专利名称：防氧化离心式模铸钢锭的生产方法及其专用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防氧化离心式模铸钢锭的生产方法及其专用装置，属于钢锭铸造技术领域。
背景技术：
钢水浇铸有模铸和连续浇铸(简称“连铸”)二种方法。模铸是传统的铸造方法，虽然同连续铸钢相比，模铸存在金属收得率低、生产周期长、劳动强度大、效率低等缺点，但是模铸在铸钢技术中仍然占有较重要的地位，因为一些高碳高合金钢还要靠模铸来浇铸成钢锭，才能在粗轧机上开坯，并在成材轧机上轧成钢材。现有技术的模铸又可分为上铸法和下铸法，上铸法是钢水直接从铸模上部开口注入；下铸法是钢水通过中注管和汤道从下部进入铸模。浇铸完毕的钢锭需待内部凝固到一定程度后经过脱模工序脱去铸模，送到下步工序进行加工。现有模铸技术的模铸方法存在以下问题(1)在浇注时，钢液易与空气发生氧化反应导致制件质量下降。(2)由于钢液中通常含有害杂质，这些杂质夹在钢锭中被带入后续加工(例如锻造、轧制、挤压等)的产品中，成为影响产品使用性能的隐患。
发明内容
本发明的第一个目的，是为了克服现有技术的模铸钢锭过程中，存在钢液易与空气产生氧化反应以及钢液中的杂质易带入钢锭产品的缺点，提供一种防氧化离心式模铸钢锭的生产方法。
本发明的第二个目的，是为了提供一种用于防氧化离心式模铸钢锭生产方法的专用装置。
本发明的第一个目的可以通过如下措施达到防氧化离心式模铸钢锭的生产方法，其特征在于包括以下步骤1)将钢锭模固定在旋转装置上，调整旋转装置的高度、使钢锭模接近钢液浇注口；2)启动旋转装置，使钢锭模处于旋转状态；3)从钢锭模的底部向钢锭模空腔中通入低压或低速惰性气体，并从钢锭模的顶端注入高速或高压惰性气体，使钢锭模的空腔中充满惰性气体；
4)在钢锭模处于旋转的状态下开始浇注钢液，进入钢锭模腔中的钢液与空气隔绝，钢液在高速气流喷射下雾化凝固于钢锭模中，钢液中的杂质在离心力和高速气流的共同作用下落入沉淀腔内被去除；5)钢液注满钢锭模腔后，浇注完毕，关闭钢锭模底部的低压气阀和顶部的高速气阀，并停止电机，即制得钢锭模。
为了达到本发明的第一个目的，还可以进一步采取以下措施为达本发明第一个目的的一种实施方式是所述的钢锭模1可以为多孔隙钢锭模。
为达本发明第一个目的的一种实施方式是在前述方法中所用的惰性气体为氮气或氢气。
本发明的第二个目的可以通过如下措施达到如前所述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法的专用装置，其结构特点是包括钢锭模、定位装置、旋转装置和驱动装置；钢锭模固定于定位装置中，定位装置固定在旋转装置的上端，所述钢锭模顶部的一端开有一直通入钢锭模腔中的小孔，驱动装置与旋转装置的外壳固定连接，驱动装置的动力输出端与旋转装置的输入端连接，旋转装置的动力输出端与定位装置固定连接；钢锭模的底部设有气孔。所述气孔可连通外置的惰性气源，让外来的惰性气体从底面进入浇铸中的钢液中。
本发明的第二个目的还可以通过如下措施达到为达本发明第二个目的的一种实施方式是前述旋转装置的底部还设有升降装置，旋转装置的底部与升降装置连接；所述升降装置为Z型杠杆式升降装置或螺旋式升降装置。
为达本发明第二个目的的一种实施方式是所述旋转装置由连接头、立式转轴、驱动轮和轴套式外壳构成；连接头的顶部与定位装置的底部固定连接、内腔与立式转轴的顶部固定连接，驱动轮固定在立式转轴的中部，驱动轮通过传动部件与驱动装置的动力输出端连接；轴套式外壳的上、下两个侧面分别通过轴承与立式转轴连接；立式转轴的轴心设有一个与钢锭模底部气孔连通的轴向通孔，该轴向通孔的下端口处设有气体开关；控制低压惰性气体的通/断。
为达本发明第二个目的的一种实施方式是驱动装置可以由减摆电动机构成，减摆电动机的输出轴通过传动部件与旋转装置的驱动轮连接，减摆电动机的输出轴的外壳与旋转装置的轴套式外壳固定连接。
为达本发明第二个目的的一种实施方式是所述传动部件可以由传动链、传动带或啮合传动齿轮组构成。
为达本发明第二个目的的一种实施方式是所述气体开关为低压氮气开关或低压氢气开关。
为达本发明第二个目的的一种实施方式是在钢锭模的顶端设有浇注口，浇注口中配有帽型塞GY，钢锭模顶部的小孔呈倾斜状，从浇注口的侧壁穿出、通过浇注口与钢锭模的内腔连通。
本发明的一种实施方式是所述气体开关前设有一旋转阀NK1。
本发明的有益效果是1.本发明采用惰性气体高、低速流动充盈模腔，浇注时，型腔被氮气充满，避免钢液与空气发生氧化反应，实现浇注过程无氧化反应，制得的钢锭模性能优良，机械性能远远高于普通的铸钢件。
2.本发明是在离心情况下浇注，浇注时通入高速气流，高速气流喷射钢液使之雾化凝固于多孔隙的钢锭模内，同时将钢液中不良杂质吹入沉淀腔内，保证了钢结晶的纯净度。
3.本发明是将组合钢锭模铸装置整体置于升降平台上，可根据需要，控制升降高度，使钢锭模整体实现快换和组合，加快转模速度，提高生产效率。
图1、图2为具体实施例1所用装置的结构示意图。
具体实施例方式
下面举例详述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法及专用装置。
具体实施例1防氧化离心式模铸钢锭的生产方法，其特征在于包括以下步骤1)在浇注钢液前，将钢锭模1固定在定位装置2中，将定位装置2与旋转装置3的连接头31固定连接好；2)启动驱动装置4，使传动部件7带动旋转装置3旋转，使钢锭模1处于旋转状态；3)通过立式转轴32的轴向通孔从钢锭模1的底部向钢锭模空腔中通入低压或低速氮气，并打开钢锭模1的顶端的浇注口帽型塞，从钢锭模1的顶端注入高速或高压氮气，使钢锭模1的空腔中充满惰性气体；4)开始浇注钢液；浇注时，调整专用装置底部的垂直升降装置5、使钢锭模1接近钢液浇注口，此时，进入钢锭模腔中的钢液与空气隔绝，钢液在高速气流喷射下雾化凝固于钢锭模1中，钢液中的杂质在离心力和高速气流的共同作用下落入沉淀腔内被去除；5)钢液注满钢锭模腔后，浇注完毕，关闭钢锭模1底部的低压气阀和顶部的高速气阀，并停止电机，即制得模铸钢锭。
本实施例中参见图1、图2，本实施例所用的专用装置包括钢锭模1、定位装置2、旋转装置3、驱动装置4和升降装置5；钢锭模1固定于定位装置2中，定位装置2固定在旋转装置3的上端，旋转装置3的底部与升降装置5连接，钢锭模1顶部的一端开有一直通入钢锭模腔中的小孔6，驱动装置4与旋转装置3的外壳固定连接，驱动装置4的动力输出端与旋转装置3的输入端连接，旋转装置3的动力输出端与定位装置2固定连接；钢锭模1的底部设有气孔11。旋转装置3由连接头31、立式转轴32、驱动轮33和轴套式外壳34构成；连接头31的顶部与定位装置2的底部固定连接、内腔壁与立式转轴32的顶部固定连接，驱动轮33固定在立式转轴32的中部，驱动轮33通过传动部件7与驱动装置4的动力输出端连接；轴套式外壳34的上、下两个侧面分别通过轴承与立式转轴32连接；立式转轴32的轴心设有一个与钢锭模1内腔相通的轴向通孔8，该轴向通孔8的下端口处设有气体开关9，用于控制低压惰性气体的通/断。驱动装置4由减摆电动机构成，减摆电动机的输出轴41通过传动部件7与旋转装置3的驱动轮33连接，减摆电动机的输出轴41的外壳42与旋转装置3的轴套式外壳34固定连接。传动部件7可以由传动链、传动带或啮合传动齿轮组构成。气体开关9为低压氮气开关或低压氢气开关。在钢锭模1的顶端设有浇注口12，浇注口12中配有帽型塞GY，钢锭模1顶部的小孔6呈倾斜状，从浇注口12的侧壁穿出、通过浇注口与钢锭模1的内腔连通。所述气体开关9前设有一旋转气阀NK1。
本实施例采用的升降装置5，为Z型杠杆式手动控制或电动控制装置，由平台51、Z型升降架52和驱动机构53构成。驱动机构53可以为手动控制或电动控制。所述的钢锭模1为多孔隙钢锭模。
工作原理首先启动电动机4，通过链传动链7使立式转轴32带动钢锭模1一起处于旋转状态；然后打开低压氮气开关9和气阀NK1，使氮气通过立式转轴32的轴向孔8和钢锭模1底部的气孔11进入钢锭模1的内腔，再从钢锭模1的顶部小孔6注入高压氮气NP2，实现高低速流动的氮气充盈模腔，浇注时，型腔已注满氮气，避免了钢液与空气发生氧化反应；钢液被高压气流喷射并雾化凝固于多孔缝的钢锭模内，同时高压气流将钢液中不良杂质吹入沉淀腔内，保证了钢结晶的纯净度。组合钢锭模整体置于升降装置5的升降平台上，可随制件Z向所需，控制升降高度，使钢锭模整体实现快换和组合。
具体实施例2所述的惰性气体为氢气，所述升降装置5为螺旋式升降装置，所述升降装置5可以采用手动控制或电动控制。其他与具体实施例1相同。
本发明的其他实施例中，防氧化离心式模铸钢锭的生产方法包括以下步骤1)将钢锭模固定在旋转装置上，调整旋转装置的高度、使钢锭模接近钢液浇注口；2)启动旋转装置，使钢锭模处于旋转状态；这步所述的旋转装置，可以是具体实施例1之外的其他旋转装置；3)从钢锭模的底部向钢锭模空腔中通入低压或低速惰性气体，并从钢锭模的顶端注入高速或高压惰性气体，使钢锭模的空腔中充满惰性气体；4)在钢模处于旋转状态下浇注钢液；浇注时，，进入钢锭模腔中的钢液与空气隔绝，钢液在高速气流喷射下雾化凝固于钢锭模中，钢液中的杂质在离心力和高速气流的共同作用下落入沉淀腔内被去除；5)钢液注满钢锭模腔后，浇注完毕，关闭钢锭模底部的低压气阀和顶部的高速气阀，并停止电机，即制得钢锭模。
权利要求
1.防氧化离心式模铸钢锭的生产方法，其特征在于包括以下步骤1)将钢锭模固定在旋转装置上，调整旋转装置的高度、使钢锭模接近钢液浇注口；2)启动旋转装置，使钢锭模处于旋转状态；3)从钢锭模的底部向钢锭模空腔中通入低压或低速惰性气体，并从钢锭模的顶端注入高速或高压惰性气体，使钢锭模的空腔中充满惰性气体；4)在钢锭模处于旋转的状态下开始浇注钢液，进入钢锭模腔中的钢液与空气隔绝，钢液在高速气流喷射下雾化凝固于钢锭模中，钢液中的杂质在离心力和高速气流的共同作用下落入沉淀腔内被去除；5)钢液注满钢锭模腔后，浇注完毕，关闭钢锭模底部的低压气阀和顶部的高速气阀，并停止电机，即制得钢锭模。
2.如权利要求1所述的防氧化离心式模铸钢锭的生产方法，其特征在于所述的钢锭模(1)为多孔隙钢锭模。
3.如权利要求1所述的防氧化离心式模铸钢锭的生产方法，其特征在于在前述方法中所用的惰性气体为氮气或氢气。
4.如权利要求1所述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法的专用装置，其特征是包括钢锭模(1)、定位装置(2)、旋转装置(3)和驱动装置(4)；钢锭模(1)固定于定位装置(2)中，定位装置(2)固定在旋转装置(3)的上端，所述钢锭模(1)顶部的一端开有一直通入钢锭模腔中的小孔(6)，驱动装置(4)与旋转装置(3)的外壳固定连接，驱动装置(4)的动力输出端与旋转装置(3)的输入端连接，旋转装置(3)的动力输出端与定位装置(2)固定连接；钢锭模(1)的底部设有气孔(11)。
5.如权利要求4所述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法的专用装置，其特征是前述旋转装置的底部还设有升降装置(5)，旋转装置(3)的底部与升降装置(5)连接；所述升降装置(5)为Z型杠杆式升降装置或螺旋式升降装置。
6.如权利要求4或5所述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法的专用装置，其特征是所述旋转装置(3)由连接头(31)、立式转轴(32)、驱动轮(33)和轴套式外壳(34)构成；连接头(31)的顶部与定位装置(2)的底部固定连接、内腔与立式转轴(32)的顶部固定连接，驱动轮(33)固定在立式转轴(32)的中部，驱动轮(33)通过传动部件(7)与驱动装置(4)的动力输出端连接；轴套式外壳(34)的上、下两个侧面分别通过轴承与立式转轴(32)连接；立式转轴(32)的轴心设有一个与钢锭模(1)底部气孔连通的轴向通孔(8)。
7.如权利要求4或5所述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法的专用装置，其特征是驱动装置(4)可以由减摆电动机构成，减摆电动机的输出轴(41)通过传动部件(7)与旋转装置(3)的驱动轮(33)连接，减摆电动机的输出轴(41)的外壳(42)与旋转装置(3)的轴套式外壳(34)固定连接。
8.如权利要求4或5所述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法的专用装置，其特征是传动部件(7)由传动链、传动带或啮合传动齿轮组构成。
9.如权利要求4或5所述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法的专用装置，其特征是所述气体开关(9)为低压氮气开关或低压氢气开关。
10.如权利要求4或5所述防氧化离心式模铸钢锭的生产方法的专用装置，其特征是钢锭模(1)的顶端设有浇注口(12)，浇注口(12)中配有帽型塞(GY)，钢锭模(1)顶部的小孔(6)呈倾斜状，从浇注口(12)的侧壁穿出、通过浇注口与钢锭模(1)的内腔连通；所述气体开关(9)前设有一旋转阀(NK1)。
全文摘要
本发明涉及防氧化离心式模铸钢锭的生产方法及其专用装置，其特征在于包括以下步骤1)将钢锭模固定在旋转装置上，调整旋转装置的高度、使钢锭模接近钢液浇注口；2)启动旋转装置，使钢锭模处于旋转状态；3)从钢锭模的底部向钢锭模空腔中通入惰性气体，从钢锭模的顶端注入高速或高压惰性气体，使钢锭模的空腔中充满惰性气体；4)在钢锭模处于旋转的状态下开始浇注钢液；5)钢液注满钢锭模腔后，关闭钢锭模底部的低压气阀和顶部的高速气阀，并停止电机，制得钢锭模。本发明采用惰性气体高、低速流动充盈模腔，避免钢液与空气发生氧化反应，实现浇注过程无氧化反应，同时将钢液中不良杂质吹入沉淀腔内，保证了钢结晶的纯净度。本发明使用、操作、控制方便，对环境无污染，对人体无任何伤害。
文档编号B22D13/00GK101032747SQ200610132360
公开日2007年9月12日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者何权胜, 杨瑞立, 刘木丰 申请人:广东圣都模具股份有限公司