專利名稱：鋼錠定向凝固裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼錠定向凝固裝置，特別是適用于鋼錠高徑比小于1的鋼錠生產(chǎn)。
目前工業(yè)上應(yīng)用的鋼錠模在使用過程中、所澆注的鋼錠在自然凝固過程中，由于鋼錠模的模座、模身、冒口部等均由相同的金屬材料(如鑄鐵)制成，其熱傳導(dǎo)系數(shù)是一致的，即在鋼水澆注后的凝固過程中鋼錠內(nèi)部的枝晶生長(zhǎng)是無序的，存在著無法避免的偏析和疏松，由此導(dǎo)致鋼錠的余量選擇較大、鋼錠模的尺寸(高度H、直徑D)較大，浪費(fèi)材料及能源。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的任務(wù)是要提供一種尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊、能提高鋼錠內(nèi)部質(zhì)量的定向凝固裝置。
本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的本裝置由保溫罩、模身、冷凝件組成。即在傳統(tǒng)鋼錠模的內(nèi)側(cè)增加保溫層起絕熱作用，置于模身頂部的保溫罩用于補(bǔ)償其冒口的作用，置于模身底部的冷凝件起熱傳導(dǎo)作用。冷凝件中央圓心部位具鋼液通道并與中注管通道相連。由于模頂和模身采用發(fā)熱保溫材料并從模底獲得充分的熱散失，使鋼錠的結(jié)晶方向垂直向上。即鋼錠底部溫度低、頂部(保溫罩端)溫度高，使內(nèi)部枝晶沿鋼錠軸向向上生長(zhǎng)、消除或減少鋼錠內(nèi)部的A型偏析和宏觀偏析，提高鋼錠本體的均勻性。由于鋼錠枝晶的生長(zhǎng)對(duì)有害成分及雜質(zhì)向上起了一個(gè)推移和排斥作用，它們將隨凝固的進(jìn)行被平穩(wěn)地，均勻地推向鋼錠頂面，可通過后步工序加工予以清除，故能使鋼錠內(nèi)部質(zhì)量得以提高。冷凝件可以是冷凝板(鋼板)，板與錠重量比以在1－2之間為好。冷凝件還可以采用冷凝器，冷凝器由外殼，隔板組成，冷凝器中心具有鋼液通道，以通過鋼液。內(nèi)部具有封閉環(huán)形腔，其環(huán)形腔內(nèi)部的頂部和底面(上、下)分別均勻間隔裝有隔板。在外殼圓周面上分別開具有冷卻液輸入孔和輸出孔，兩孔間的夾角為90－180度。在鋼錠澆注凝固過程中，控制冷卻液的流量大小即可實(shí)現(xiàn)鋼錠內(nèi)部枝晶的定向凝固。另外從后步工序考慮，將鋼錠高徑比(H／D)定在小于1的范圍內(nèi)，即鍛比小于3，使鋼錠模的尺寸大為縮小。
本裝置經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，鋼錠解剖對(duì)比試驗(yàn)及應(yīng)用效果(在平爐、大小電爐、鋼包精煉爐)試驗(yàn)，結(jié)果表明各種理化性能與設(shè)備的選擇無關(guān)，可在任何冶煉設(shè)備上應(yīng)用。由于定向凝固的自然精煉作用，使鋼錠內(nèi)部夾雜物和宏觀偏析被推至鋼錠上面，并可通過后步工序加工予以清除，另外由于定向凝固的單一方向性和足夠的溫度梯度(△T＞500℃)，使模內(nèi)鋼水的對(duì)流趨熱減弱，于是與對(duì)流有關(guān)的A型偏析得到限制，也使殘余在本體中的夾雜物得以細(xì)化(其鍛件晶粒度在6－7級(jí))和均勻化，所以使其鍛件和各種性能得到提高。試驗(yàn)結(jié)構(gòu)還表明在提高質(zhì)量的前提下，提高鋼錠利用率30％(即減少30％的鋼水消耗)，節(jié)約能源20％，節(jié)約工時(shí)50％。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳述。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是
圖1中的冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖。
1冷凝板2模身3保溫層4保溫罩5鋼液通道6冷凝器7外殼8隔板9冷卻液輸入孔10冷卻液輸出孔11保溫劑參照
圖1，本實(shí)用新型由保溫罩4，模身2和冷凝板1組成。保溫罩4置于模身2頂部，模身2置于冷凝板1上。在模身2內(nèi)壁砌有耐火材料制成(如耐火磚、陶瓷纖維)的絕熱保溫層3。在冷凝板1中央圓心部位開具有鋼液通道5并與中注管通道相連接，以通過煉鋼爐鋼液進(jìn)行定向凝固鋼錠澆注。隨著凝固的進(jìn)行，凝固層的增加，冷凝板1自身的溫度也將升高，這將減小溫度梯度，不利于柱狀組織的發(fā)展?？紤]到定向凝固效果和有利于鍛造操作，故把鋼錠高徑比定在小于1的范圍內(nèi)。還考慮冷凝板1有足夠的傳導(dǎo)能力，在凝固過程中能保證鋼錠的溫度梯度△T＞500℃及減少投資，故在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的冷凝板1與鋼錠的重量比定為1－2之間。由于冷凝板1的導(dǎo)熱作用及模身、模頂?shù)谋卮胧?，使鋼錠底部溫度低，頂部(由鋼板制成的保溫罩4端部)溫度高，使內(nèi)部枝晶沿鋼錠軸面向上生長(zhǎng)。保溫罩4內(nèi)充填有保溫劑11，保溫劑(為碳化稻殼或發(fā)熱劑)浮于鋼液面上，隨著鋼種的不同及鋼錠的大小，可以選擇不同尺寸和重量的冷凝板1。
參照
圖1、圖2、模身2下置的冷凝板1可采用冷凝器6替代。冷凝器6由圓形外殼7及焊接在其上的隔板8組成。在圓形外殼7中心同樣開具有鋼道通道5，并與中注管相連接。在具有環(huán)形封閉腔內(nèi)部的頂部和底面(上、下)分別均勻間隔焊接有隔板8以加速散熱，在外殼7圓周圍面上分別開具有冷卻液輸入孔9和輸出孔10，兩孔間的夾角為90°－180°。在澆注鋼錠凝固過程，控制冷卻液的流量大小即可實(shí)現(xiàn)鋼錠內(nèi)部枝晶的定向凝固，同時(shí)也使鋼錠模的尺寸大為縮小，其使用效果優(yōu)于冷凝板1。
權(quán)利要求1.一種主要由模座、模身組成的鋼錠定向凝固裝置，其特征在于由保溫罩、模身、冷凝件組成，保溫罩置于模身上，內(nèi)壁具有保溫層的模身置于冷凝件上，冷凝件中心部位具有鋼液通道并與中注管通道相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼錠定向凝固裝置，其特征在于冷凝件采用中心具有鋼液通道的冷凝板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的鋼錠定向凝固裝置，其特征在于冷凝件采用冷凝器，冷凝器呈圓形，其中心具有鋼液通道，內(nèi)部具有封閉環(huán)形腔，環(huán)形腔的頂部和底面均勻間隔焊接有隔板，在環(huán)形腔外殼圓周面上還具有冷卻液輸入孔和輸出孔。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種澆鑄用鋼錠定向凝固裝置，特別適合于鋼錠高徑比(H/D)小于1的鋼錠生產(chǎn)。它是由置于模身頂部的保溫罩，模身環(huán)形內(nèi)壁設(shè)置保溫層，橫身底部設(shè)置冷凝件，冷凝件中心開有鋼液通道組成。冷凝件可采用冷凝板，也可采用冷凝器。由于模頂及模身內(nèi)壁采用發(fā)熱保溫材料并從模底獲得充分的熱散失，使鋼錠的結(jié)晶方向垂直向上定向凝固。它具有提高鋼錠利用率30％，節(jié)約能源20％，節(jié)約工時(shí)50％等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22D7/00GK2173671SQ9323896
公開日1994年8月10日 申請(qǐng)日期1993年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月10日
發(fā)明者陳曉慈 申請(qǐng)人:第二重型機(jī)器廠