一种大高径比圆形铸坯的制造工装和高效制备方法技术

本发明专利技术涉及轴类用大高径比圆形铸坯(圆锭)制造领域，具体地说是一种大高径比圆形铸坯(圆锭)的制造工装和高效制备方法，解决了铸坯缩孔、疏松、裂纹等质量问题以及制造效率低的问题。该制造工装设有浇注系统、锭模、保温冒口、保温罩、缓冷坑。浇注之前，将锭模、浇注系统、底盘在地坑中装配好，保温冒口进行预热。采用缓慢浇注方式进行浇注，浇注之后采用高温脱模方式进行脱模，利用保温罩对钢锭进行保温；经过保温之后，吊入缓冷坑进行缓冷，或直接热送到热处理工位，加热并准备锻造。本发明专利技术适用于直径以上、高径比大于3的圆形铸坯高效制备，为生产轴类及筒类锻件以及棒材提供了高质量铸坯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轴类用大高径比圆形铸坯(圆锭)制造领域，具体地说是一种大高径比圆形铸坯(圆锭)的制造工装和高效制备方法。
技术介绍
市场上需要大量坯料用来做轴类件、筒类件以及棒材，一般采用常规上大下小的圆形钢锭用来作为这些锻件产品的坯料，由于常规钢锭的高径比一般低于3，其锻后利用率在65?75%之间。为了提高产品的市场竞争力，钢锭的生产企业不断地通过技术改进来提高钢锭的利用率及其内部质量。 目前，如果将常规钢锭的高径比提高到3以上(大高径比)，钢锭的心部将会出现严重的缩孔疏松，往往会导致产品锻后不能满足探伤要求，严重影响产品生产。为了克服大高径比圆坯心部缺陷问题，有的企业采用电渣重熔方式制造这种圆坯，事实证明这种生产方式不但生产效率较低，而且生产成本也高，产品不具市场竞争力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大高径比圆形铸坯(圆锭)的制造工装和高效制备方法，以增加钢锭的利用率，提高产品的市场竞争力。 本专利技术的技术方案是: 一种大高径比圆形铸坯的制造工装，该制造工装设有浇注系统、上底盘、下底盘、锭模、保温冒口、保温罩、缓冷坑以及测温设备，具体结构如下: 按照圆坯的高度，选取地坑，上底盘和下底盘上下水平放置在地坑内，在下底盘、上底盘上砌筑耐火砖形成的浇注系统，浇注系统采用底注式平稳充型浇注系统，采用成形中注管砖砌成；上底盘、中注管底座均装配在底盘上，上底盘位于中注管底座的外围，底盘采用厚度为200?400mm的厚底盘，中注管底座上设置中注管，形成直浇道；锭模安装在上底盘上，锭模大口向下、小口向上，锭模上下壁厚一致；锭模的内腔与上底盘中的内浇道相连通，每个锭模采用单独一个内浇道；下底盘表面的横浇道与上底盘中的内浇道相连通，横浇道采用等直径结构，横浇道尾端设置集渣包；冒口装配在锭模上，冒口采用保温冒口 ；上述结构，形成圆坯浇注模具；整套圆坯浇注模具中，锭模、中注管、冒口、下底盘、上底盘均在地坑中装配，且浇注过程和保温过程也在地坑中完成；在铸坯打箱之后，将保温罩罩在圆坯外围，保温罩的下端落在底盘上，并保持密封；经过保温之后的圆坯，置于缓冷坑中缓冷；测温设备全程采用热电偶测温系统，对圆坯浇注后锭模表面温度及脱模后圆坯外表面温度进行监测。 所述的大高径比圆形铸坯的制造工装，浇注系统中，中注管底座和中注管形成的直浇道上大下小，直浇道上口直径0100?130mm,下ΠΚ径050?80mm,中注管砖壁厚30?60mm ;横浇道采用等直径耐火砖管，直径050?80mm ;内浇道垂直向上，在横浇道上直接开出直径050?80mm的内浇道；内浇道上大下小,直径尺寸相差10?15mm。 所述的大高径比圆形铸坯的制造工装，锭模采用上小下大正锥度圆筒形锭模，锭模锥度0.3%?5% ;锭模壁厚100?400mm，锭模采用均匀壁厚，外形与内侧形状一致。 所述的大高径比圆形铸坯的制造工装，保温冒口锥度为I?8 %，高度300?600mm ;冒口采用两层结构，外层冒口箱为铸铁材料，冒口箱内挂保温板，保温板厚度30?60mmo 所述的大高径比圆形铸坯的制造工装，保温罩按由外到内的钢板、硅酸铝棉和钢丝网组成方形框架结构，外层为钢板，中间夹层为硅酸铝棉，内层为用于固定硅酸铝棉的钢丝网。 所述制造工装的大高径比圆形铸坯高效制备方法，首先根据模具高度选取合适浇注坑，进行模具组装，将下底盘固定在地坑中；在下底盘上砌筑耐火砖，横浇道的尾部耐火砖用带有集渣包的耐火砖；将上底盘、中注管固定在下底盘上，并在中注管底盘上安装中注管砖形成中注管；在上底盘上安装锭模，锭模大口向下、小口向上；同时，对冒口进行预热，并将预热后的冒口组装到锭模上；其次进行浇注，浇注过程中，采用氩气保护浇注，减少钢液氧化；同时，采用缓慢浇注方式进行浇注，减轻金属液喷溅；铸坯凝固后，在高温状态下进行打箱，先后将冒口和锭模从圆坯上部脱出，用保温罩将圆坯罩上，经保温后，利用运输台车将圆坯运送到缓冷坑处进行缓冷，最后放入热处理炉中进行退火处理。 所述的大高径比圆形铸坯高效制备方法，采用保温冒口对圆坯进行顶部补缩，保温冒口采用内层挂保温板方式制造，内层保温板为轻质保温材料；冒口进行预热，预热温度不低于200°C。 所述的大高径比圆形铸坯高效制备方法，锭模采用上小下大形式，上口直径比下口直径小50?200mm ;浇注之前，对锭模进行清理，去除表面铁锈，而后将锭模预热至60°C以上；随之对锭模内腔刷涂料，涂料层厚度为0.2?5mm。 所述的大高径比圆形铸坯高效制备方法，采用平稳充型浇注系统进行缓慢浇注，浇注速度0.5?5.0t/min，浇注过程中加保温覆盖剂，加入量0.1?2.5kg/t，保温覆盖剂采用筛撒方式加入；直浇口与钢包滑动水口之间采用密封罩进行密封，并在密封罩中充入氩气进行保护。 所述的大高径比圆形铸坯高效制备方法，当浇注完成后，铸坯外表面凝固层厚度达到20?300mm时，进行高温打箱；用吊车吊走锭模，用保温罩将红热铸坯罩上，使圆坯在原位置上保温，保温罩保温过程中使圆坯表面温度维持在800?1200°C范围内，保温3?15h后，利用运输台车将圆坯运到缓冷坑处进行缓冷；缓冷至200°C以下之后，圆坯进入热处理炉进行退火处理。 本专利技术的优点及有益效果是: 1.本专利技术工艺设计合理，缩短了铸件的生产周期，提高了生产率。利用全新的钢锭模设计方法，采用了高温打箱工艺，使圆坯快速成形，生产效率高。 2.本专利技术采用了专用平稳充型浇注系统，设计了特殊的直浇道、横浇道、内浇道，使浇注过程中钢液充型平稳，减少了二次氧化夹杂和卷气等缺陷，提高了圆坯质量。 3.采用了合理的保温措施，充分发挥了圆坯的自补缩能力，使金属在保温过程中完成了从外向内的自补缩，克服了板坯裂纹、疏松等缺陷；采用合理的热处理工艺，使圆坯组织均匀化，提高圆坯使用性能。 4.本专利技术适用于高利用率轴类、筒类锻件及棒材的制造，利用本专利技术生产的坯料，可以显著提高利用率，极大地降低成本，用这种方法进行轴类、筒类锻件及棒材大量生产，很容易得到用户认可，由于市场潜力巨大，将给企业带来巨大经济效益。 5.本专利技术制造工装设有浇注系统、锭模、保温冒口、保温罩、缓冷坑等，浇注之前将锭模、浇注系统、底盘在地坑中装配好，保温冒口进行预热。采用缓慢浇注方式进行浇注，浇注之后采用高温脱模方式进行脱模，利用保温罩对钢锭进行保温。经过保温之后，吊入缓冷坑进行缓冷，或直接热送到热处理工位，加热并准备锻造。从而，在满足钢锭心部质量前提下，使钢锭的锻后利用率提高到85%以上，适用于重量为2?50吨、直径200mm以上、高径比大于3的柱形铸坯高效生产，为生产轴类及筒类锻件以及棒材提供了高质量铸坯，解决了铸坯缩孔、疏松、裂纹等质量问题以及制造效率低的问题。 【附图说明】 图l(a)_(b)为圆坯制造工装示意图；其中，图1(a)为浇注前，图1 (b)为浇注后。图中，1-下底盘，2-上底盘，3-中注管底座，4-锭模，5-中注管，6-冒口，7-圆坯，8-保温罩，13-内浇道，14-横浇道。 图2(a)_(b)为保温罩结构图；其中，图2(a)为主视图，图2(b)为俯视图。图中，9-吊耳，10-钢板，11-娃酸招棉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大高径比圆形铸坯的制造工装，其特征在于：该制造工装设有浇注系统、上底盘、下底盘、锭模、保温冒口、保温罩、缓冷坑以及测温设备，具体结构如下：按照圆坯的高度，选取地坑，上底盘和下底盘上下水平放置在地坑内，在下底盘、上底盘上砌筑耐火砖形成的浇注系统，浇注系统采用底注式平稳充型浇注系统，采用成形中注管砖砌成；上底盘、中注管底座均装配在底盘上，上底盘位于中注管底座的外围，底盘采用厚度为200～400mm的厚底盘，中注管底座上设置中注管，形成直浇道；锭模安装在上底盘上，锭模大口向下、小口向上，锭模上下壁厚一致；锭模的内腔与上底盘中的内浇道相连通，每个锭模采用单独一个内浇道；下底盘表面的横浇道与上底盘中的内浇道相连通，横浇道采用等直径结构，横浇道尾端设置集渣包；冒口装配在锭模上，冒口采用保温冒口；上述结构，形成圆坯浇注模具；整套圆坯浇注模具中，锭模、中注管、冒口、下底盘、上底盘均在地坑中装配，且浇注过程和保温过程也在地坑中完成；在铸坯打箱之后，将保温罩罩在圆坯外围，保温罩的下端落在底盘上，并保持密封；经过保温之后的圆坯，置于缓冷坑中缓冷；测温设备全程采用热电偶测温系统，对圆坯浇注后锭模表面温度及脱模后圆坯外表面温度进行监测。...

【技术特征摘要】
1.一种大高径比圆形铸坯的制造工装，其特征在于:该制造工装设有浇注系统、上底盘、下底盘、锭模、保温冒口、保温罩、缓冷坑以及测温设备，具体结构如下: 按照圆坯的高度，选取地坑，上底盘和下底盘上下水平放置在地坑内，在下底盘、上底盘上砌筑耐火砖形成的浇注系统，浇注系统采用底注式平稳充型浇注系统，采用成形中注管砖砌成；上底盘、中注管底座均装配在底盘上，上底盘位于中注管底座的外围，底盘采用厚度为200~400mm的厚底盘，中注管底座上设置中注管，形成直浇道；锭模安装在上底盘上，锭模大口向下、小口向上，锭模上下壁厚一致；锭模的内腔与上底盘中的内浇道相连通，每个锭模采用单独一个内浇道；下底盘表面的横浇道与上底盘中的内浇道相连通，横浇道采用等直径结构，横浇道尾端设置集渣包；冒口装配在锭模上，冒口采用保温冒口 ；上述结构，形成圆坯浇注模具；整套圆坯浇注模具中，锭模、中注管、冒口、下底盘、上底盘均在地坑中装配，且浇注过程和保温过程也在地坑中完成；在铸坯打箱之后，将保温罩罩在圆坯外围，保温罩的下端落在底盘上，并保持密封；经过保温之后的圆坯，置于缓冷坑中缓冷；测温设备全程采用热电偶测温系统，对圆坯浇注后锭模表面温度及脱模后圆坯外表面温度进行监测。2.按照权利要求1所述的大高径比圆形铸坯的制造工装，其特征在于:浇注系统中，中注管底座和中注管形成的直浇道上大下小，直浇道上口直径0100~130mm, Kl I直径050~80mm，中注管砖壁厚30~60mm ;横烧道采用等直径耐火砖管,直径050~80mm ；内浇道垂直向上，在横浇道上直接开出直径050~80mm的内浇道；内浇道上大下小，直径尺寸相差10~15_。3.按照权利要求 1所述的大高径比圆形铸坯的制造工装，其特征在于:锭模采用上小下大正锥度圆筒形锭模，锭模锥度0.3 %~5%;锭模壁厚100~400mm，锭模采用均匀壁厚，外形与内侧形状一致。4.按照权利要求1所述的大高径比圆形铸坯的制造工装，其特征在于:保温冒口锥度为I~8%，高度300~600mm ;冒口采用两层结构，外层冒口箱为铸铁材料，冒口箱内挂保温板，保温板厚度30~60mm。5.按照权利要求1所述的大高径比圆形铸坯的制造工装，其特征在于:保温罩按由...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，栾义坤，傅排先，夏立军，李殿中，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21