CN109332611A - 一种水冷钢锭模 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水冷钢锭模,属于钢锭浇注设备技术领域。其包括水冷底盘和设置在所述水冷底盘上的模身,所述模身包括两个相对设置的平面板和两个相对设置的弧形板,所述平面板和所述弧形板边缘相互可拆卸连接,所述平面板和所述弧形板内侧均设置镀层,所述平面板和所述弧形板内部均纵向设置多个通水槽,多个所述通水槽下部均与进水总管连通,所述进水总管与水泵连通,多个所述通水槽上部均与出水总管连通。本发明的水冷钢锭模具有钢锭冷却效率高、脱模方便、钢锭不易出现裂纹的特点。

Description

一种水冷钢锭模
技术领域
本发明涉及钢锭浇注设备技术领域,具体是一种水冷钢锭模。
背景技术
随着工业发展,对特厚钢板的需求及质量要求逐步提高,因此对特厚钢板的生产设备和工艺需求也随之提高,近年来随着水冷钢锭模设备的投产及技术的逐步改进,其生产的特厚钢板质量得到明显提高,但由于水冷条件下冷却强度的提高,大宽度钢锭在浇注凝固过程中存在易发宽面上纵裂纹的现象,增加了钢锭清理工作量,延长了生产周期,同时对成材率是一种损耗。
公告号为CN 104439123 B的专利公开了一种透磁水冷钢锭模,该钢锭模包括:钢锭模内腔、方或矩形冷却水管、加强箍、升降式水冷底盘、水冷底盘、水冷底盘进水口、水冷底盘出水口、液压升降机构、进水总管、出水总管、并排组管结构和基座。该发明提供的透磁水冷钢锭模装置的侧壁采用管结构焊接而成,可大幅度降低水冷钢锭模制作原料成本,有利于水冷钢锭模加工制作和维修。升降水冷底盘依靠液压驱动杆的升降机构驱动,可保证水冷底盘平稳升降。但是,该发明的钢锭模采用多个水管并列组成,脱模困难,容易造成钢锭损伤。
公布号为CN 106734997 A的专利文献公开了一种圆钢锭模,属于圆钢锭生产领域。目的是提供一种有利于散热的圆钢锭模,用以减少浇铸的圆钢锭的表面裂纹。包括模体,在模体的外侧壁设有多个气孔,多个气孔位于模体下口处,且沿模体周向均布;在模体上还设有与气孔等量的位于外侧壁和内侧壁之间的散热通道,所述散热通道由下端面延伸至上端面;所述散热通道与气孔一一对应相连通。该圆钢锭模,加快了型腔内的外层钢水的散热速度,有利于外层的钢水快速冷却形成激冷层,进而有利于内层钢水的热量快速向外层钢水传递,从而加快了内层钢水的散热速度,进而提高了激冷层的厚度,较厚的激冷层更有利于承受钢水浇注时产生的静压力,从而更有利于减少钢锭的表面裂纹,提高了钢锭的表面质量。但是,该钢锭模采用风冷方式,冷却效率低,浪费电能,而且该钢锭模模体为一体结构,脱模困难,而且钢锭表面不够平滑。
发明内容
有鉴于此,本发明针对现有技术的不足,提供的一种钢锭冷却效率高、脱模方便、钢锭不易出现裂纹的水冷钢锭模。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种水冷钢锭模,包括水冷底盘和设置在所述水冷底盘上的模身,所述模身包括两个相对设置的平面板和两个相对设置的弧形板,所述平面板和所述弧形板边缘相互可拆卸连接,所述平面板和所述弧形板内侧均设置镀层,所述平面板和所述弧形板内部均纵向设置多个通水槽,多个所述通水槽下部均与进水总管连通,所述进水总管与水泵连通,多个所述通水槽上部均与出水总管连通。
优选的,所述弧形板两侧均设置凸条,所述平面板两侧均设置凹槽,所述凸条与所述凹槽对应连接。
优选的,所述模身外侧设置多个加强箍。
优选的,所述弧形板的弧形度α为1°~70°。
优选的,所述通水槽横截面为正方形或者圆形。
优选的,所述平面板和所述弧形板均为铜板,所述镀层为金属Cr镀层。
优选的,所述镀层的镀制方法,包括以下步骤:
(1)将铜板内表面进行酸洗和水洗,使铜板内表面活性化;
(2)将电镀液Ⅰ倒入电解槽Ⅰ中,将电解槽Ⅰ的温度升到50℃,对电镀槽进行通电开始电镀,在铜板内表面镀上厚度为20-30um的铬镀层;
(3)将电镀液Ⅱ倒入电解槽Ⅱ中,将电镀液Ⅱ的温度升到50℃,并且在电镀槽Ⅱ的下面放一个恒温磁力搅拌器;
(4)将步骤(2)中已经镀铬的铜板再进行表面清洗,放置入电解槽二中进行二次电镀,并打开恒温磁力搅拌器,在镀层的表面形成镀铬层。
所述电镀液Ⅰ组分及其含量为Cr3+0.4-0.8mol/L、H2SO40.3-0.5mol/L、H3BO30.2-0.4 mol /L;
所述电镀液Ⅱ组分及其含量为Cr3+0.4-0.8mol/L、H2SO40.3-0.5mol/L、H3BO30.2-0.4mol /L、C12H25SO4Na 0.005 mol/L、Si3N41-4g/L。
优选的,所述Si3N4的粒度为10-20nm。
优选的,所述电镀液Ⅱ的配制方法为:将各原料组分的试剂溶于水中,再将计量所述的Si3N4溶于其中,混合均匀后用超声波分散,分散时间为5-6min。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明的水冷钢锭模,模身由两相对设置的平面板和两相对设置的弧形板相互对接,在浇注过程中,由于内腔为弧形设计,可减小钢锭表面的应力集中,另外在凝固收缩过程中由于表面为弧形,可变形量较平面型钢锭大,进一步减轻钢锭在凝固收缩过程中的应力裂纹倾向。
另外,两平面板两侧的凸条与两弧形板两侧的凹槽对接,能够实现模身的灵活拆卸,方便钢锭浇注完成后脱模,模身外侧的多个加强箍能够将四个独立的模板固定连接,保持模身稳定,避免钢锭浇注过程中漏钢,弧形板的弧形度在1°~70°之间,能够使钢锭表面应力保持在合适范围,在凝固收缩过程中的可变形余量保持在合适范围,避免钢锭凝固时产生裂纹。
另外,通过在模身内侧设置镀层,能够提高耐磨性能、保持模身内侧光滑平整,镀层为金属Cr镀层,稳定性强,使用寿命长,而且使钢锭脱模更加方便。
另外,模身内侧的镀层采用两次电镀的方式,使得镀层的厚度和硬度得以保证,提高了模身表面耐磨性和耐腐蚀性,第二次电镀时,加入纳米氮化硅,可以填充铬金属晶粒之间的孔隙,并缭绕覆盖在铬金属晶粒表面形成稳定镀层,使得镀层的表面更加平滑,脱模时更加方便,而且不会造成钢锭损伤。
附图说明
图1是本发明实施例一的俯视图;
图2是本发明实施例一的左视图;
图3是本发明实施例四的左视图;
其中,1-水冷底盘,2-平面板,3-弧形板,4-通水槽,5-凸条,6-夹具,7-液压机,8-压板。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容,但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
实施例一
如图1~2所示,一种水冷钢锭模,包括水冷底盘1和设置在所述水冷底盘1上的模身,所述模身包括两个相对设置的平面板2和两个相对设置的弧形板3,所述平面板2和所述弧形板3边缘相互可拆卸连接,所述平面板2和所述弧形板3内侧均设置镀层,所述平面板2和所述弧形板3内部均纵向设置多个通水槽4,多个所述通水槽4下部均与进水总管连通,所述进水总管与水泵连通,多个所述通水槽4上部均与出水总管连通。
具体的,所述弧形板3两侧均设置凸条5,所述平面板2两侧均设置凹槽,所述凸条5与所述凹槽对应连接。所述模身外侧设置多个加强箍。所述弧形板3的弧形度α为60°,弧形度指弧面切线与垂线的夹角,所述通水槽4横截面为圆形。
本发明实施例的水冷钢锭模,模身由两相对设置的平面板和两相对设置的弧形板相互对接,在浇注过程中,由于内腔为弧形设计,可减小钢锭表面的应力集中,另外在凝固收缩过程中由于表面为弧形,可变形量较平面型钢锭大,进一步减轻钢锭在凝固收缩过程中的应力裂纹倾向,模身内侧设置镀层,能够提高钢锭模的耐磨性能;两平面板两侧的凸条与两弧形板两侧的凹槽对接,能够实现模身的灵活拆卸,方便钢锭浇注完成后脱模,模身外侧的多个加强箍能够将四个独立的模板固定连接,保持模身稳定,避免钢锭浇注过程中漏钢,弧形板的弧形度在1°~70°之间,能够使钢锭表面应力保持在合适范围,在凝固收缩过程中的可变形余量保持在合适范围,避免钢锭凝固时产生裂纹。
实施例二
如图1~2所示,一种水冷钢锭模,包括水冷底盘1和设置在所述水冷底盘1上的模身,所述模身包括两个相对设置的平面板2和两个相对设置的弧形板3,所述平面板2和所述弧形板3边缘相互可拆卸连接,所述平面板2和所述弧形板3内侧均设置镀层,所述平面板2和所述弧形板3内部均纵向设置多个通水槽4,多个所述通水槽4下部均与进水总管连通,所述进水总管与水泵连通,多个所述通水槽4上部均与出水总管连通。
具体的,所述弧形板3两侧均设置凸条5,所述平面板2两侧均设置凹槽,所述凸条5与所述凹槽对应连接。所述模身外侧设置多个加强箍。所述弧形板3的弧形度α为60°。所述通水槽4横截面为正方形。
本发明实施例的水冷钢锭模,与实施例一的不同之处在于:所述平面板和所述弧形板均为铜板,所述镀层为金属Cr。
所述镀层的镀制方法,包括以下步骤:(1)将铜板内表面进行酸洗和水洗,使铜板内表面活性化;
(2)将电镀液Ⅰ倒入电解槽Ⅰ中,将电解槽Ⅰ的温度升到50℃,对电镀槽进行通电开始电镀,在铜板内表面镀上厚度为20-30um的铬镀层;
(3)将电镀液Ⅱ倒入电解槽Ⅱ中,将电镀液Ⅱ的温度升到50℃,并且在电镀槽Ⅱ的下面放一个恒温磁力搅拌器;
(4)将步骤(2)中已经镀铬的铜板再进行表面清洗,放置入电解槽二中进行二次电镀,并打开恒温磁力搅拌器,在镀层的表面形成镀铬层。
所述电镀液Ⅰ组分及其含量为Cr3+0.4-0.8mol/L、H2SO40.3-0.5mol/L、H3BO30.2-0.4 mol /L;
所述电镀液Ⅱ组分及其含量为Cr3+0.4-0.8mol/L、H2SO40.3-0.5mol/L、H3BO30.2-0.4mol /L、C12H25SO4Na 0.005 mol/L、Si3N41-4g/L。
所述Si3N4的粒度为10-20nm。
所述电镀液Ⅱ的配制方法为:将各原料组分的试剂溶于水中,再将计量所述的Si3N4溶于其中,混合均匀后用超声波分散,分散时间为5-6min。
本发明实施例中,模身采用铜板,导热性好,水冷效率高,模身内侧的镀层采用两次电镀的方式,使得镀层的厚度和硬度得以保证,提高了模身表面耐磨性和耐腐蚀性,第二次电镀时,加入纳米氮化硅,可以填充铬金属晶粒之间的孔隙,并缭绕覆盖在铬金属晶粒表面形成稳定镀层,使得镀层的表面更加平滑,脱模时更加方便,而且不会造成钢锭损伤。
实施例三
如图1~2所示,一种水冷钢锭模,包括水冷底盘1和设置在所述水冷底盘1上的模身,所述模身包括两个相对设置的平面板2和两个相对设置的弧形板3,所述平面板2和所述弧形板3边缘相互可拆卸连接,所述平面板2和所述弧形板3内侧均设置镀层,所述平面板2和所述弧形板3内部均纵向设置多个通水槽4,多个所述通水槽4下部均与进水总管连通,所述进水总管与水泵连通,多个所述通水槽4上部均与出水总管连通。
具体的,所述弧形板3两侧均设置凸条5,所述平面板2两侧均设置凹槽,所述凸条5与所述凹槽对应连接。所述模身外侧设置多个加强箍。所述弧形板3的弧形度α为60°。所述通水槽4横截面为正多边形。
所述平面板和所述弧形板均为铜板,所述镀层为金属Cr,所述镀层的镀制方法与实施例二中相同。
所述水冷钢锭的生产方法,包括以下步骤:
(1)在模底放入保护渣;
(2)开启冷却水***,检查确认模体夹套出口水压大于0.05Mpa;
(3)浇注,钢液的过热温度控制在50~80°C,锭身浇注速度10-50cm/分钟,钢锭直径越大上升速度越慢,帽口的速度小于锭身浇注速度,浇注到加固孔上方停止浇注,随即在液面上放入保温剂和发热剂;
(4)浇注终了继续给水冷却,维持时间10~15分钟脱模;
(5)水冷浇注模脱去后随即罩上缓冷罩;
(6)确认已全凝后即移走缓冷罩将锭坯移去退火。
通过上述方法制备的水冷钢锭,钢锭表面的渣疤、凹坑、结瘤、气孔、麻点、重皮、凹凸不平等缺陷的深度、高度小于2mm,表面较光滑,无裂纹。
实施例四
如图1、图3所示,一种水冷钢锭模,包括水冷底盘1和设置在所述水冷底盘1上的模身,所述模身包括两个相对设置的平面板2和两个相对设置的弧形板3,所述平面板2和所述弧形板3边缘相互可拆卸连接,所述平面板2和所述弧形板3内侧均设置镀层,所述平面板2和所述弧形板3内部均纵向设置多个通水槽4,多个所述通水槽4下部均与进水总管连通,所述进水总管与水泵连通,多个所述通水槽4上部均与出水总管连通。
具体的,所述弧形板3两侧均设置凸条5,所述平面板2两侧均设置凹槽,所述凸条5与所述凹槽对应连接。所述模身外侧设置多个加强箍。所述弧形板3的弧形度α为60°。所述通水槽4横截面为圆形。
本发明实施例的水冷钢锭模,与实施例一、二、三的不同之处在于:还包括脱模机构,所述脱模机构包括夹固装置和液压装置,所述夹固装置设置在所述液压装置底面,所述夹固装置包括两个夹具6,所述液压装置包括液压机7,所述液压机7的伸缩杆朝下,两个所述夹具6分别位于所述伸缩杆的两侧,所述伸缩杆端部设置压板8。
脱模时,将所述模身外侧的加强箍拆除,两个所述夹具分别将两平面板夹固,将所述底盘拆出,启动液压机,液压机伸缩杆带动压板向下运动,将钢锭压出,完成脱模。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换,只要不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种水冷钢锭模,包括水冷底盘和设置在所述水冷底盘上的模身,其特征在于:所述模身包括两个相对设置的平面板和两个相对设置的弧形板,所述平面板和所述弧形板边缘相互可拆卸连接,所述平面板和所述弧形板内侧均设置镀层,所述平面板和所述弧形板内部均纵向设置多个通水槽,多个所述通水槽下部均与进水总管连通,所述进水总管与水泵连通,多个所述通水槽上部均与出水总管连通。
2.如权利要求1所述的水冷钢锭模,其特征在于:所述弧形板两侧均设置凸条,所述平面板两侧均设置凹槽,所述凸条与所述凹槽对应连接。
3.如权利要求2所述的水冷钢锭模,其特征在于:所述模身外侧设置多个加强箍。
4.如权利要求3所述的水冷钢锭模,其特征在于:所述弧形板的弧形度α为1°~70°。
5.如权利要求4所述的水冷钢锭模,其特征在于:所述通水槽横截面为正方形或者圆形。
6.如权利要求1或5所述的水冷钢锭模,其特征在于:所述平面板和所述弧形板均为铜板,所述镀层为金属Cr镀层。
7.如权利要求6所述的水冷钢锭模,其特征在于:所述镀层的镀制方法,包括以下步骤:
(1)将铜板内表面进行酸洗和水洗,使铜板内表面活性化;
(2)将电镀液Ⅰ倒入电解槽Ⅰ中,将电解槽Ⅰ的温度升到50℃,对电镀槽进行通电开始电镀,在铜板内表面镀上厚度为20-30um的铬镀层;
(3)将电镀液Ⅱ倒入电解槽Ⅱ中,将电镀液Ⅱ的温度升到50℃,并且在电镀槽Ⅱ的下面放一个恒温磁力搅拌器;
(4)将步骤(2)中已经镀铬的铜板再进行表面清洗,放置入电解槽二中进行二次电镀,并打开恒温磁力搅拌器,在镀层的表面形成镀铬层;
所述电镀液Ⅰ组分及其含量为Cr3+0.4-0.8mol/L、H2SO40.3-0.5mol/L、H3BO30.2-0.4mol /L;
所述电镀液Ⅱ组分及其含量为Cr3+0.4-0.8mol/L、H2SO40.3-0.5mol/L、H3BO30.2-0.4mol /L、C12H25SO4Na 0.005 mol/L、Si3N41-4g/L。
8.如权利要求7所述的水冷钢锭模,其特征在于:所述Si3N4的粒度为10-20nm。
9.如权利要求8所述的水冷钢锭模,其特征在于:所述电镀液Ⅱ的配制方法为:将各原料组分的试剂溶于水中,再将计量所述的Si3N4溶于其中,混合均匀后用超声波分散,分散时间为5-6min。
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