一种大型钢锭的加压铸造模具及方法与流程

本发明属于金属材料与加工技术领域，具体涉及一种大型钢锭的加压铸造模具及方法。

背景技术：

大型钢锭是特殊钢种大型铸锻件的主要原料，其生产方法为：利用上注或下注法，将钢水从钢包注入到钢锭模中，依靠钢锭模壁的冷却和散热逐渐凝固成为钢锭。在凝固过程中，凝固前沿发生体积收缩，容易使钢锭产生中心疏松、缩孔、偏析等缺陷。对于大型钢锭，由于体积大，凝固时间长，中心疏松、缩孔和偏析的控制难度更大。在传统的模铸生产过程中，凝固前沿的补缩能力和熔池高度有关，补缩的动力为熔池的钢水静压力和大气压力，而控制中心缺陷的方法主要有降低浇注过热度、优化锭型参数、浇注末期的细流填充、优化原辅料的性能等。这些方法在一定程度上起到了较好的作用，但控制难度较大，而且发展到一定程度后，很难再有突破性进展。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种大型钢锭的加压铸造模具及方法，至少解决上述问题之一。本发明中钢水浇注结束后在钢锭模的顶部加盖弧形盖板，盖板有一定自重且与钢锭模之间用耐热密封垫密封，通过压力调节系统中的增压泵增加钢锭模内的空气压力，使凝固在高于大气压的环境中进行，进而提高熔池对凝固前沿的补缩能力，减轻大型钢锭的中心缩孔、疏松、成分偏析等缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大型钢锭的加压铸造模具，包括中注管、底盘、钢锭模底座、钢锭模、弧形盖板和压力调节系统；

所述中注管和钢锭模底座安装在底盘上，所述钢锭模的底部安装在钢锭模底座上，钢锭模底座的底部设有开口；所述中注管的底部与底盘内的汤道的一端连通，汤道的另一端通过钢锭模底座的开口与钢锭模的底部连通；

所述弧形盖板为弧形，弧形盖板安装在钢锭模的顶部；所述弧形盖板与钢锭模接触处密封处理；

所述弧形盖板上设有压力调节系统，所述压力调节系统包括压力计、增压阀、泄压阀和控制单元，所述压力计、增压阀和泄压阀分别与控制单元连接。

上述方案中，所述钢锭模的顶部内侧设有止口；所述弧形盖板的底部边缘位于止口内。

上述方案中，所述弧形盖板与钢锭模接触处设有耐热密封垫。

所述钢锭模的冒口部设有绝热板。

上述方案中，所述弧形盖板上开孔并安装压力计，所述压力计用于实时监测钢锭模内的空气压力。

上述方案中，所述弧形盖板上开孔并安装用于与增加泵连接的通气管路，所述通气管路上安装增压阀和泄压阀。

上述方案中，所述弧形盖板上设有吊耳。

上述方案中，所述弧形盖板为钢制材料制成。

一种大型钢锭的加压铸造方法的，包括以下步骤：

钢水经中注管、底盘上的汤道、钢锭模底座上的开口注入到钢锭模内，浇注过程中加入保护渣，达到预设的浇高后添加发热剂，然后添加碳化稻壳；

所述钢水浇注结束后，在所述中注管中插入冷料使中注管中的钢水凝固；

将弧形盖板盖在所述钢锭模上，所述弧形盖板和钢锭模的接缝位置用耐热密封垫密封；

开启弧形盖板上压力调节系统的增压阀和关闭泄压阀，通过加压口向钢锭模内充入压缩空气，直至压力达到设定值后关闭增压阀；

所述弧形盖板上的压力计实时监控钢锭模内压力，并将压力信息传送到控制单元，当压力高于设定值时，控制单元控制泄压阀开启减压，当压力低于设定值时，控制单元控制增压阀开启加压，使钢锭在设定压力下完成凝固过程。

上述方案中，所述设定值为0.5-1.0mpa。

进一步的，所述钢锭模内的升压速度为1分钟内达到设定值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明大型钢锭的加压铸造模具具有弧形盖板，弧形盖板上设有压力调节系统，钢水浇注结束后在钢锭模的顶部加盖弧形盖板，通过压力调节系统调节钢锭模内部的气体压力，增强凝固前沿的熔池补缩能力，钢锭模顶部加盖，能减少顶部的热量损失，进一步延迟封顶、促进补缩，本发明减轻大型钢锭的中心缩孔、疏松、成分偏析等缺陷，结构简单，实施难度低。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施方式的大型钢锭加压铸造的浇注系统示意图。

图中：1、中注管；2、底盘；3、钢锭模底座；4、钢锭模；5、绝热板；6、钢水；7、保护渣；8、发热剂；9、碳化稻壳；10、弧形盖板；11、耐热密封垫；12、吊耳；13、压力计；14、增压阀；15、泄压阀；16、止口；17、汤道；18、开口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

图1所示为本发明所述大型钢锭的加压铸造模具的一种较佳实施方式，所述大型钢锭的加压铸造模具，包括中注管1、底盘2、钢锭模底座3、钢锭模4、弧形盖板10和压力调节系统；所述中注管1和钢锭模底座3安装在底盘2上，所述钢锭模4的底部安装在钢锭模底座3上，钢锭模底座3的底部设有开口18；所述中注管1的底部与底盘2内的汤道17的一端连通，汤道17的另一端通过钢锭模底座3的开口18与钢锭模4的底部连通；

所述弧形盖板10为弧形，弧形盖板10安装在钢锭模4的顶部；所述弧形盖板10与钢锭模4接触处密封处理。

所述弧形盖板10上设有压力调节系统，所述压力调节系统包括压力计13、增压阀14、泄压阀15和控制单元，所述压力计13、增压阀14和泄压阀15分别与控制单元连接。所述钢锭模4内的空气压力具备自动调整功能；当钢锭模4内空气压力低于设定压力时自动启动增压泵打开增压阀14进行增压；当钢锭模4内的空气压力高于设定压力时自动启动泄压阀15进行减压。

根据本实施例，优选的，所述钢锭模4的顶部内侧设有止口16；所述弧形盖板10的底部边缘位于止口16内，以便于弧形盖板10的安放并防止其滑落。

根据本实施例，优选的，所述弧形盖板10与钢锭模4接触处设有耐热密封垫11，以防止钢锭模4内气体泄漏导致气压变化。

所述钢锭模4的冒口部设有绝热板5来降低冒口周围的传热。

根据本实施例，优选的，所述弧形盖板10上开孔并安装压力计13，所述压力计13用于实时监测钢锭模4内的空气压力。

根据本实施例，优选的，所述弧形盖板10上开孔并安装用于与增加泵连接的通气管路，所述通气管路上安装增压阀14和泄压阀15。

根据本实施例，优选的，所述弧形盖板10上设有吊耳12，以便于吊装。

根据本实施例，优选的，所述弧形盖板10为钢制材料制成，所述弧形盖板10应具有足够的重量，以便平衡模内的气体压力、防止弧形盖板10被顶开，以便起到密封效果并保障安全。

实施例2

一种大型钢锭的加压铸造，本实施例2包括实施例1所述大型钢锭的加压铸造模具，因此具有实施例1所述的有益效果，此处不再赘述。

所述大型钢锭的加压铸造方法的，包括以下步骤：

钢水6经中注管1、底盘2上的汤道、钢锭模底座3上的开口注入到钢锭模4内，浇注过程中加入保护渣7，达到预设的浇高后添加发热剂8，然后添加碳化稻壳9，来延迟顶部的凝固时间，以便使熔池对凝固前沿进行充分补缩，从而将缺陷“驱赶”到冒口部位，减轻锭身的中心缺陷；

所述钢水6浇注结束后，在所述中注管1中插入冷料使中注管1中的钢水6凝固，以防止钢锭模4内压力增加导致钢水6从中注管1上口溢出；

将弧形盖板10盖在所述钢锭模4上，所述弧形盖板10和钢锭模4的接缝位置用耐热密封垫11密封；

开启弧形盖板10上压力调节系统的增压阀14和关闭泄压阀15，通过加压口向钢锭模4内充入压缩空气，所述钢锭模4内的升压速度为1分钟内达到设定值0.5-1.0mpa后关闭增压阀14；压力设定值在0.5-1.0mpa范围内补缩的效果较好，且安全性高。

所述弧形盖板10上的压力计13实时监控钢锭模4内压力，并将压力信息传送到控制单元，当压力高于设定值时，控制单元控制泄压阀15开启减压，当压力低于设定值时，控制单元控制增压阀14开启加压，使钢锭在设定压力下完成凝固过程。

本发明通过提高钢锭模4内的气体压力来提高凝固前沿的补缩能力，效果明显，气体压力每增加1atm，相当于熔池高度增加1.45m，结构简单，实施难度低。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。