圓鋼錠模及圓鋼錠制造方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001]本發(fā)明涉及鋼錠鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種圓鋼錠模及圓鋼錠制造方法。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002]現(xiàn)有的直接用于軋制無(wú)縫鋼管的鋼錠，為了在鑄造時(shí)加快散熱速度，保證鋼錠的制造與使用性能，其橫截面設(shè)置為圓波浪多邊形，波浪邊數(shù)為19?27邊，鑄造這種圓波浪多邊形鋼錠的鋼錠模，其型腔的尺寸精度直接影響圓波浪多邊形鋼錠表面的精度和質(zhì)量，因此，對(duì)圓波浪多邊形模型腔的尺寸精度要求非常高，鋼錠模的生產(chǎn)加工難度大、工序復(fù)雜，而且使帽口絕熱板安裝難度也較大。

　　[0003]而常規(guī)的圓鋼錠的生產(chǎn)方法，因鋼錠模散熱面積小，且不易達(dá)到澆注溫度與澆注速度的協(xié)調(diào)，非常容易產(chǎn)生縱裂紋，鋼錠廢品率高，合格率低，不能形成批量生產(chǎn)。在2008年6月I日公開(kāi)的發(fā)明專利CN101195153A，提供了一種生產(chǎn)圓鋼錠的澆鑄模及澆鑄方法；采用該發(fā)明，因鋼錠易產(chǎn)生表面裂紋，沒(méi)有形成批量生產(chǎn)。2009年9月9日公開(kāi)的發(fā)明專利CN 101524745A，公開(kāi)了一種生產(chǎn)圓鋼錠的澆鑄模及澆鑄方法，一方面因澆注速度太慢和鋼水過(guò)熱度低，現(xiàn)場(chǎng)澆注控制難度大；另一方由于注溫和注速不易協(xié)調(diào)，只能用于一包鋼水只澆注一板鋼錠的小熔煉爐的小批量生產(chǎn)，不能進(jìn)行多板澆注，不能形成大熔煉爐的批量生產(chǎn)；而且一支鋼錠有兩個(gè)以上的上升孔，只能用于大鋼錠澆注，對(duì)于軋制無(wú)縫鋼管常用的2?7t的中小鋼錠，因上升孔距鋼錠模壁太近，對(duì)鋼錠凝固過(guò)程中的凝固殼沖刷較大，使凝固殼不均勻，易形成鋼錠表面裂紋。2007年10月8日公開(kāi)的大噸位圓鋼錠模CN200720030414.4發(fā)明，模體內(nèi)腔錐度為2.22?2.70%，該發(fā)明因錐度太大，且錠模內(nèi)腔為反錐度，金屬收得率低，只適用于生產(chǎn)鍛造錠，不適用于直接軋制無(wú)縫鋼管用鋼錠的澆鑄。表面裂紋的產(chǎn)生與圓鋼錠模的散熱速度、澆注溫度和速度有直接關(guān)系，上述兩種圓鋼錠模和鋼錠制造方法雖然加工難度低，但是散熱效果有限，均不能有效地防止表面裂紋的產(chǎn)生。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種生產(chǎn)難度低且具有良好散熱功能的圓鋼錠模以及一種減少表面裂紋的圓鋼錠制造方法。

　　[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:圓鋼錠模，包括模體、吊耳和絕熱板，所述模體設(shè)有內(nèi)腔，所述吊耳固定安裝于模體側(cè)壁，所述絕熱板安裝于模體上口的內(nèi)壁上，所述內(nèi)腔橫截面為圓形，所述模體外側(cè)表面的橫截面呈波浪多邊形。

　　[0006]進(jìn)一步地，所述模體外側(cè)表面的橫截面由大于或等于12條波浪邊依次相切連接形成。

　　[0007]進(jìn)一步地，所述波浪多邊形任意兩相鄰波峰或波谷之間的距離相等，且相鄰兩波峰或波谷之間的距離為80?200mm。

　　[0008]進(jìn)一步地，所述內(nèi)腔為正圓臺(tái)形，且模體的上口內(nèi)徑小于下口內(nèi)徑。

　　[0009]進(jìn)一步地，所述內(nèi)腔的錐度為O?0.6%。

　　[0010]進(jìn)一步地，所述模體的上口的壁厚小于下口的壁厚，且所述上口的壁厚是波浪多邊形外接圓和內(nèi)切圓平均值的0.08?0.12倍；下口的壁厚是波浪多邊形外接圓和內(nèi)切圓平均值的0.10?0.14倍。

　　[0011]采用上述圓鋼錠模的圓鋼錠制造方法，鋼水過(guò)熱度為40?55°C ;錠身的澆注線速度為80?200mm/min ;絕熱板處的帽口填充饒注線速度為35?90mm/min。

　　[0012]進(jìn)一步地，鋼水過(guò)熱度為40?50°C;錠身的澆注線速度為100?160mm/min ;絕熱板處的帽口填充饒注線速度為45?80mm/min。

　　[0013]進(jìn)一步地，饒注前，模體預(yù)熱至40?60°C。

　　[0014]本發(fā)明的有益效果是:圓鋼錠模，通過(guò)將內(nèi)腔設(shè)置為圓柱形或者圓臺(tái)形，大大降低了內(nèi)腔的加工難度。將模體外側(cè)表面的橫截面設(shè)置為波浪多邊形，增加鋼錠側(cè)面的散熱面積，鋼水澆注到模體內(nèi)腔中后，加快鋼水的散熱速度，使最外層的鋼水快速冷卻形成激冷層，并且加快激冷層的厚度增長(zhǎng)速度，使其足以承受鋼液澆注過(guò)程中的靜壓力，防止激冷層產(chǎn)生裂紋。同時(shí)，散熱速度快還可減小鋼錠的成份偏析，并且降低模具消耗。同時(shí)，圓鋼錠模外側(cè)表面各個(gè)尺寸的精度不會(huì)影響圓鋼錠的尺寸精度，因此，對(duì)圓鋼錠模外側(cè)表面的加工精度要求低，減少工序和工時(shí)，節(jié)約成本。并且方便安裝絕熱板。

　　[0015]圓鋼錠制造方法，采用上述圓鋼錠模進(jìn)行生產(chǎn)，圓鋼錠散熱快，有利于減少表面裂紋。適當(dāng)?shù)亟档蜐茶T溫度和澆鑄速度，既能保證鋼錠澆鑄的順行，又可減弱模內(nèi)鋼水對(duì)流循環(huán)，加厚澆鑄過(guò)程激冷層，防止產(chǎn)生熱裂紋；同時(shí)使鋼中氣體和夾雜物排出相對(duì)容易，保證圓鋼錠的質(zhì)量。

　　【附圖說(shuō)明】

　　[0016]圖1是本發(fā)明圓鋼錠模半剖示意圖；

　　[0017]圖2是本發(fā)明圓鋼錠模俯視示意圖。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

　　[0019]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的圓鋼錠模，包括模體1、吊耳2和絕熱板3，所述模體I設(shè)有內(nèi)腔11，所述吊耳2固定安裝于模體I側(cè)壁，所述絕熱板3安裝于模體I上口 12的內(nèi)壁上，所述內(nèi)腔11橫截面為圓形，所述模體I外側(cè)表面的橫截面呈波浪多邊形。

　　[0020]模體I上端為上口 12，下端為下口 13，澆注時(shí)，鋼水從下口 13處安置于底板的上升孔注入內(nèi)腔11 ;圓鋼錠冷卻后，利用吊耳2將圓鋼錠模吊起，使圓鋼錠脫模。絕熱板3降低冒口處鋼錠的凝固速度，改善內(nèi)部凝固組織，減少鋼錠疏松、縮孔等內(nèi)部缺陷。模體I外側(cè)表面的橫截面為波浪多邊形，增加鋼錠側(cè)面的散熱面積，鋼水澆注到模體I的內(nèi)腔11中后，加快鋼水的散熱速度，使最外層的鋼水快速冷卻形成激冷層，并且加快激冷層的厚度增長(zhǎng)速度，使其足以承受鋼液澆注過(guò)程中的靜壓力，防止激冷層產(chǎn)生裂紋。同時(shí)，散熱速度快還可減小鋼錠的成份偏析，并且降低模具消耗。同時(shí)，模體I外側(cè)表面各種尺寸的精度不會(huì)影響圓鋼錠的尺寸精度，因此，對(duì)模體I外側(cè)表面的加工精度要求低，減少工序和工時(shí)，節(jié)約成本。并且方便安裝絕熱板3。

　　[0021]為了保證散熱效果，盡可能的增加散熱面積，模體I外側(cè)表面的橫截面由大于或等于12條波浪邊依次相切連接形成，且所述波浪形任意兩相鄰波峰或波谷之間的距離相等，且相鄰兩波峰或波谷之間的距離為80?200mm。波浪邊的數(shù)量和各個(gè)尺寸根據(jù)圓鋼錠的實(shí)際規(guī)格選擇:如果圓鋼錠的直徑較大，波浪邊數(shù)量應(yīng)該較多，或者波浪邊的尺寸較大；如果圓鋼錠的直徑較小，波浪邊數(shù)量應(yīng)該較少，且尺寸應(yīng)該較小。同時(shí)要保證波浪邊尺寸的大小和波浪邊的數(shù)量不會(huì)對(duì)模體I的強(qiáng)度造成影響。

　　[0022]所述內(nèi)腔11為正圓臺(tái)形，且模體I的上口 12內(nèi)徑小于下口 13內(nèi)徑。上小下大的內(nèi)腔11有利于圓鋼錠的脫模。

　　[0023]為保證圓鋼錠在穿孔軋管加工時(shí)，管材壁厚的均勻性和穩(wěn)定性，所述內(nèi)腔11的錐度為O?0.6%。同時(shí)，這

　　種錐度的模體I生產(chǎn)的圓鋼錠外形與目前連鑄圓坯形狀接近，可適用于多種類型的軋管機(jī)組軋管。

　　[0024]為了減輕模體I的重量，所述模體I的上口 12的壁厚小于下口 13的壁厚，且所述上口 12的壁厚是波浪多邊形外接圓和內(nèi)切圓平均值的0.08?0.12倍；下口 13的壁厚是波浪多邊形外接圓和內(nèi)切圓平均值的0.10?0.14倍。上口 12與下口 13的大小根據(jù)圓鋼錠的規(guī)格和鋼種具體選擇。

　　[0025]采用上述圓鋼錠模的圓鋼錠制造方法，鋼水過(guò)熱度為40?55°C ;錠身的澆注線速度為80?200mm/min ;絕熱板3處的帽口填充澆注線速度為35?90mm/min。為了減少鋼錠表面裂紋，得到較致密的鋼錠，減少元素偏析和組織不均勻性，減少鋼中氣體和夾雜，有效的辦法就是降低澆注溫度。但是過(guò)低的澆注溫度會(huì)出現(xiàn)鋼水粘稠，非金屬夾雜不易上浮，同時(shí)易造成表面缺陷，對(duì)下注法鋼錠來(lái)說(shuō)還可能出現(xiàn)鋼水流經(jīng)湯道時(shí)因流動(dòng)性不好而凍結(jié)，不僅造成短錠，還可能造成大桶底而難于清理。因此，在質(zhì)量允許的條件下，應(yīng)努力提高注速。但是注速過(guò)快的影響相當(dāng)于注溫過(guò)高的影響，模內(nèi)平均溫度高，使鋼錠激冷層減薄，整個(gè)鋼錠凝固時(shí)間延長(zhǎng)，成份偏析加重，夾雜物增加，柱狀晶比例增加。另外快速澆鑄導(dǎo)致模內(nèi)鋼水靜壓力增加快，不僅鋼水內(nèi)氣體不易排出，也容易在鋼錠中、下部產(chǎn)生縱裂紋。本發(fā)明適當(dāng)?shù)亟档蜐茶T溫度和澆鑄速度，使之達(dá)到保證鋼錠質(zhì)量與多板澆鑄順行的協(xié)調(diào)。既能保證鋼錠澆鑄的順行，又可減弱模內(nèi)鋼水對(duì)流循環(huán)，加厚澆鑄過(guò)程激冷層，防止產(chǎn)生熱裂紋；同時(shí)使鋼中氣體和夾雜物排出相對(duì)容易。

　　[0026]為了達(dá)到更好的效果，鋼水過(guò)熱度為40?50°C ;錠身的饒注線速度為100?160mm/min ;絕熱板3處的帽口填充饒注線速度為45?80mm/min。

　　[0027]澆注前，模體I預(yù)熱至40?60 °C。可避免因模體I溫度變化太大、太快，減小冷熱應(yīng)力提高模體I的使用壽命，降低圓鋼錠裂紋等缺陷。

　　[0028]注速與注溫兩者密切相關(guān)，通常用高溫慢注，低溫快注來(lái)概括注溫和溫速之間的關(guān)系，因此，必須根據(jù)注溫調(diào)節(jié)注速。

　　[0029]以生產(chǎn)鋼種為20G，直徑為500mm的圓鋼錠為例

　　[0030]實(shí)施例一

　　[0031]采用本發(fā)明的圓鋼錠模進(jìn)行澆注，模體I外側(cè)表面的橫截面由12條波紋邊圍成，內(nèi)腔11的錐度為0.4%，將6個(gè)圓鋼錠模安裝于底板同時(shí)澆注，先將模體I預(yù)熱至50°C，澆注鋼水溫度為1555°C，此時(shí)，過(guò)熱度為40°C，錠身的澆注線速度為200mm/min，帽口填充澆注線速度為90mm/min。得到的圓鋼錠廢品率為0.23%。

　　[0032]實(shí)施例二

　　[0033]采用本發(fā)明的圓鋼錠模進(jìn)行澆注，模體I外側(cè)表面的橫截面由16條波紋邊圍成，內(nèi)腔11的錐度為0.4%，將6個(gè)圓鋼錠模安裝于底板同時(shí)澆注，先將模體I預(yù)熱至50°C，澆注鋼水溫度為1560°C，此時(shí)，過(guò)熱度為45°C，錠身的澆注線速度為160mm/min，帽口填充澆注線速度為70mm/min。得到的圓鋼錠廢品率為0.12%。

　　[0034]實(shí)施例三

　　[0035]采用本發(fā)明的圓鋼錠模進(jìn)行澆注，模體I外側(cè)表面的橫截面由20條波紋邊圍成，內(nèi)腔11的錐度為0.4%，將6個(gè)圓鋼錠模安裝于底板同時(shí)澆注，先將模體I預(yù)熱至50°C，澆注鋼水溫度為1565°C，此時(shí)，過(guò)熱度為50°C，錠身的澆注線速度為100mm/min，帽口填充澆注線速度為70mm/min。得到的圓鋼錠廢品率為0%。

　　[0036]實(shí)施例四

　　[0037]采用本發(fā)明的圓鋼錠模進(jìn)行澆注，模體I外側(cè)表面的橫截面由27條波紋邊圍成，內(nèi)腔11的錐度為0.4%，將6個(gè)圓鋼錠模安裝于底板同時(shí)澆注，先將模體I預(yù)熱至50°C，澆注鋼水溫度為1565°C，此時(shí)，過(guò)熱度為50°C，錠身的澆注線速度為80mm/min，帽口填充澆注線速度為35mm/min。得到的圓鋼錠廢品率為0.03%。

　　【主權(quán)項(xiàng)】

　　1.圓鋼錠模，包括模體⑴、吊耳⑵和絕熱板(3)，所述模體⑴設(shè)有內(nèi)腔(11)，所述吊耳⑵固定安裝于模體⑴側(cè)壁，所述絕熱板⑶安裝于模體⑴上口(12)的內(nèi)壁上，其特征在于:所述內(nèi)腔(11)橫截面為圓形，所述模體(I)外側(cè)表面的橫截面呈波浪多邊形。2.如權(quán)利要求1所述的圓鋼錠模，其特征在于:所述模體(I)外側(cè)表面的橫截面由大于或等于12條波浪邊依次相切連接形成。3.如權(quán)利要求2所述的圓鋼錠模，其特征在于:所述波浪多邊形任意兩相鄰波峰或波谷之間的距離相等，且相鄰兩波峰或波谷之間的距離為80?200mm。4.如權(quán)利要求1所述的圓鋼錠模，其特征在于:所述內(nèi)腔(11)為正圓臺(tái)形，且模體(I)的上口(12)內(nèi)徑小于下口(13)內(nèi)徑。5.如權(quán)利要求4所述的圓鋼錠模，其特征在于:所述內(nèi)腔(11)的錐度為O?0.6%。6.如權(quán)利要求4或5所述的圓鋼錠模，其特征在于:所述模體(I)的上口(12)的壁厚小于下口(13)的壁厚，且所述上口(12)的壁厚是波浪多邊形外接圓和內(nèi)切圓平均值的.0.08?0.12倍；下口(13)的壁厚是波浪多邊形外接圓和內(nèi)切圓平均值的0.10?0.14倍。7.采用權(quán)利要求1所述圓鋼錠模的圓鋼錠制造方法，其特征在于:鋼水過(guò)熱度為40?55°C;錠身的澆注線速度為80?200mm/min ;絕熱板(3)處的帽口填充澆注線速度為35?90mm/mino8.如權(quán)利要求7所述的圓鋼錠制造方法，其特征在于:鋼水過(guò)熱度為40?50°C;錠身的饒注線速度為100?160mm/min ;絕熱板(3)處的帽口填充饒注線速度為45?80mm/min。9.如權(quán)利要求7或8所述的圓鋼錠制造方法，其特征在于:澆注前，模體(I)預(yù)熱至.40 ?60。C。

　　【專利摘要】本發(fā)明涉及鋼錠鑄造技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種圓鋼錠模，包括模體、吊耳和絕熱板，模體設(shè)有內(nèi)腔，模體外側(cè)表面的橫截面為波浪多邊形。增加鋼錠側(cè)面的散熱面積，使最外層的鋼水快速冷卻形成激冷層，并加快激冷層的厚度增長(zhǎng)，使其足以承受鋼液澆注過(guò)程中的靜壓力，防止產(chǎn)生裂紋，可大大降低圓鋼錠的澆注難度。同時(shí)，圓鋼錠模外側(cè)表面的尺寸精度不會(huì)影響圓鋼錠的尺寸精度，因此，對(duì)圓鋼錠模外側(cè)表面的加工精度要求低，減少工序和工時(shí)，節(jié)約成本。還提供了一種圓鋼錠制造方法，鋼水過(guò)熱度為40～55℃；錠身的澆注線速度為80～200mm/min；絕熱板處的帽口填充澆注線速度為35～90mm/min。上述方法適當(dāng)?shù)亟档蜐茶T溫度和澆鑄速度，圓鋼錠散熱快，有利于減少表面裂紋。

　　【IPC分類】B22D7/06

　　【公開(kāi)號(hào)】CN104889350

　　【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510363810

　　【發(fā)明人】馬歡魚(yú), 王西江, 張先華

　　【申請(qǐng)人】攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司

　　【公開(kāi)日】2015年9月9日

　　【申請(qǐng)日】2015年6月26日