，需時間60-90秒，開走天車，開主載閥通過真空管道（20)對真空室（13)內(nèi)和 小真空室（9)內(nèi)抽真空，約5-6分鐘，真空度達到67Pa，打開水口（3)開始真空澆注，鋼水流 股進入真空室，開始大量放出氣體使流股噴淋成雨滴狀經(jīng)過上、下導(dǎo)流管后以較大的擴散 角淋入大鋼錠模（18)內(nèi)，每包鋼水設(shè)計的澆注時間為35-45分（以鋼包盛有130噸左右鋼 水取40分為例）。
[0057] 2. 2停澆、換坐小真空蓋（8)并壓緊、破真空：
[0058] 首包鋼水澆完關(guān)水口（3)，用換位器（10)升起旋走上導(dǎo)流管（4)旋來小真空蓋 (8)對準下導(dǎo)流管（5)中心后落下，用時10-20秒，壓緊在下導(dǎo)流管（5)上，約用時20秒，總 用時30-40秒，目的為下步工序小真空室（9)內(nèi)破真空時，能保持真空室（13)內(nèi)密封，并繼 續(xù)保持不停的抽真空。開N 2氣閥（16)向小真空室（9)內(nèi)通入規(guī)定量的氮氣后，自動關(guān)上， 約用時5秒。
[0059] 再開破真空閥（15)使小真空室（9)吸入大氣破真空，當小真空室內(nèi)達到一個大壓 時，自動關(guān)上，約用時10-25秒。立即用天車吊走空包，約用時25秒。因為關(guān)水口（3)后， 天車主鉤即可對準空包兩耳軸中心線，待破真空指令下達25秒內(nèi)起吊和開大車，可以吊起 空包0. 25米并用大車開行到18米以外。
[0060] 3.第二個鋼包的澆注程序
[0061] 3. 1坐包、對小真空室（9)抽真空、換坐上導(dǎo)流管、開澆：
[0062] 在吊走第一個空包的同時，用另一個天車吊來第二個引流后的鋼包（1)，通過定位 器（11)坐到真空蓋（7)中心上，靠自重壓緊，約用時60-90秒。開小真空閥（14)對小真空 室（9)內(nèi)抽真空，約用時20-30秒，真空度達到67Pa時自動關(guān)上。用換位器（10)升起旋走 小真空蓋（8)和旋來上導(dǎo)流管（4)落到下導(dǎo)流管（5)的中心上，約用時1020秒，打開水口 (3)開始真空澆注。
[0063] 3. 2停澆、換坐小真空蓋并壓緊、破真空，吊走空包：
[0064] 第二個鋼包（1)澆完，關(guān)水口（3)，用換位器（10)升起旋走上導(dǎo)流管（4)旋來小真 空蓋（8)對準下導(dǎo)流管（5)中心后落下并壓緊，約用時30-40秒。開N 2氣閥（16)，通入定 量的隊氣，約用時5秒自動關(guān)上。開破真空閥（15)，吸入大氣破真空，約用時10-25秒達到 一個大壓時，自動關(guān)上。立即用天車吊走空包，約用時25秒。
[0065] 4.第三個鋼包至到末支前鋼包的澆注程序
[0066] 同第二個鋼包的澆注程序相同。
[0067] 5.末支鋼包的澆注程序
[0068] 5. 1坐包、對小真空室（9)抽真空，換坐上導(dǎo)流管（5)、開澆；
[0069] 在吊走末支前鋼包的同時，用另一天車吊來引流后的末支鋼包（1)，通過定位器 (11)坐到真空蓋（7)上，靠自重壓緊，用時60?90秒。開小真空閥（14)對小真空室（9) 內(nèi)抽真空，約用時20?30秒，真空度達到67Pa時自動關(guān)上。用換位器（10)升起旋走小真 空蓋（8)和旋來上導(dǎo)流管（4)落到下導(dǎo)流管（5)的中心上，用時約10?20秒，。打開水口 (3)，開始真空澆注。
[0070] 5. 2停澆、破真空，吊走空包，加入冒口發(fā)熱齊[J、保溫劑；
[0071] 當鋼水澆到大鋼錠的保溫冒處時，關(guān)小水口（3)，按冒口（17)規(guī)定注速澆注和補 縮，補縮完畢后關(guān)水口（3)。停止蒸汽噴射泵工作，關(guān)閉主載閥，開氮氣閥（16)，通入真空室 (13)破真空所需規(guī)定的N 2氣后，自動關(guān)上，約用時60秒。再開破真空閥（15)，吸入大氣最 后破真空，真空室（19)內(nèi)達到一個大壓后，自動關(guān)上。吊走最后一支空包。
[0072] 破真空后50秒內(nèi)，通過真空蓋（7)上加料斗向冒口（17)加入首批發(fā)熱劑，打開真 空蓋（7)后3分鐘內(nèi)向冒口（17)內(nèi)加入末批發(fā)熱劑，待發(fā)熱劑火焰熄滅后，再向冒口（17) 加入定量的碳化稻殼保溫劑。并將真空蓋車開到指定待用工位處停放。
[0073] 大鋼錠按原規(guī)定制度冷卻、脫冒、脫錠，按有關(guān)規(guī)定熱送鍛造加熱爐或熱處理爐。
[0074] (四）.需要說明的幾個問題
[0075] 1.多個滑動水口包和特殊導(dǎo)流管間斷性真空澆注大鋼錠的質(zhì)量有無問題？
[0076] 申請人:認為間斷性真空澆注時對大鋼錠的質(zhì)量沒有影響，以第二個鋼包真空澆注 為例，具體分析如下：
[0077] ①.第二個包吊到真空蓋（7)上方，借用定位器（11)快速使上、下法蘭A(2)對中 坐下所需時間約60-90秒；
[0078] ②.開小真空閥（14)對小真空室（9)內(nèi)抽成真空到67Pa，所需時間約20-30秒；
[0079] ③.用換位器（10)升起旋走小真空蓋（8)和旋來上導(dǎo)流管（4)并落到下導(dǎo)流管 (5)上，所需時間約10-20秒，打開水口（3)開始真空澆注；此過程小真空蓋（9)經(jīng)過下導(dǎo) 流管（5)上方高溫區(qū)時間不超過5秒?10秒。（高溫區(qū)指下導(dǎo)流管（5)內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流管磚內(nèi) 徑區(qū)域）
[0080] ④.真空澆注時間設(shè)定為：130噸LF精煉后滑動水口鋼包40分鐘；
[0081] ⑤.澆完后用換位器（10)升起旋走上導(dǎo)流管（5)和旋來小真空蓋（8)，約用時 10?20秒，壓緊在下導(dǎo)流管（5)上約時間約20秒；總時間為30?40秒；此過程小真空室 蓋（9)經(jīng)過下導(dǎo)流管（5)上方高溫區(qū)時間不超過5?10秒。
[0082] ⑥.開N2氣閥向小真空室（9)內(nèi)通入定量的N2氣，所需時間約5秒，自動關(guān)上；
[0083] ⑦.再開破真空閥（16)使小真空室（9)內(nèi)吸入大氣到一個大氣壓時，所需時間約 10-25秒，自動關(guān)上；
[0084] ⑧.用天車吊走空包，所需時間約25秒；（因為在通入N2氣時，鑄錠天車主鉤即可 對準鋼包耳軸中心）；
[0085] 合計每個鋼包從坐包到吊走空包，總時間約為：
[0086] 60-90 秒 +20-30 秒 +10-20 秒 +40 分 +10-20 秒 +20 秒 +5 秒 +10-25 秒 +25 秒= 42分55秒?43分55秒
[0087] 其中間斷澆注時間約175秒?235秒=2. 92分?3. 92分
[0088] 在2. 92-3. 92分鐘內(nèi)真空室（13)內(nèi)大鋼錠模內(nèi)鋼水在模壁開始形成新的凝固層， 其厚度根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗公式（注2) δ =k VT",式中6-生成凝固層厚度（公分）；T-自結(jié)晶 開始到測定的時間.（分）；k-凝固系數(shù)；根據(jù)鑄坯的斷面形狀及冷卻強度的不同，k值在 2. 6-2. 9范圍內(nèi)。因為多包澆注的最大鋼錠可達700噸，斷面最大尺寸約3米，冷卻強度遠 小于連鑄坯和軋制用的十幾噸小鋼錠，因此k值只能按2. 6計算（也可能更低），T按2. 92 分和3. 92分計算：
[0089]

【權(quán)利要求】
1.權(quán)利要求1 :多個滑動水口包和特殊導(dǎo)流管間斷性真空澆注大鋼錠的設(shè)備 與最接近的現(xiàn)有真空鑄錠技術(shù)共有的必要技術(shù)特征是：多包鋼水通過真空蓋上導(dǎo)流管 對真空室內(nèi)大鋼錠模進行真空澆注； 其特征是： a. 用盛有精煉后鋼水的滑動水口鋼包（1)取代塞桿式中間包，能坐在真空蓋（7)上，直 接進行真空澆注； 鋼包（1)通過加高了的上法蘭A (2)和真空蓋（7)上加高了的下法蘭A (2)及密封圈所 圍成的，可抽成真空的空間-小真空室（9); 鋼包殼底上法蘭A(2)內(nèi)安裝有真空條件下使用的帶吹A(chǔ)r透氣塞的滑動水口（3)及其 開閉機構(gòu)，液壓缸及水冷防熱裝置，其液壓、Ar氣、和冷卻水等管線伸出上法蘭A (2)外通過 快速接頭接上源頭； b. 真空蓋（7)上部下法蘭A (2)內(nèi)裝有上導(dǎo)流管（4)和小真空蓋（8)，其間設(shè)有水冷聯(lián) 接梁，在其中心處設(shè)有帶水冷殼的液壓換位器（10)將它們聯(lián)接在一起，能升降和180°往 返旋轉(zhuǎn)，能分別和真空室（13)同中心線布置的下導(dǎo)流管（5)對正，上導(dǎo)流管（4)對正下導(dǎo) 流管（5)后落下即可，小真空蓋（8)落到下導(dǎo)流管（5)上后還要加壓壓緊密封圈才行，小真 空蓋（8)外側(cè)設(shè)有多支氣動能升降和伸縮的弧形防熱板，用于保護密封圈不被烤壞，上導(dǎo) 流管（4)外側(cè)設(shè)有吹A(chǔ)r清掃下導(dǎo)流管（5)上表面的噴咀，上導(dǎo)流管（4)由上水冷環(huán)A和耐 熱鋼筒狀外殼及耐火材料構(gòu)成，小真空蓋（8)由上水冷環(huán)B及其水冷件構(gòu)成，下導(dǎo)流管（5) 由中水冷環(huán)及耐熱鋼筒狀外殼和耐火磚及絕熱材料構(gòu)成，真空蓋上安裝孔上部焊接有下水 冷環(huán)（6)和密封圈，下導(dǎo)流管（5)的耐熱鋼筒狀外殼和下水冷環(huán)（6)間留有空隙，便于安裝 和更換； c. 下法蘭A (2)下部外側(cè)面裝有： 小真空閥（14)及連接小真空室（9)和真空蓋（7)內(nèi)部的管線，打開時用于對小真空室 (9)內(nèi)抽真空，達到67Pa時，自動關(guān)上； N2氣閥（15)及連接小真空室（9)和隊氣源的管線，打開時用于對小真空室（9)內(nèi)通 入定量的N2氣后，自動關(guān)上； 破真空閥（16)及連接小真空室（9)管線，打開時自動吸入大氣，達到一個大壓時，自動 關(guān)上；用于對小真空室（9)單獨破真空或和真空室（13)內(nèi)一起破真空用； d. 由于滑動水口鋼包和鋼水總重比現(xiàn)有技術(shù)中塞桿式中間包盛鋼水后總重大了約一 倍以上，因此，真空蓋（7)、真空室（13)和真空蓋車需加固； e. 真空室（13)內(nèi)真空澆注用大鋼錠模、保溫冒、錠模底盤等均不變。
【文檔編號】B22D41/42GK104084546SQ201410359807
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】冬日耀, 冬燕 申請人:冬日耀, 冬燕