一种钢水取样器壳体射砂固化成型模具的制作方法

本实用新型属于钢水取样器模具领域，更具体地说，涉及一种钢水取样器壳体射砂固化成型模具。

背景技术：

钢铁产业是我国国民经济的重要支柱产业之一，随着钢铁产业的迅速发展，钢材品种日益增多，市场竞争日趋激烈，因此，对钢铁的质量要求日益严格，比如钢铁的纯净度。随着炼钢技术的不断发展,钢纯净度水平将不断提高，国际一流水平的钢厂都在设法提高钢的纯净度，因此，超纯净钢冶炼技术将成为炼钢技术的核心之一。目前超纯净钢冶炼技术对成分控制精度要求极高，不仅需要提高冶炼控制精准度，还必须处理好钢水中的多种化学元素以及气体含量的快速分析。要实现钢水中的多种化学元素以及气体含量的准确快速分析，一方面，对分析仪器的精度提出了更高的要求，另一方面，钢水取样的代表性也成为了提升钢铁纯净度的限制性环节，所取钢水试样能真实准确代表实物成分是提高钢纯净度的关键因素。

钢水取样是在液态钢水中迅速取出制样，供光谱分析仪检测分析，得到关于该炉钢水的组分、均质性的相关信息，将相关信息进行分析得出结论，用于指导冶炼的过程，普遍应用于钢厂冶炼的各个工序。取样时间的长短、取样成功率以及成型后试样是否能快速从样盒脱出，是影响钢水检测时间以及炼钢时间的重要原因；取样器制备试样的铸态缺陷，比如制样是否致密饱满，无夹杂，打磨后是否光滑、无气孔以及无毛刺，是影响钢水化学成分分析精准度重要因素。而试样的脱样速度以及铸态缺陷是由取样器(尤其是取样盒和取样器外壳)的结构及使用的装配材料决定的，因为结构和材料确定了一种取样器的凝固特征，即试样冷却速度，如果过冷度的控制不准确，就会使具有一定特征(体形、厚度、尺寸)的钢水试样抛光面的微观结晶形态出现异常缺陷，或使试样化学成分中的溶质元素在试样的整体或局部存在分布不均匀情况。

取样器一般由取样盒、挡渣帽、导流管、以及外部壳体(取样器本体)组成，其中，取样器壳体(本体)结构以及材质又是影响试样铸态缺陷(凝固成型速度)以及试样成型后脱模速度的重要因素之一。取样器壳体(本体)多采用耐火材料(陶土、石英、陶瓷等)或者碳钢材料经人工敲制成型或者经配料、成型、烘干以及组装等多个步骤制备成型，随后再与取样盒组装。人工敲制成型的生产过程，劳动力投入量大，生产效率低，所制备取样器尺寸偏差较大，性能不稳定；配料、成型、烘干以及组装等多步骤制备成型，需要大量的设备投入，比如加工中心、冲床、铣床、精密打孔机、线切割等，生产成本高，制作工序繁杂，操作复杂，生产装配尺寸难以把握，产品质量无法控制。如中国发明专利，申请日：2014.12.01，申请号：201410713971.0，公开了一种取样器及其制备方法，将细煤灰与耐火粘土按比例干混均匀，按10：2～5的比例加入水，混合成湿料，晾晒后用模具压制成耐火腔模原坯，将晾晒至7～9成干的耐火腔模原坯码入干燥窑，在200～300℃的温度下烘干2h，再经4～5h的焖炉后自然冷却，然后，将上耐火腔模与下耐火腔模对接，组装得到形成一个六角形凹槽的耐火腔模；此方法需经历砂件制备前期的配料、成型、烘干以及将上下耐火腔组装等多个步骤，制作工序繁杂，操作复杂，劳动强度大，且生产装配尺寸难以把握，影响取样器性能。

采用金属粉末注射成型工艺可以很好的解决上述问题，但是传统金属粉末注射成型工艺由于脱脂率的问题容易影响产品的性能，比如中国发明专利，申请日：2015.11.25，申请号：201510830995.9，公开了一种粉末注射成型的取样器的制备方法，将金属粉末与粘结剂通过密炼机进行共混，成为具有流变性的粒料，然后注入具有取样器形状的模具型腔中形成毛坯件，利用脱脂剂清除毛坯件中的部分粘结剂，最后通过烧结去除粘结剂，得到取样器。该粉末注射成型的取样器制备方法需要经历制粒、注射成型、脱脂以及烧结等一些列步骤，同样存在制作工序繁杂，操作复杂的问题，且脱脂率会对取样器性能产生直接影响。

此外，就取样器壳体的制备材料来说，采用耐火材料(陶土、石英、陶瓷等)或者碳钢材料制备的取样器外壳(本体)，散热性以及透气性差，极大的限制了试样的凝固成型速度，造成试样铸态组织粗大，直接影响了光谱分析的精确度；且后期试样脱模困难。

因此，降低取样器(尤其是取样器壳体)制备过程中人工劳动强度，提高生产效率低，简化制作工序，提高其壳体透气性、散热性，消除试样铸态组织缺陷，为炼钢质量的过程控制提供准确的数据依据，就显得尤为重要。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有钢水取样器制备过程中制作工序繁杂，操作复杂，生产装配尺寸难以把握，产品质量无法控制的问题，本实用新型提供一种钢水取样器一次射砂固化成型模具，解决了钢水取样器生产工序繁杂、能耗大、产品尺寸偏差及后期装配困难的问题，降低了工人劳动强度，最大程度上降低了试样铸态组织缺陷。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种钢水取样器壳体射砂固化成型模具，包括动型模和定型模；

所述的动型模包括动模，所述的动模为凹模，凹模型腔内设有侧芯棒；

所述的定型模包括定模，所述的定模为凹模，凹模型腔内设有底芯棒；

所述的动模与定模合模后，两凹模型腔与侧芯棒以及底芯棒共同形成与取样器壳体轮廓一致的腔室；

所述的定模边缘设有连通凹模型腔与定模侧壁的通槽，当动模与定模合模后，形成了射砂通道。

优选地，所述的动模上设有多个彼此独立的凹模型腔，每个凹模型腔内均设有侧芯棒；所述的定模上设有多个彼此独立的凹模型腔，每个凹模型腔均设有底芯棒以及连通凹模型腔与定模侧壁的通槽，所述的动模与定模合模后，形成多个与取样器壳体轮廓一致的腔室。

优选地，所述的侧芯棒顶端设有磁铁，用以固定铁质预埋件。

优选地，所述的动型模还包括定推板，所述的定推板上设有动模顶针以及动模定位杆；所述的动模顶针贯穿动模，动模相对于动模顶针沿开模方向往复运动设置；所述的动模定位杆贯穿动模，动模相对于动模定位杆沿开模方向往复运动设置。

优选地，所述的定型模还包括动推板，所述的动推板上设有定模顶针以及定模定位杆；所述的定模顶针定模，并相对于定模沿开模方向往复运动设置；所述的定模定位杆定模，并相对于定模沿开模方向往复运动设置。

优选地，所述的定模上还设有定模定位销；所述的动模与定模通过动模定位杆与定模定位销，固定相对位置。

优选地，所述的动模和定模内部布分别设有电加热管。

优选地，还包括机架以及固定在机架上的侧气缸以及底气缸，所述的机架包括导向杆以及连接在导向杆一侧的固定板；所述的定推板固定在机架上，并与导向杆的另一侧连接；所述的动模与侧气缸连接以及导向杆连接，并且动模相对导向杆可往复运动；所述的动推板背面与固定架之间通过弹簧连接；所述的定模与固定板连接。

优选地，所述的固定板与定推板相对应的平行设置，位于导向杆的两端；

优选地，所述的导向杆有两根，在定推板和固定板上呈对角设置，所述的两根导向杆平行设置。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型所提供的一种钢水取样器壳体射砂固化成型模具，在生产取样器壳体的过程中无粉尘、烟尘，具有排污量小、环保等优点，能够营造相对良好的工作环境；

利用本实用新型所提供的取样器壳体射砂固化成型模具，可以实现覆膜砂壳体的一次性成型与固化，具有生产周期短，效益高的优势，大大降低了劳动强度以及劳动力生产成本，不但降低了工人的劳动强度，同时也提高了工作效率，节省了人力物力；

本实用新型所提供的取样器壳体射砂固化成型模具，具有结构严紧，定位准确的特点，生产出的取样器壳体尺寸精确度高，误差小，无披缝，表面光洁度高，省去了铸件后期需要进行毛坯加工的余量步骤，大大降低了生产成本，缩短了生产周期。

(2)本实用新型所提供的取样器壳体射砂固化成型模具，具有一个定模一个动模，定模固定于机架，动模可以沿着机架导向杆形成的轨道运动，并设有贯穿动、定模，且可以相对动、定模沿开模方向往复运动的定位顶销、定位销以及顶针，在合模生产时，定位杆和定位销可以卡合固定动、定模，提高生产精度；在开模取样时，顶针可以顶出并固定壳体，使得开模更加省力，自动化程度高，操作精度高，降低工人劳动强度，保证工人的施工安全，方便工人取出壳体。

(3)本实用新型所提供的取样器壳体射砂固化成型模具，一模多腔，可以一次性生产多个取样器壳体的模具。

(4)本实用新型所提供的取样器壳体射砂固化成型模具，以覆膜砂为原料，生产的壳体透气性以及散热性良好，在钢水取样过程中，能够最大限度地消除试样铸态组织缺陷，为炼钢质量的过程控制提供准确的数据依据。

(5)本实用新型所提供的取样器壳体射砂固化成型模具，结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1a-b为钢水取样器壳体射砂固化成型模具的主视结构示意图和局部示意图；

图2为钢水取样器壳体射砂固化成型模具定型模的左视结构示意图；

图3为钢水取样器壳体射砂固化成型模具定型模的主视结构示意图；

图4为钢水取样器壳体射砂固化成型模具的机架结构示意图；

图5为钢水取样器壳体射砂固化成型模具所制备的覆膜砂壳体的结构示意图；

图中：1、动型模；110、动模；111、侧芯棒；112、磁铁；120、定推板；121、动模顶针；122、动模定位杆；2、定型模；210、定模；211、底芯棒；212、射砂通道；213、定模定位销；220、动推板；221、定模顶针；222、定模顶销；3、机架；310、固定板；311、弹簧；320、导向杆；4、电加热管；510、侧气缸；520、底气缸；6覆膜砂壳体；610壳体腔室；620、透气孔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例中，所述的钢水取样器壳体射砂固化成型模具，包括动型模1、定型模2、机架3、电加热管4以及气缸；

本实施例的动型模1包括动模110以及定推板120；动模110为凹模，凹模型腔内设有侧芯棒111；定推板120上设有动模顶针121以及动模定位杆122，所述的动模顶针121以及动模定位杆122均贯穿动模110，动模110可以相对于二者沿开模方向往复运动。

本实施例的定型模2包括定模210以及动推板220；所述的定模210为凹模，凹模型腔内设有底芯棒211；动推板220上设有定模顶针221以及定模顶销222；所述的定模顶针221以及定模顶销222均贯穿定模210，并相对于定模210沿开模方向往复运动设置。

动模110与定模210合模后，两凹模型腔与侧芯棒111以及底芯棒211共同形成与取样器壳体轮廓一致的壳体腔室610。

作为优选地，结合图3，定模210上还设有定模定位销213；当动模110与定模210合模时，定模定位销213顶住动模定位杆122，固定动模110与定模210的相对位置，同时，定模顶销222顶住动模110，对位置进行加固；合模完成后，定模210的凹模型腔与动模110的凹模型腔与侧芯棒111以及底芯棒211共同形成了与取样器壳体轮廓一致的壳体腔室610(结合图5)，其中，侧芯棒111用于形成取样器壳体中盛放取样盒的壳体内腔610，底芯棒211用于形成取样器壳体的透气孔620；

作为进一步改进地，结合图1以及图2，本实施例中所述的动模110上设有多个彼此独立的凹模型腔，每个凹模型腔内均设有侧芯棒111；侧芯棒111顶端设有磁铁112，如果有需要，磁铁112可以用来固定需要埋在取样器壳体腔室610内的铁质预埋件(比如取样盒)；定模210上设有多个彼此独立的凹模型腔，每个凹模型腔内均设有底芯棒211，凹模型腔与定模210侧壁之间均设有可以连通两者的通槽，用以形成射砂通道212；在动模110定模210合模后，可以向成一模多腔的结构，一次性生产多个取样器的覆膜砂壳体6。

作为进一步改进的，本实施例中，电加热管4在动模110以及定模210内部均有分布，可以对动模110以及定模210进行加热，保温。

结合图1图2以及图4本实施例的机架3设有导向杆320以及连接在导向杆320一侧的固定板310；如图4所示，定推板120与导向杆320的另一侧连接，定推板120和固定板310平行设置，相对的固定在导向杆320两侧；动模110通过轴套与导向杆320连接，可沿着导向杆320往复运动；动推板220背面与固定板310之间通过左右对称分布的两根弹簧311连接；定模210固定连接在固定板310上。

作为优选地，本实施例中导向杆320有两根，在定推板120和固定板310上呈对角设置，并且，两根导向杆320平行设置，利于增加模具生产过程中的精确度；

本实施例的气缸包括侧气缸510和底气缸520；如图1和图2所示，侧气缸510通过传动杆驱动动模110沿导向杆320运动，所述的传动杆贯穿定推板120并可相对定推板120往复运动；底气缸520固定在机架3上，通过传动杆与底芯棒211连接，用以驱动底芯棒211运动

本实施例中，所述的钢水取样器壳体射砂固化成型模具工作流程如下：半模预热—合模—射砂成型—脱模；

①半模预热：合模前，电加热管4提前对动模110与定模210进行预热，预热至200-300℃，并保温至少10分钟；然后，再进行动模110与定模210的合模；

②合模：侧气缸510通过传动杆驱动动模110沿导向杆320向定模210运动；底气缸520通过传动杆驱动底芯棒211进入定模210凹模型腔内后，底气缸520停止动作；

当动模110与定模210接触合模后，定模定位销213顶住动模定位杆122，固定相对位置，定模顶销222顶住动模110，加固稳定性；此时，通过定模顶销222会对动推板220造成一定的压力P，压力P导致动推板220背面与固定板310相连的弹簧311处于压缩状态；此时，动模110与定模210的凹模型腔与侧芯棒111以及底芯棒211共同形成了与取样器壳体轮廓一致的壳体腔室610，腔室顶部的通槽形成了射砂通道212，合模完成，侧气缸510停止动作。

③射砂成型：射砂机对准射砂通道212，把覆膜砂原料通过射砂通道212射至动模110与定模210接触合模后的腔室内，射砂3～6秒，射砂后保持0.5～2分钟固化，固化完成后样品脱模。

④脱模：壳体固化成型后，底气缸520通过传动杆带动211离开定模210凹模型腔内；侧气缸510通过传动杆带动动模110沿导向杆320向定推板120方向回缩运动；动模顶针121工作，顶住壳体；同时，随着动模110的回缩运动，通过定模顶销222对动推板220造成的压力P逐渐减小，弹簧311对动推板220的弹力F占据优势，逐渐回弹，在弹力F的作用下动推板220向动模110方向运动，进而推动定模顶针221将固化成型后的覆膜砂壳体6顶出。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。