模铸帽口壳安装结构及模铸浇注方法与流程

本发明涉及一种模铸帽口壳安装结构以及一种模铸浇注方法，属于金属铸造技术领域。

背景技术：

在模铸时，有整体式帽口和分离式帽口和两种设计。整体式帽口，指金属模和帽口是一体的，一般用于浇注大钢锭。分离式帽口，指金属模和帽口是分开的，如图1所示，一般用于生产小钢锭，小钢锭的凝固时间短，需要的帽口补缩量相对较小，为了减小帽容比，提高金属收得率，因此采用体积更小的分离式帽口。

钢锭采用分离式帽口以及配套保温的绝热板后，锭身与帽口相交处的尺寸差别较大(30mm～100mm)，轧制时容易产生折叠缺陷，因此该位置需要进行圆角或倒角过渡。目前，均通过绝热板底部倒角，从而实现钢锭帽口和锭身的过渡，如图1所示。但是，由于绝热板倒角处厚度很薄，受高温金属液的接触后容易损坏，导致锭身与帽口过渡位置形成缺陷(图2左下部)，轧制时产生裂纹，大大降低成材率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种模铸帽口壳安装结构，应用于模铸生产时，能够减少锭身与帽口过渡位置的缺陷，同时提高成材率。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：模铸帽口壳安装结构，包括金属模和帽口，帽口以可分离的方式设置在金属模的上端，帽口包括位于其内部的绝热板和位于其外部的帽口壳，帽口壳下端向外延伸形成水平布置的安装底座，帽口壳内腔下端设置有呈环形布置的第一凸起，绝热板的下端面与第一凸起的上表面相接触，并且两者的接触面水平设置；第一凸起的尖端面为绝热板的内腔面锥度相同的斜面，并且与绝热板的内腔面齐平；第一凸起的下表面为倒圆面或者倒斜角面。

进一步的是：第一凸起的下表面为倒斜角面，该倒斜角面的一端与帽口壳的安装底座下表面相接、另一端与第一凸起的尖端面相接；该倒斜角面与帽口壳内腔面之间的夹角设定为α，α的取值为20°～50°。

进一步的是：沿着第一凸起尖端面的锥度方向，第一凸起尖端面在该方向上的线性长度为10mm～30mm。

进一步的是：第一凸起的上表面在水平向的宽度设定为l1，l1的取值为30mm～80mm。

进一步的是：第一凸起的竖向高度设定为l2，l2是指第一凸起在帽口壳内腔面的上端轮廓线与下端轮廓线之间在竖向平面的间距，l2的取值为40mm～80mm。

进一步的是：帽口壳的安装底座下表面设置有呈环形布置的第二凸起，第二凸起设置于金属模内腔，并且第二凸起的其中一侧面与金属模内腔面相贴合。

进一步的是：第二凸起的纵向截面为梯形，第二凸起朝向金属模内腔中心的一侧面为斜面；该斜面与帽口壳的安装底座下表面外端之间形成锐角，该锐角设定为β，β的取值为40°～70°；第二凸起的底端在水平向的宽度设定为l3，第二凸起的底端是指与帽口壳的安装底座下表面相接的这一端，l3的取值为30mm～60mm；第二凸起的高度设定为l4，l4是指第二凸起的尖端面与帽口壳的安装底座下表面在竖向平面的间距，l4的取值为20mm～60mm。

进一步的是：帽口壳、第一凸起和第二凸起为铸铁材质的一体式结构。

相应地，在上述的模铸帽口壳安装结构基础上，本发明同时还提供一种模铸浇注方法，浇注过程中，钢水上升至与帽口壳接触时，浇注速度减慢至锭身浇注速度的1/15～1/3。

进一步的是：浇注前，先烘烤金属模、帽口壳和绝热板至50℃～300℃；浇注时帽口钢水高度为150mm～400mm；浇注时，锭身浇注速度为0.1m/s～0.5m/s，钢水上升至与帽口壳接触时，浇注速度减慢至0.01m/s～0.06m/s。

本发明的有益效果是：分离式帽口壳的内腔下部为一个或两个向内凸起结构，第一凸起的下端为倒角或圆角，上端与绝热板的下端面贴合，第二凸起为梯形截面，并与金属模内腔面相贴合；上述的凸起结构可在浇注过程中起过渡作用，并且绝热板的下端面为平面，绝热板下端不再设置倒角结构，这样避免了以前绝热板下部倒角减薄造成耐材容易损坏、导致铸锭缺陷的问题，最终铸锭的成材率提高了2％～5％。此外，在浇注过程中，对浇注速度作了合理设计，帽口的浇注速度是锭身的1/15～1/3，有利于减缓高温钢水对于凸起的热冲击，提高使用寿命；同时增加帽口的充填时间，有利于增加帽口的补缩效果，提高铸坯质量。

附图说明

图1为现有技术中的分离式帽口的模铸示意图；

图2为现有技术中的金属锭帽口的缺陷与收缩情况示意图；

图3为本发明中的模铸整体示意图；

图4为本发明中的帽口壳结构示意图；

图中标记为：金属模1，绝热板2，帽口壳3，绝热板下部薄弱处4，金属锭5。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图3和图4所示，本发明中的模铸帽口壳安装结构，包括金属模1和帽口，帽口以可分离的方式设置在金属模1的上端，帽口包括位于其内部的绝热板2和位于其外部的帽口壳3，帽口壳3下端向外延伸形成水平布置的安装底座，帽口壳3内腔下端设置有呈环形布置的第一凸起，绝热板2的下端面与第一凸起的上表面相接触，并且两者的接触面水平设置；第一凸起的尖端面为绝热板2的内腔面锥度相同的斜面，并且与绝热板2的内腔面齐平；第一凸起的下表面为倒圆面或者倒斜角面。帽口壳3一般为铸铁材质，相应地，第一凸起也为铸铁材质，优选结构形式为，与帽口壳3设计成一体式结构。第一凸起可在浇注过程中起过渡作用，并且绝热板2的下端面为平面，绝热板2下端不再设置倒角结构，这样避免了以前绝热板2下部倒角减薄造成耐材容易损坏、导致铸锭缺陷的问题。

为具有更好的技术效果，第一凸起的优选结构形式及尺寸参数设计如下：第一凸起的下表面为倒斜角面，该倒斜角面的一端与帽口壳3的安装底座下表面相接、另一端与第一凸起的尖端面相接；该倒斜角面与帽口壳3内腔面之间的夹角设定为α，α的取值为20°～50°。沿着第一凸起尖端面的锥度方向，第一凸起尖端面在该方向上的线性长度为10mm～30mm。第一凸起的上表面在水平向的宽度设定为l1，l1的取值为30mm～80mm。第一凸起的竖向高度设定为l2，l2是指第一凸起在帽口壳3内腔面的上端轮廓线与下端轮廓线之间在竖向平面的间距，l2的取值为40mm～80mm。

为形成更多的钢水浇注过渡层次，帽口壳3的安装底座下表面设置有呈环形布置的第二凸起，第二凸起设置于金属模1内腔，并且第二凸起的其中一侧面与金属模1内腔面相贴合。

为具有更好的技术效果，第二凸起的优选结构形式及尺寸参数设计如下：第二凸起的纵向截面为梯形，第二凸起朝向金属模1内腔中心的一侧面为斜面；该斜面与帽口壳3的安装底座下表面外端之间形成锐角，该锐角设定为β，β的取值为40°～70°；第二凸起的底端在水平向的宽度设定为l3，第二凸起的底端是指与帽口壳3的安装底座下表面相接的这一端，l3的取值为30mm～60mm；第二凸起的高度设定为l4，l4是指第二凸起的尖端面与帽口壳3的安装底座下表面在竖向平面的间距，l4的取值为20mm～60mm。帽口壳3、第一凸起和第二凸起为铸铁材质的一体式结构。

在上述的模铸帽口壳安装结构基础上，本发明同时还提供一种模铸浇注方法，浇注过程中，钢水上升至与帽口壳3接触时，浇注速度减慢至锭身浇注速度的1/15～1/3(钢水上升至与帽口壳3接触时，该浇注速度即是指帽口浇注速度)。优选地方式为，浇注前，先烘烤金属模1、帽口壳3和绝热板2至50℃～300℃；浇注时帽口钢水高度为150mm～400mm；浇注时，锭身浇注速度为0.1m/s～0.5m/s，钢水上升至与帽口壳3接触时，浇注速度减慢至0.01m/s～0.06m/s。有利于减缓高温钢水对于凸起的热冲击，提高使用寿命；同时增加帽口的充填时间，有利于增加帽口的补缩效果，提高铸坯质量。

本发明优选适用于矩形断面的铸坯，金属模1的内腔横断面为矩形，绝热板2呈矩形分布，矩形分布线的每一侧分别布置一件绝热板2。

实施例1：对cr12mov钢，浇注3.2t锭；实施方式如下：

帽口壳3内腔下端设置有呈环形布置的第一凸起。第一凸起的尺寸参数如下：l1的取值为60mm，l2的取值为60mm，第一凸起的下表面倒斜角或圆角，α的角度为45°，第一凸起的尖端为一个小切角，形成与绝热板2的内腔面齐平的斜面，切边长20mm(即第一凸起的尖端面在其倾斜方向上的线性长度为20mm)。帽口壳3和第一凸起为铸铁材质的一体式结构。

金属模1的内腔横断面为矩形，帽口壳3的内腔横断面也为矩形，帽口壳3的内腔安装四块绝热板2，每侧一块，绝热板2底部放在第一凸起的上表面，绝热板2底部为平面、无倒角。

浇注前，先烘烤金属模1、帽口壳3和绝热板2至60℃；浇注时，锭身浇注速度0.169m/s，帽口浇注速度0.034m/s；帽口钢水高度230mm，浇注结束后吊起帽口壳3，金属锭身与帽口之间过渡良好，无质量缺陷；轧制后成材率提高4％。

实施例2：对4cr13钢，浇注3t锭，实施方式如下：

帽口壳3内腔下端设置有呈环形布置的第一凸起。第一凸起的尺寸参数如下：l1的取值为35mm，l2的取值为40mm，第一凸起的下表面倒斜角或圆角，α的角度为40°，第一凸起的尖端为一个小切角，形成与绝热板2的内腔面齐平的斜面，切边长25mm(即第一凸起的尖端面在其倾斜方向上的线性长度为25mm)。

帽口壳3的安装底座下表面设置有呈环形布置的第二凸起，第二凸起设置于金属模1内腔，并且第二凸起的其中一侧面与金属模1内腔面相贴合；第二凸起的纵向截面为梯形，其尺寸参数如下：高度l4的取值为30mm，宽度l3的取值为50mm，β的角度为40°。

帽口壳3、第一凸起和第二凸起为铸铁材质的一体式结构。

金属模1的内腔横断面为矩形，帽口壳3的内腔横断面也为矩形，帽口壳3的内腔安装四块绝热板2，每侧一块，绝热板2底部放在第一凸起的上表面，绝热板2底部为平面、无倒角。

浇注前，先烘烤金属模1、帽口壳3和绝热板2至40℃；浇注帽口钢水高度250mm；浇注时，锭身浇注速度0.169m/s，帽口浇注速度0.038m/s；浇注结束后吊起帽口壳3，金属锭身与帽口之间过渡良好，无质量缺陷；轧制后成材率提高5％。