專利名稱：一種寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及寬厚板軋機(jī)用寬厚板坯制造領(lǐng)域，具體地說是一種寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝。
背景技術(shù)：
寬厚板被廣泛應(yīng)用于我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，在大型艦船、遠(yuǎn)洋平臺(tái)、水電機(jī)組、火電機(jī)組以及長(zhǎng)途管線上，都大量使用寬厚板。我國(guó)近期新建了數(shù)十條寬厚板軋鋼生產(chǎn)線，包括鞍鋼5000mm、5500mm軋機(jī)，寶鋼5000mm軋機(jī)等，新增產(chǎn)能2000多萬噸。通常情況下，寬厚板的應(yīng)用環(huán)境比較惡劣，要求寬厚板具有較高的強(qiáng)度和性能均勻性，而決定寬厚鋼板性能的關(guān)鍵是寬厚板坯。只有寬厚板坯厚度足夠大，寬厚板坯厚度與成品鋼板厚度比達(dá)到5 1，才能使鋼板在軋制過程中，獲得足夠的鍛比，進(jìn)行充分再結(jié)晶， 晶粒得到充分細(xì)化，板坯鑄造缺陷得到愈合，從而保證鋼板性能，滿足探傷要求。目前寬厚板坯的來源主要有連鑄坯、模鑄鋼錠和電渣重熔鋼錠。連鑄方式澆注的連鑄坯最大厚度一般不超過350mm。由于受鍛比的限制，應(yīng)用連鑄坯軋制厚鋼板，一般厚度不超過100mm，否則，鋼板性能就得不到保證。模鑄鋼錠必須經(jīng)過水壓機(jī)開坯，才能得到寬厚板坯，而水壓機(jī)開坯的費(fèi)用在3000元/噸以上，較大幅度增加了厚板的制造成本。電渣重熔鋼錠可以制備高質(zhì)量寬厚板坯，但是，電渣重熔一塊板坯，大約需要30小時(shí)，效率很低， 并且熔煉費(fèi)用高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝，解決了板坯氧化夾雜、縮孔、疏松、裂紋等問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是—種寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝，該制造工裝設(shè)有保溫冒口、動(dòng)模、 水冷內(nèi)套、長(zhǎng)水口、液壓缸、水冷底盤以及提供外力的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如下水冷底盤上的前后左右四面分體設(shè)置動(dòng)模，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模和下部設(shè)置的水冷底盤形成組合式水冷模具；該組合式水冷模具的頂部設(shè)置保溫冒口，長(zhǎng)水口自組合式水冷模具的頂部伸到組合式水冷模具的型腔中，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模內(nèi)側(cè)設(shè)置水冷內(nèi)套，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模外側(cè)設(shè)置液壓缸，前后左右動(dòng)模均由液壓缸支承，液壓缸連接液壓動(dòng)力系統(tǒng)。所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝，動(dòng)模上設(shè)有水冷系統(tǒng)，動(dòng)模的水冷系統(tǒng)設(shè)有動(dòng)模出水管、動(dòng)模支撐背板、動(dòng)模進(jìn)水管、動(dòng)模集水腔、動(dòng)模水冷內(nèi)套、動(dòng)模水冷通道、動(dòng)模行走機(jī)構(gòu)，動(dòng)模支撐背板內(nèi)側(cè)設(shè)置動(dòng)模水冷內(nèi)套，動(dòng)模水冷內(nèi)套的一面與寬厚板坯相對(duì)應(yīng)，動(dòng)模水冷內(nèi)套的另一面通過動(dòng)模水冷通道連至動(dòng)模支撐背板中的動(dòng)模集水腔，動(dòng)模集水腔上連有動(dòng)模出水管和動(dòng)模進(jìn)水管，動(dòng)模支撐背板底部安裝動(dòng)模行走機(jī)構(gòu)。所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝，水冷底盤上設(shè)有水冷系統(tǒng)，水冷底盤的水冷系統(tǒng)設(shè)有底盤進(jìn)水管、底盤水冷內(nèi)套、底盤水冷通道、底盤連接螺栓、底盤出水管、底盤定位銷、底盤支撐底板、底盤集水腔，底盤支撐底板頂部設(shè)置底盤水冷內(nèi)套，底盤支撐底板底部設(shè)置底盤定位銷；底盤水冷內(nèi)套的一面與寬厚板坯相對(duì)應(yīng)，底盤水冷內(nèi)套的另一一面通過底盤水冷通道連至底盤支撐底板中的底盤集水腔，底盤集水腔連有底盤進(jìn)水管、底盤出水管。一種寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造方法，利用外力將所有動(dòng)模組合到水冷底盤上，將保溫冒口安裝在動(dòng)模上部；同時(shí)，將長(zhǎng)水口預(yù)熱，在澆注之前，將長(zhǎng)水口置于型腔中心，等待澆注；澆注過程中，將長(zhǎng)水口與鋼包出鋼口對(duì)接，打開鋼包，鋼水從長(zhǎng)水口進(jìn)入型腔；金屬液在水冷模具中凝固，采用液壓系統(tǒng)提供外力，使板坯在壓力作用下結(jié)晶；凝固結(jié)束后，寬厚板坯在高溫狀態(tài)下進(jìn)行打箱、割冒口；最后，放入熱處理爐中進(jìn)行退火處理。所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造方法，采用雙層保溫冒口對(duì)寬厚板坯進(jìn)行頂部補(bǔ)縮，雙層保溫冒口采用砌筑方式制造，在保溫冒口箱體內(nèi)放置保溫棉，再用輕質(zhì)磚砌筑保溫內(nèi)襯，形成雙層保溫冒口，冒口錐度為5 12%，高徑比為(1.2 1.7) 1;保溫棉厚度10 50mm，保溫內(nèi)襯選擇弧形保溫磚，保溫磚厚度30 180mm，材料為輕質(zhì)高鋁磚；冒口砌筑完成后，進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于650°C。所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造方法，當(dāng)澆注完成后，板坯外表面凝固層厚度達(dá)到20-300mm時(shí)，開始增加液壓缸推力，給板坯左右側(cè)動(dòng)模施加壓力，兩側(cè)動(dòng)模向前推進(jìn)，使動(dòng)模逐漸合緊，作用在板坯側(cè)面上的壓力為50 400噸，并且在凝固過程中， 保持壓力；當(dāng)鋼水全部凝固之后，再逐漸拉開動(dòng)模，使動(dòng)模與板坯之間形成空隙。所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造方法，采用頂注長(zhǎng)水口平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)進(jìn)行澆注，水口長(zhǎng)度為2. 5 3. 5m ；長(zhǎng)水口設(shè)計(jì)成三層形式，其中間層為金屬骨架，內(nèi)層用高鋁磚鑲襯，形成通道，外層用耐火材料石英砂搗制保護(hù)層；制備完成后，整體預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于800°C ；長(zhǎng)水口底部封閉，側(cè)面開水口，使鋼水沿水平方向流出，澆注時(shí)型腔內(nèi)部和長(zhǎng)水口均采用氬氣保護(hù)。所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造方法，澆注之前，先對(duì)組合式水冷模具通入熱水或高溫蒸汽，將組合式水冷模具內(nèi)腔烘干；澆注后，板坯采用強(qiáng)制冷卻方法進(jìn)行冷卻，寬厚板坯的前后左右和下部的五個(gè)方向上使用水冷內(nèi)套，動(dòng)模的水冷通道由下向上， 通過控制水流量，來改變水冷強(qiáng)度，動(dòng)模的窄間隙水冷通道寬度20 80mm，深度3 8mm ； 水冷底盤通過控制水流量，來改變水冷強(qiáng)度，水冷底盤的窄間隙水冷通道寬度20 80mm， 深度3 8mm，增加板坯下部冷卻強(qiáng)度，促使板坯實(shí)現(xiàn)由下而上順序凝固；采用大流速冷卻水工藝，水流速度8 12m/s。所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造方法，板坯不同部位采用差強(qiáng)度冷卻工藝，在板坯的不同部位，采用的冷卻強(qiáng)度不同，其中，中間部位冷卻強(qiáng)度大，邊角冷卻強(qiáng)度 所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造方法采用熱打箱工藝，澆注結(jié)束，板坯完全凝固后10-30min打箱；用氣割方法進(jìn)行熱割冒口溫度不低于300°C，切割后寬厚板坯采用熱送方法進(jìn)入熱處理爐進(jìn)行退火處理；寬厚板坯入爐時(shí)，爐溫與鑄件溫度相一致，溫差不超過10(TC，并且在板坯進(jìn)入熱處理爐后，先進(jìn)行均溫，待溫度完全一致后，再進(jìn)行升[0018]本實(shí)用新型的有益效果是1.本實(shí)用新型工藝設(shè)計(jì)合理，縮短了鑄件的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率，采用了專用平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)，在澆注過程中，型腔采用氬氣保護(hù)，減少了二次氧化夾雜和卷氣等缺陷，提高了板坯質(zhì)量。2.本實(shí)用新型運(yùn)用合理的冷卻工藝，增加了板坯的致密度，消除了裂紋、疏松等缺陷；采用合理的熱處理工藝，使板坯組織均勻化，提高板坯使用性能。3.本實(shí)用新型適用于各種型號(hào)和規(guī)格的寬厚板坯的制造。利用本實(shí)用新型生產(chǎn)的寬厚板坯進(jìn)行寬厚板軋制，可以提高鋼板性能，降低成本，用這種方法進(jìn)行寬厚板的大量生產(chǎn)，很容易得到用戶認(rèn)可，由于市場(chǎng)潛力巨大，一旦被廣泛采用，寬厚板坯將產(chǎn)生幾百億的產(chǎn)值。4、本實(shí)用新型板坯厚度在350 1200mm之間，重量為20 70噸?？傊?，本實(shí)用新型采用自動(dòng)鑄坯機(jī)方式制造寬厚板坯，采用長(zhǎng)水口澆注，并采用氬氣保護(hù)，鋼水氧化少，減少了鋼水中的夾雜物，提高了板坯純凈度；采用雙層保溫冒口，增強(qiáng)了冒口保溫效果，加強(qiáng)了冒口補(bǔ)縮能力；同時(shí)，采用水冷動(dòng)模，增加板坯凝固過程中的壓力， 使板坯與動(dòng)模保持良好接觸，增加了冷卻強(qiáng)度，減少了板坯的縮孔、疏松；采用熱脫模和熱割冒口工藝，降低了板坯應(yīng)力，減少了板坯裂紋缺陷。自動(dòng)鑄坯方式制造寬厚板坯可以高效制備多種規(guī)格的寬厚板坯，為寬厚板坯的制造開辟了一條新的途經(jīng)。

圖1為寬厚板坯制造工裝示意圖。圖中，1-保溫冒口箱體；2-保溫棉；3-保溫內(nèi)襯；4-動(dòng)模；5-水冷內(nèi)套；6-長(zhǎng)水口 ；7-液壓缸；8-水冷底盤。圖2為寬厚板坯動(dòng)模水冷系統(tǒng)示意圖。圖中，41-動(dòng)模出水管；42-動(dòng)模支撐背板； 43-動(dòng)模進(jìn)水管；44-動(dòng)模集水腔；45-動(dòng)模水冷內(nèi)套；46-動(dòng)模水冷通道；47-動(dòng)模行走機(jī)構(gòu)。圖3為寬厚板坯底盤水冷系統(tǒng)示意圖。圖中，81-底盤進(jìn)水管；82-底盤水冷內(nèi)套； 83-底盤水冷通道；84-底盤連接螺栓；85-底盤出水管；86-底盤定位銷；87-底盤支撐底板；88-底盤集水腔。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了整套寬厚板坯制造工裝一一高效鑄坯機(jī)，包括保溫冒口(保溫冒口箱體1、保溫棉2、保溫內(nèi)襯3由外到內(nèi)設(shè)置)、動(dòng)模4、水冷內(nèi)套5、長(zhǎng)水口 6、液壓缸7、水冷底盤8等以及提供外力的液壓動(dòng)力系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)如下水冷底盤8上的前后左右四面分體設(shè)置動(dòng)模4，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模4和下部設(shè)置的水冷底盤8形成組合式水冷模具，該組合式水冷模具的型腔用于寬厚板坯的成形。 該組合式水冷模具的頂部設(shè)置保溫冒口，長(zhǎng)水口 6自組合式水冷模具的頂部伸到組合式水冷模具的型腔中，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模4內(nèi)側(cè)設(shè)置水冷內(nèi)套5，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模4外側(cè)設(shè)置液壓缸7，前后左右動(dòng)模7均由液壓缸7支承，液壓缸7連接液壓動(dòng)力系統(tǒng)。寬厚板坯在由前后左右的水冷動(dòng)模4和下部的水冷底盤8組合式水冷模具組成的型腔內(nèi)凝固。當(dāng)合模時(shí)，液壓缸向前伸，將前后左右4個(gè)動(dòng)模2合拼到位，形成板坯空腔。當(dāng)澆注完成后，根據(jù)凝固狀態(tài)，推動(dòng)左右動(dòng)模向前運(yùn)動(dòng)，使其對(duì)板坯產(chǎn)生壓力，保證板坯在壓力下結(jié)晶。如圖2所示，動(dòng)模的水冷系統(tǒng)主要包括動(dòng)模出水管41、動(dòng)模支撐背板42、動(dòng)模進(jìn)水管43、動(dòng)模集水腔44、動(dòng)模水冷內(nèi)套45、動(dòng)模水冷通道46、動(dòng)模行走機(jī)構(gòu)47等，具體結(jié)構(gòu)如下動(dòng)模支撐背板42內(nèi)側(cè)設(shè)置動(dòng)模水冷內(nèi)套45，動(dòng)模水冷內(nèi)套45的一面與寬厚板坯相對(duì)應(yīng)，動(dòng)模水冷內(nèi)套45的另一面通過動(dòng)模水冷通道46連至動(dòng)模支撐背板42中的動(dòng)模集水腔44，動(dòng)模集水腔44上連有動(dòng)模出水管41和動(dòng)模進(jìn)水管43，動(dòng)模支撐背板42底部安裝動(dòng)模行走機(jī)構(gòu)47。如圖3所示，底盤的水冷系統(tǒng)主要包括底盤進(jìn)水管81、底盤水冷內(nèi)套82、底盤水冷通道83、底盤連接螺栓84、底盤出水管85、底盤定位銷86、底盤支撐底板87、底盤集水腔 88等，具體結(jié)構(gòu)如下底盤支撐底板87頂部設(shè)置底盤水冷內(nèi)套82，底盤水冷內(nèi)套82通過底盤連接螺栓 84連接于底盤支撐底板87上，底盤支撐底板87底部設(shè)置底盤定位銷86 ；底盤水冷內(nèi)套82 的一面與寬厚板坯相對(duì)應(yīng)，底盤水冷內(nèi)套82的另一面通過底盤水冷通道83連至底盤支撐底板87中的底盤集水腔88，底盤集水腔88連有底盤進(jìn)水管81、底盤出水管85。本實(shí)用新型高效鑄坯機(jī)的工作過程包括利用外力將所有動(dòng)模4組合到水冷底盤8上，將保溫冒口安裝在動(dòng)模4上部，同時(shí)，將長(zhǎng)水口 6預(yù)熱，在澆注之前，將長(zhǎng)水口 6置于型腔中心，等待澆注。澆注過程中，將長(zhǎng)水口與鋼包出鋼口對(duì)接，打開鋼包，鋼水從長(zhǎng)水口進(jìn)入型腔，型腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)充入氬氣進(jìn)行保護(hù)， 基本不受大氣氧化，減輕了噴濺，減少了氧化夾雜。金屬液在水冷模具中凝固，凝固結(jié)束后， 寬厚板坯在高溫狀態(tài)下進(jìn)行打箱(脫模)、割冒口 ；然后放入熱處理爐中進(jìn)行均勻化退火處理。利用這種方法澆注寬厚板坯，解決了板坯氧化夾雜、縮孔、疏松、裂紋等問題，生產(chǎn)出了合格的寬厚板坯；采用先進(jìn)的冶煉技術(shù)、合金化技術(shù)和相應(yīng)的熱處理工藝改善了材料性能，通過合適的軋制工藝生產(chǎn)的厚鋼板，力學(xué)性能均勻，組織致密，探傷達(dá)到GB/D970的 2級(jí)水平。本實(shí)用新型高致密寬厚板坯制造方法如下1、寬厚板坯夾雜物控制。高致密寬厚板坯是寬厚板的母材，為了提高寬厚板的純凈度，減少夾雜，首先提高寬厚板坯的純凈度；同時(shí)，提高寬厚板的致密度，減少寬厚板坯的縮孔、疏松。保證寬厚板坯的純凈度，需要加強(qiáng)冶煉控制，減少鋼水夾雜物含量；同時(shí)，控制澆注過程，減少二次氧化，減少卷氣，是減少夾雜的有效方法。在寬厚板坯的澆注過程中，利用氬氣置換型腔中的空氣，使金屬液在氬氣保護(hù)下進(jìn)入型腔。另外，采用長(zhǎng)水口澆注時(shí)，長(zhǎng)水口最大限度接近型腔底部，減少濺射。將熔煉好的金屬液通過長(zhǎng)水口澆注到型腔中，澆注過程中長(zhǎng)水口跟隨型腔內(nèi)的金屬液面逐漸向上移動(dòng)，直至金屬型腔被完全澆滿。2、寬厚板坯縮孔、疏松控制。采用保溫冒口箱體1內(nèi)側(cè)設(shè)置保溫棉2和保溫內(nèi)襯3 的雙層保溫冒口，增加冒口的補(bǔ)縮能力，能夠有效增加冒口的利用率，減少一次縮孔。同時(shí)， 合理控制冷卻參數(shù)，重點(diǎn)控制水冷底盤的冷卻強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)由上而下的順序凝固，形成鋼水從上向下的補(bǔ)縮通道，減少疏松。3、寬厚板坯裂紋控制。寬厚板坯冷卻過程中，前期需要快冷，保證鋼水在較快的冷卻速度下凝固，使晶粒細(xì)化，組織致密；后期需要慢冷，因?yàn)樵阡撍毯?，板坯凝固后繼續(xù)冷卻時(shí)，板坯中會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，包括熱應(yīng)力和相變應(yīng)力等，而后期冷卻速度直接影響應(yīng)力的大小，只有在后期降低板坯的冷卻速度，才能減小板坯內(nèi)應(yīng)力，避免由于應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋。如圖1、圖2、圖3所示，寬厚板坯采用全水冷工藝。其中，由圖1可見，動(dòng)模4在凝固過程中，可以由液壓缸7向前推動(dòng)或向后拉動(dòng)，完成合模和開箱；由圖2可見，動(dòng)模4的水冷通道由下向上，采用一級(jí)水冷方式，通過控制水流量，來改變水冷強(qiáng)度，動(dòng)模4的窄間隙水冷通道寬度20 80mm，深度3 8mm ；由圖3可見， 水冷底盤8采用全水冷模具，通過控制水流量，來改變水冷強(qiáng)度，水冷底盤的窄間隙水冷通道寬度20 80mm，深度3 8mm，增加板坯下部冷卻強(qiáng)度，促使板坯實(shí)現(xiàn)由下而上順序凝固。本實(shí)用新型采用大流速冷卻水工藝，水流速度8 12m/s。4、生產(chǎn)寬厚板坯的主要工藝參數(shù)(1)通過計(jì)算機(jī)模擬完成了冒口設(shè)計(jì)，冒口的大小、形狀和位置，以及高徑比均由計(jì)算機(jī)常用軟件自動(dòng)生成。冒口采用保溫冒口，比普通冒口尺寸小了 1/3。(2)嚴(yán)格控制澆注溫度，高溫出爐，爐外精煉，澆注溫度按不同鋼種液相線溫度計(jì)算，一般不超過液相線溫度30°C。( 采用熱打箱工藝，為了減少板坯熱應(yīng)力， 澆注之后，要盡快打箱，打箱時(shí)間根據(jù)模擬凝固時(shí)間確定。通過計(jì)算鑄件的溫度場(chǎng)確定凝固時(shí)間，板坯全部凝固后10-30min打箱；先吊去冒口箱，再用液壓缸將動(dòng)模打開，用專用夾鉗將板坯夾出。(4)用氣割方法進(jìn)行熱割冒口溫度不低于300°C (最好不低于500°C，一般為700°C 100(TC )，切割后寬厚板坯采用熱送進(jìn)入熱處理窯，進(jìn)行均勻化退火處理，寬厚板坯入爐時(shí)，爐溫與鑄件溫度相一致，溫差不超過100°C，并且在板坯進(jìn)入熱處理爐后，先進(jìn)行均溫，待溫度完全一致后，再進(jìn)行升溫。本實(shí)用新型中，均勻化退火熱處理溫度為900 1120°C，保溫時(shí)間為4-12h，隨爐冷卻。如圖1所示，本實(shí)用新型根據(jù)冷卻強(qiáng)度要求，控制水流量及液壓缸推力，同時(shí)，根據(jù)澆注要求，設(shè)計(jì)了長(zhǎng)水口 ；具體為1)根據(jù)補(bǔ)縮要求，設(shè)計(jì)雙層保溫冒口，雙層保溫冒口采用砌筑方式制造，在保溫冒口箱體內(nèi)放置保溫棉，再用輕質(zhì)磚砌筑保溫內(nèi)襯，形成雙層保溫冒口，冒口錐度為5 12% (保溫冒口內(nèi)徑為上小下大)，高徑比(高徑比為冒口高度與冒口高度中心點(diǎn)處直徑之比) 為(1. 2 1. 7) 1。保溫棉厚度10 50mm，保溫內(nèi)襯選擇弧形保溫磚，保溫磚厚度30 180mm，材料為輕質(zhì)高鋁磚。冒口砌筑完成后，進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于650°C，一般為700°C 1000°C。2)動(dòng)模在液壓缸推動(dòng)下，可以前后移動(dòng)，單支液壓缸設(shè)計(jì)推力為20 100噸，單面 4支液壓缸。合箱時(shí)，由電控限位開關(guān)控制合模位置，當(dāng)澆注完成后，鋼水凝固到一定厚度， 外表面凝固層厚度達(dá)到20-300 (優(yōu)選為50-200) mm時(shí)，開始增加液壓缸推力，給板坯左右側(cè)動(dòng)模施加壓力，兩側(cè)動(dòng)模向前推進(jìn)，使動(dòng)模逐漸合緊，作用在板坯側(cè)面上的壓力為50 400 噸，并且在凝固過程中，保持壓力。當(dāng)鋼水全部凝固之后，再逐漸拉開動(dòng)模，使動(dòng)模與板坯之間形成空隙，減小冷卻強(qiáng)度。[0049]3)冷卻強(qiáng)度主要通過水冷通道水流量來調(diào)整。合模之后，澆注之前，先通入熱水 (60 90°C)，或高溫蒸汽(100 150°C)，將模具內(nèi)腔烘干。開始澆注之后，通入冷水，并且加大水流量，保證水冷通道中水的流速不低于6m/s( —般為8 12m/s)。在凝固一段時(shí)間后，將水流量逐漸減小，直到打箱。打箱之后，仍然進(jìn)行水冷，保證模具溫度降到100°C以下，停止供水。在板坯的不同部位，采用的冷卻強(qiáng)度不同，其中中間部位冷卻強(qiáng)度大，邊角冷卻
強(qiáng)度小。4)長(zhǎng)水口設(shè)計(jì)成三層形式，其中間層為金屬(鋼)骨架，內(nèi)層用高鋁磚鑲襯，形成通道，外層用耐火材料石英砂搗制保護(hù)層，起保護(hù)作用。制備完成后，整體預(yù)熱，預(yù)熱溫度不低于800°C，一般為900°C 1300°C。長(zhǎng)水口底部封閉，側(cè)面開水口，使鋼水沿水平方向流出，減少對(duì)底盤沖刷。采用頂注長(zhǎng)水口平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)進(jìn)行澆注，水口長(zhǎng)度為2. 5 3. 5m，澆注時(shí)型腔內(nèi)部和長(zhǎng)水口均采用氬氣保護(hù)。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳述本實(shí)用新型。實(shí)施例1采用雙層保溫冒口，內(nèi)層為80mm厚的輕質(zhì)高鋁磚，外層為15mm厚保溫棉；鋼水出爐溫度為1590°C，在精煉包中進(jìn)行爐外吹氬氣精煉，嚴(yán)格控制磷、硫含量，P^O. 015%, S^O. 008%,澆注金屬液重量60噸，澆注時(shí)間25min，澆注溫度1560°C。澆注之前在型腔中充氬氣，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行澆注。澆注結(jié)束30min后，增加液壓缸壓力，使單支液壓缸壓力逐漸增加到50噸。保壓池，開始減壓。20min后，將液壓缸壓力轉(zhuǎn)換成拉力，使動(dòng)模逐漸離開板坯。按重量百分比計(jì)，板坯材料成分為C 0.2%，Si 0. 65%,Mn 1. 2%,P ^ 0. 015%, S^O. 008%, Fe余量；采用熱打箱工藝，鑄件澆注結(jié)束，完全凝固后20min打箱；用氣割方法進(jìn)行熱割冒口，熱割冒口溫度為500°C，切割后熱送進(jìn)入熱處理窯，實(shí)施均勻化退火，均勻化退火溫度為980°C，保溫時(shí)間為8h，隨爐冷卻。本實(shí)施例中(1)采用長(zhǎng)水口澆注，水口長(zhǎng)度為3m，起到了平穩(wěn)充型的作用，板坯沒有大塊夾雜。(2)使用保溫冒口，增加了冒口補(bǔ)縮能力，消除了縮孔、疏松缺陷。(3)采用水冷模強(qiáng)制冷卻，水流速度8m/s，保證了板坯致密度，提高了生產(chǎn)效率，并且保護(hù)了模具。 (4)采用液壓缸加壓，使動(dòng)模與板坯的接觸狀態(tài)發(fā)生變化，改變了板坯凝固各個(gè)時(shí)間段的冷卻速度，減小了熱應(yīng)力，減小了板坯產(chǎn)生裂紋的傾向，板坯沒有熱裂紋。實(shí)施例2采用雙層保溫冒口，內(nèi)層輕質(zhì)高鋁磚厚度為60mm，外層保溫棉厚度為25mm ；鋼水高溫出爐，出爐溫度為1580°C，在精煉包中進(jìn)行爐外吹氬氣精煉，嚴(yán)格控制磷、硫含量， P ^ 0.015%, S^O. 008%，澆注金屬液重量58噸，澆注時(shí)間25min，澆注溫度1550°C。澆注之前在型腔中充氬氣，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行澆注。澆注結(jié)束50min后，增加液壓缸壓力，使單支液壓缸壓力逐漸增加到80噸。保壓池，開始減壓。30min后，將液壓缸壓力轉(zhuǎn)換成拉力，使動(dòng)模逐漸離開板坯。按重量百分比計(jì)，板坯材料成分為C 0. 21 %, Si 0. 66 %, Mn 1. 20 %,
P≤0. 015%，S≤0. 008% Je余量；采用熱打箱工藝，鑄件澆注完全凝固后20min打箱；用氣割方法進(jìn)行熱割冒口，熱割冒口溫度為550°C，切割后熱送進(jìn)入熱處理窯，進(jìn)行均勻化退火處理，均勻化溫度為980°C，保溫時(shí)間為6h，隨爐冷卻。本實(shí)施例中(1)采用長(zhǎng)水口澆注，水口長(zhǎng)度為2. 5m，并且在澆注之前，在型腔中充氬氣，減少了二次氧化。( 使用保溫冒口，增加保溫棉厚度，提高了冒口保溫效果，板坯沒有疏松缺陷。( 澆注之前，通溫度為80°C的熱水起動(dòng)，烘干了型腔，澆注之后用冷水冷卻，保證了板坯致密度。(4)采用強(qiáng)制冷卻，水流速度lOm/s，在澆注之后，給板坯施壓，調(diào)整板坯與動(dòng)模之間的換熱系數(shù)，降低了板坯熱應(yīng)力，減小了板坯熱裂傾向。實(shí)施例3采用雙層保溫冒口，內(nèi)層輕質(zhì)高鋁磚厚度為100mm，外層保溫棉厚30mm ；鋼水出爐溫度為1595°C，在精煉包中進(jìn)行爐外吹氬氣精煉，嚴(yán)格控制磷、硫含量，P <0.015%， S^O. 008%,澆注金屬液重量為62噸，澆注時(shí)間^min，澆注溫度1565°C，澆注之前在型腔中充氬氣，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行澆注。澆注60min后，增加液壓缸壓力，使單支液壓缸壓力逐漸增加到100噸。保壓池，開始減壓。IOmin后，將液壓缸壓力轉(zhuǎn)換成拉力，使動(dòng)模逐漸離開板坯。按重量百分比計(jì)，板坯材料成分為C 0. 17 %, Si 0. 56 %, Mn 1. 10 %,
P ^ 0.015%, S ^ 0.008%, Fe余量；采用熱打箱工藝，鑄件澆注結(jié)束后，鑄件完全凝固后 30min打箱；用氣割方法進(jìn)行熱割冒口，熱割冒口溫度為650°C，切割后熱送進(jìn)入熱處理窯， 進(jìn)行均勻化處理，均勻化溫度為980°C，保溫時(shí)間為10h，隨爐冷卻。本實(shí)施例中(1)采用長(zhǎng)水口澆注，水口長(zhǎng)度為3. 5m，充型比較平穩(wěn)，沒有產(chǎn)生嚴(yán)重濺射，并且在澆注之前，在型腔中充氬氣，減少了二次氧化。( 使用保溫冒口，增加保溫棉厚度，提高了冒口保溫效果，板坯沒有任何疏松缺陷，冒口呈平面向下收縮。( 澆注之前，溫度為90°C的熱水起動(dòng)，烘干了型腔，保證了板坯表面質(zhì)量，澆注之后用冷水冷卻，水流速度lOm/s，保證了板坯致密度。(4)在澆注之后，給板坯施壓，調(diào)整板坯與動(dòng)模之間的換熱系數(shù)，降低了板坯熱應(yīng)力，減小了板坯熱裂傾向。利用本實(shí)用新型進(jìn)行寬厚板軋機(jī)用寬厚板坯鑄造，在冶煉過程中，控制雜質(zhì)含量， 保證鋼水純凈度；利用長(zhǎng)水口澆注，減少了噴濺，并且，在澆注過程中，采用氬氣保護(hù)，減少了卷氣和二次氧化夾雜；采用強(qiáng)制冷卻工藝，保證了板坯致密度；調(diào)整動(dòng)模與板坯之間接觸狀態(tài)，改變板坯與動(dòng)模之間的換熱系數(shù)，有效克服了寬厚板坯裂紋問題。本實(shí)用新型工作過程及結(jié)果由于本實(shí)用新型采用強(qiáng)制冷卻和長(zhǎng)水口澆注工藝，可以保證寬厚板坯澆注和冷卻的順利進(jìn)行。在板坯冷卻過程中，通過調(diào)整板坯與動(dòng)模之間的間隙來調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度，有效克服了寬厚板坯裂紋問題，制備出了合格的寬厚板坯。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了長(zhǎng)水口平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)、保溫冒口和熱脫模工藝，同時(shí)澆注過程中采用氬氣保護(hù)，防止卷氣和卷雜；采用強(qiáng)制冷卻工藝和板坯壓力結(jié)晶工藝，加快板坯的凝固速度，增加板坯致密度，保證寬厚板坯質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝，其特征在于該制造工裝設(shè)有保溫冒口、動(dòng)模、水冷內(nèi)套、長(zhǎng)水口、液壓缸、水冷底盤以及提供外力的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如下水冷底盤上的前后左右四面分體設(shè)置動(dòng)模，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模和下部設(shè)置的水冷底盤形成組合式水冷模具；該組合式水冷模具的頂部設(shè)置保溫冒口，長(zhǎng)水口自組合式水冷模具的頂部伸到組合式水冷模具的型腔中，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模內(nèi)側(cè)設(shè)置水冷內(nèi)套，前后左右四面設(shè)置的動(dòng)模外側(cè)設(shè)置液壓缸，前后左右動(dòng)模均由液壓缸支承，液壓缸連接液壓動(dòng)力系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝，其特征在于動(dòng)模上設(shè)有水冷系統(tǒng)，動(dòng)模的水冷系統(tǒng)設(shè)有動(dòng)模出水管、動(dòng)模支撐背板、動(dòng)模進(jìn)水管、動(dòng)模集水腔、動(dòng)模水冷內(nèi)套、動(dòng)模水冷通道、動(dòng)模行走機(jī)構(gòu)，動(dòng)模支撐背板內(nèi)側(cè)設(shè)置動(dòng)模水冷內(nèi)套， 動(dòng)模水冷內(nèi)套的一面與寬厚板坯相對(duì)應(yīng)，動(dòng)模水冷內(nèi)套的另一面通過動(dòng)模水冷通道連至動(dòng)模支撐背板中的動(dòng)模集水腔，動(dòng)模集水腔上連有動(dòng)模出水管和動(dòng)模進(jìn)水管，動(dòng)模支撐背板底部安裝動(dòng)模行走機(jī)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1所述的寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝，其特征在于水冷底盤上設(shè)有水冷系統(tǒng)，水冷底盤的水冷系統(tǒng)設(shè)有底盤進(jìn)水管、底盤水冷內(nèi)套、底盤水冷通道、底盤連接螺栓、底盤出水管、底盤定位銷、底盤支撐底板、底盤集水腔，底盤支撐底板頂部設(shè)置底盤水冷內(nèi)套，底盤支撐底板底部設(shè)置底盤定位銷；底盤水冷內(nèi)套的一面與寬厚板坯相對(duì)應(yīng)，底盤水冷內(nèi)套的另一面通過底盤水冷通道連至底盤支撐底板中的底盤集水腔， 底盤集水腔連有底盤進(jìn)水管、底盤出水管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及寬厚板軋機(jī)用寬厚板坯制造領(lǐng)域，具體地說是一種寬厚板軋機(jī)用高致密寬厚板坯的制造工裝，解決了板坯氧化夾雜、縮孔、疏松、裂紋等問題。該制造工裝設(shè)有保溫冒口、動(dòng)模、水冷內(nèi)套、長(zhǎng)水口、液壓缸、水冷底盤以及提供外力的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，利用外力將所有動(dòng)模組合到水冷底盤上，將保溫冒口安裝在動(dòng)模上部；同時(shí)，將長(zhǎng)水口預(yù)熱，在澆注之前，將長(zhǎng)水口置于型腔中心，等待澆注；澆注過程中，將長(zhǎng)水口與鋼包出鋼口對(duì)接，打開鋼包，鋼水從長(zhǎng)水口進(jìn)入型腔；金屬液在水冷模具中凝固，采用液壓系統(tǒng)提供外力，使板坯在壓力作用下結(jié)晶；凝固結(jié)束后，寬厚板坯在高溫狀態(tài)下進(jìn)行打箱、割冒口；最后，放入熱處理爐中進(jìn)行退火處理。
文檔編號(hào)B22D7/00GK201940550SQ20102067735
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者傅排先, 夏立軍, 李依依, 李殿中, 欒義坤, 胡小強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所