專利名稱：空心鋼錠的澆鑄模及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心鋼錠的生產(chǎn)方法，尤其是適合于生產(chǎn)大口徑、厚壁、高合金無(wú)縫鋼 管的鋼錠的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前無(wú)縫鋼管生產(chǎn)所采用的坯料主要有連鑄坯、鋼錠、鍛坯等，在無(wú)縫鋼管的軋制設(shè)備 中都需要設(shè)置穿孔機(jī)，對(duì)鋼坯進(jìn)行穿孔。但受鋼管材料的限制，有一些鋼種如低中碳鉻鉬鋼 、高合金鋼、中碳硅錳鋼等，用實(shí)心鋼坯直接穿孔，在穿孔過(guò)程中容易產(chǎn)生內(nèi)裂、內(nèi)折缺陷 。為此，用空心鋼錠直接軋管或穿孔后軋管，在鋼管生產(chǎn)中是以后的發(fā)展趨勢(shì)和追求的目標(biāo) ，但用作軋管的空心鋼錠質(zhì)量要求非常高，既要保證軋管的高質(zhì)量要求，又要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生 產(chǎn)，其難度非常大。
現(xiàn)有的空心鋼錠澆鑄方法主要有離心澆鑄和模鑄兩種。離心澆鑄的生產(chǎn)效率低，設(shè)備復(fù) 雜，制造成本高。采用較多的是模鑄生產(chǎn)方法，而該生產(chǎn)方法生產(chǎn)空心鋼錠時(shí)需要設(shè)置內(nèi)模 ，使鋼錠形成中空結(jié)構(gòu)。內(nèi)模由耐火材料制成，要求具有較高的耐火度、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率 和蓄熱系數(shù)，熱膨脹系數(shù)低而且膨脹均勻，與金屬氧化物的反應(yīng)能力低。內(nèi)模在低溫時(shí)有高 的強(qiáng)度，便于運(yùn)輸和安裝；在高溫時(shí)強(qiáng)度顯著降低，在持續(xù)高溫作用下甚至高溫強(qiáng)度為零。 同時(shí)耐火材料又能抵御鋼水在澆鑄和凝固過(guò)程的靜壓力，使耐火材料不破碎，避免增加鋼水 外來(lái)大型夾雜；耐火材料與鋼水相互不浸潤(rùn)，避免增加鋼水的夾雜物含量。如日本川崎制鐵 株式會(huì)社的JP1218737發(fā)明公開(kāi)的一種空心鋼錠的生產(chǎn)方法，將一種液態(tài)溶劑涂敷在芯子上 ，采用下鑄法澆鑄，金屬凝固后，芯子容易從凝固的錠中拔出。但采用該方法的涂敷過(guò)程復(fù) 雜，而且也沒(méi)有有效解決芯子在鋼錠的澆鑄過(guò)程中破碎融入鋼錠中產(chǎn)生夾渣等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能防止內(nèi)模破碎造成鋼錠夾渣且澆鑄完畢易于脫 除的鋼錠模及其空心鋼錠的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為空心鋼錠的澆鑄模，包括有湯道磚的底板， 安裝在底板上的鋼錠模和內(nèi)模，內(nèi)模的中部為鋼構(gòu)件，在鋼構(gòu)件外涂敷有耐火材料層，在耐 火材料層外涂抹涂料層。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述的鋼構(gòu)件為鋼管，在所述的鋼管上開(kāi)設(shè)有至少一個(gè)徑向通氣孔。所述徑向通氣孔的孔徑為5 20mm，徑向通氣孔的數(shù)量按照鋼構(gòu)件外壁面積開(kāi)設(shè)至少40個(gè)/ nf。
作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，在耐火材料層上開(kāi)有軸向通氣孔。
所述耐火材料層的厚度為15 55 mm，其組分按重量百分比包括耐火材料95 98%;呋 喃樹脂O. 5 3.0%;呋喃樹脂固化劑O. 12 2.0%，其中所述的耐火材料為莫來(lái)石、鉻精礦砂 、鎂橄欖石砂或石英砂中的至少一種，粒度小于25mm。
所述的涂料層的厚度為0.2 1.5mm，涂料為鎂鉻涂料、鋯石英粉、棕剛玉或鎂砂粉。
本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)空心鋼錠的方法，其步驟包括澆鑄、凝固、脫模、清整，其 特征在于，澆鑄鋼水的過(guò)熱度為30 5(TC。
鋼水凝固后，內(nèi)模、鋼錠和外模一起冷卻，除熱送退火的高合金鋼外，在鋼錠溫度低于 40(TC時(shí)脫外模和內(nèi)模，需要熱送退火的高合金鋼，鋼錠溫度在580 65(TC時(shí)，脫外模和內(nèi) 模。
鋼錠錠身澆鑄線速度為100 170mm/min，帽部填充線速度為40 80mm/min。 采用本發(fā)明生產(chǎn)的空心鋼錠，質(zhì)量好，鋼錠內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生夾渣、裂紋等缺陷。


圖l為本發(fā)明的空心鋼錠的澆鑄模結(jié)構(gòu)示意圖2為內(nèi)模的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)記說(shuō)明l一中注管，2—內(nèi)模，3 —鋼錠模，4一鋼水上升口， 5 —底板，6 —絕熱 板，7 —湯道磚，8 —鋼構(gòu)件，9一耐火材料層，10 —涂料層，ll一徑向通氣孔，12-軸向通氣 孔。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的空心鋼錠澆鑄模包括有湯道磚7的底板5，安裝在底板5上的鋼錠模3和內(nèi)模2， 湯道磚7與中注管1的澆鑄口連通。如圖2所示，內(nèi)模2的中部為鋼構(gòu)件8，在鋼構(gòu)件8外涂敷有 耐火材料層9，在耐火材料層9外還涂敷涂料層10。
鋼構(gòu)件8對(duì)內(nèi)模2起到增加強(qiáng)度的作用，耐火材料層9起到吸熱、形成鋼錠內(nèi)孔的作用， 涂料層10起到內(nèi)模表面光滑和防止鋼水與耐火材料層9浸潤(rùn)的作用。
耐火材料層9為了滿足較高的耐火度、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和蓄熱系數(shù)，熱膨脹系數(shù)低而 且膨脹均勻，與金屬氧化物反應(yīng)能力低的要求，耐火材料層9的厚度為15 55mm，其組分按 重量百分比包括耐火材料95 98%、呋喃樹脂O. 5 3%、呋喃樹脂固化劑O. 12 2. 0%。耐火 材料可用莫來(lái)石、鉻精礦砂、鎂橄欖石砂或石英砂等，粒度小于25mm。涂料層10可用鎂鉻涂
料、鋯石英粉、棕剛玉、鎂砂粉。
如圖2所示，為了使耐火材料層9牢固的涂敷在鋼構(gòu)件8上，鋼構(gòu)件8采用鋼管制成。由于 在澆鑄過(guò)程中，耐火材料因?yàn)槭軣嵝枰欧牌渲械臍怏w，在鋼管上開(kāi)有至少一個(gè)徑向通氣孔 11，通過(guò)鋼管內(nèi)腔向外排氣。也可以在耐火材料層9上設(shè)置軸向通氣孔12，向上部排氣。作 為優(yōu)選的方式，徑向通氣孔ll為在鋼構(gòu)件上設(shè)置孔徑為5 20mm的通孔，徑向通氣孔ll的數(shù) 量按照鋼構(gòu)件外壁面積開(kāi)設(shè)至少40個(gè)/nf，以不影響鋼構(gòu)件和內(nèi)模的強(qiáng)度為限。
將內(nèi)模2安裝在底板5上，內(nèi)模的外形結(jié)構(gòu)可以為多種形式，普通為圓柱形，或制作成便 于脫模的圓錐形，還可以為了便于內(nèi)模2安裝，將內(nèi)模2制作成圓柱和底座圓臺(tái)組裝形式或圓 柱和底座圓臺(tái)整體形式。
為了保證鋼水在進(jìn)入澆鑄模的內(nèi)腔后，流動(dòng)均勻，在澆鑄模內(nèi)腔的底板位置設(shè)置有相對(duì) 與澆鑄模軸心對(duì)稱的兩個(gè)湯道磚鋼水上升口4。
如圖1所示，為了提高澆鑄的效率，在每個(gè)底板1上安裝有2 6個(gè)鋼錠模3和內(nèi)模2，并將 中注管1安裝在底板5的中部位置。鋼水通過(guò)中注管l的澆鑄口注入后，再經(jīng)底板5上的湯道磚 7流入各個(gè)澆鑄模中進(jìn)行澆鑄。
本發(fā)明的空心鋼錠的澆鑄步驟包括澆鑄、凝固、脫模、清整，得到空心鋼錠。
為了保證空心鋼錠的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量，根據(jù)不同的鋼種，澆鑄鋼水的過(guò)熱度為30 5CTC。鋼水凝固后，內(nèi)模、鋼錠和外模一起冷卻，鋼錠溫度低于40(TC時(shí)，脫外模和內(nèi)模。 需要熱送退火的高合金鋼，鋼錠溫度在580 65(TC時(shí)，脫外模和內(nèi)模。
為了減少空心鋼錠的內(nèi)部裂紋、縮孔，澆鑄錠身線速度控制在100 170mm/min，帽部填 充線速度控制在40 80mm/min，同時(shí)在澆鑄模內(nèi)腔的上部設(shè)置有絕熱板6。
實(shí)施例l
空心鋼錠澆鑄模包括有湯道磚7的底板5，安裝在底板5上的鋼錠模3和內(nèi)模2，湯道磚7與 中注管l的澆鑄口連通。在底板5上設(shè)置有四個(gè)組合的鋼錠模3和內(nèi)模2，可以同時(shí)澆鑄四個(gè)鋼 錠。鋼錠模3的內(nèi)徑為780mm，內(nèi)模的外徑為200mm。
內(nèi)模2的中部為鋼管作為鋼構(gòu)件8，鋼管的內(nèi)徑150 mm。在鋼構(gòu)件8外涂敷有50 mm的耐火 材料層9，耐火材料層9的組分為鉻精礦砂96%、呋喃樹脂2.8%、呋喃樹脂固化劑1.2%。在耐 火材料層9外涂覆有l(wèi)mm的棕剛玉涂料層10。
在鋼構(gòu)件8的內(nèi)壁軸向間隔25mm，同一橫截面上均勻分布6個(gè)12mm的徑向通氣孔11 。
澆鑄鋼種為20G高溫碳素鋼空心鋼錠，澆鑄步驟包括澆鑄、凝固、脫模、清整，得到 空心鋼錠。
澆鑄時(shí)，鋼水溫度為1562。C，采用下注法從底板5上的鋼水上升口4注入鋼錠模，鋼錠身 的澆鑄線速度為150 160mm/min，帽部填充線速度為70 80mm/min。
鋼水凝固后，內(nèi)模、鋼錠和外模一起冷卻，鋼錠溫度在370 40(TC時(shí)，脫外模和內(nèi)模。
實(shí)施例2
空心鋼錠澆鑄模包括有湯道磚7的底板5，安裝在底板5上的鋼錠模3和內(nèi)模2，湯道磚7與 中注管l的澆鑄口連通。在底板5上設(shè)置有六個(gè)組合的鋼錠模3和內(nèi)模2，可以同時(shí)澆鑄六個(gè)鋼 錠。鋼錠模3的內(nèi)徑為570mm，內(nèi)模的外徑為150mm。
內(nèi)模2的中部為鋼管作為鋼構(gòu)件8，鋼管的內(nèi)徑80 mm。在鋼構(gòu)件8外涂敷有40 mm的耐火 材料層9，耐火材料層9的組分為莫來(lái)石96. 5%、呋喃樹脂1.5%、呋喃樹脂固化劑2%。在耐火 材料層9外涂覆有0. 45mm的鋯石英涂料層10。
在鋼構(gòu)件8的內(nèi)壁軸向間隔20mm，同一橫截面上均勻分布4個(gè)6mm的徑向通氣孔11。
澆鑄鋼種為lCr5Mo耐熱鋼空心鋼錠，澆鑄步驟包括澆鑄、凝固、脫模、清整，得到空 心鋼錠。
澆鑄時(shí)，鋼水溫度為1563。C，采用下注法從底板5上的鋼水上升口4注入鋼錠模，鋼錠身 的澆鑄線速度為110 140mm/min，帽部填充線速度為40 60mm/min。
鋼水凝固后，內(nèi)模、鋼錠和外模一起冷卻，鋼錠溫度620 64(TC時(shí)，脫外模和內(nèi)模，然 后進(jìn)行退火處理。
實(shí)施例3
空心鋼錠澆鑄模包括有湯道磚7的底板5，安裝在底板5上的鋼錠模3和內(nèi)模2，湯道磚7與 中注管l的澆鑄口連通。在底板5上設(shè)置有六個(gè)組合的鋼錠模3和內(nèi)模2，可以同時(shí)澆鑄六個(gè)鋼 錠。鋼錠模3的內(nèi)徑為800mm，內(nèi)模的外徑為220mm。
內(nèi)模2的中部為鋼管作為鋼構(gòu)件8，鋼管的內(nèi)徑150 mm。在鋼構(gòu)件8外涂敷有25 mm的耐火 材料層9，耐火材料層9的組分為石英砂97%、呋喃樹脂1.8%、呋喃樹脂固化劑1.2%。在耐火 材料層9外涂覆有1. 5mm的鎂鉻涂料層10。
在鋼構(gòu)件8的內(nèi)壁軸向間隔30mm，同一橫截面上均勻分布6個(gè)15mm的徑向通氣孔11，同 時(shí)如圖2所示在耐火材料層9上開(kāi)設(shè)有2個(gè)直徑為15mm的軸向通氣孔12 。
澆鑄鋼種為27SiMn合金結(jié)構(gòu)鋼空心鋼錠，澆鑄步驟包括澆鑄、凝固、脫模、清整，得 到空心鋼錠。
澆鑄時(shí)，鋼水溫度為1548。C，采用下注法從底板5上的鋼水上升口4注入鋼錠模，鋼錠身 的澆鑄線速度為100 135mm/min，帽部填充線速度為40 55mm/min。鋼水凝固后，內(nèi)模、鋼錠和外模一起冷卻，鋼錠溫度在300 35(TC時(shí)，脫外模和內(nèi)模。
權(quán)利要求
1.空心鋼錠的澆鑄模，包括有湯道磚的底板，安裝在底板上的鋼錠模和內(nèi)模，其特征在于，內(nèi)模(2)的中部為鋼構(gòu)件(8)，在鋼構(gòu)件(8)外涂敷有耐火材料層(9)，在耐火材料層(9)外涂抹涂料層(10)。
11如權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)空心鋼錠的方法，其特征在于，鋼錠錠 身澆鑄線速度為100 170mm/min，帽部填充線速度為40 80mm/min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種空心鋼錠的澆鑄模及其生產(chǎn)方法，尤其是適合于生產(chǎn)大口徑、厚壁、高合金無(wú)縫鋼管的鋼錠的澆鑄模及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能防止內(nèi)模破碎造成鋼錠夾渣且澆鑄完畢易于脫除的鋼錠模及其空心鋼錠的生產(chǎn)方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為空心鋼錠的澆鑄模，包括有湯道磚的底板，安裝在底板上的鋼錠模和內(nèi)模，內(nèi)模的中部為鋼構(gòu)件，在鋼構(gòu)件外涂敷有耐火材料層，在耐火材料層外涂抹涂料層。本發(fā)明還包括一種生產(chǎn)空心鋼錠的方法。采用本發(fā)明生產(chǎn)的空心鋼錠，質(zhì)量好，鋼錠內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生夾渣、裂紋等缺陷。
文檔編號(hào)B22D7/06GK101195154SQ200710203230
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者劉志軍, 成海濤, 易良剛, 如 晏, 胡茂會(huì), 邊華川 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司