CN112024866A - 全密封模铸浇注保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全密封模铸浇注保护装置，包括氩气保护环(1)、压板组件和可视保护罩组件，氩气保护环(1)通过旋紧块(11)与钢包下水口连接，且下端伸入压板组件的顶端压板(2)通孔内，旋动氩气保护环(1)或顶端压板(2)使得两者通过连接块(12)旋入连接支架(21)内实现密封连接；可视保护罩组件的主体支架(3)上端与顶端压板(2)下端密封连接，主体支架(3)下侧壁设有排气孔，且侧壁上设有可视窗(7)。本装置结构简单，易于安装，实现了模铸浇注过程中钢包下水口与中注管上浇口之间全密封。解决现有模铸氩气保护装置未能形成全密封，氩气流并不能形成完整的屏蔽，容易混入空气，导致钢水二次氧化，影响产品质量。

Description

全密封模铸浇注保护装置

技术领域

本发明涉及一种全密封模铸浇注保护装置，属于铸造设备技术领域。

背景技术

模铸是钢铁冶金行业钢液浇注流程的常用方式。特别是对小批量，尤其是大厚度、高强度的钢材，模铸还是无法取代的。

钢液模铸大多采用下注法：钢液从钢包底部的下水口浇入中注管上浇口上方的漏斗砖，再从中注管底部流入钢锭模底部，最后从钢锭模底部进入锭模内腔直至冒口。钢液模铸过程中，钢包底部下水口与中注管上浇口有一段与空气裸露的空间，在该段空间由于注流与大气接触势必造成钢水的二次氧化，导致钢锭中大颗粒非金属夹杂物的增加，影响了钢水的纯净度。上个世纪六十年代，里特耳等人对影响铸流氧化的因素做了研究，认为空气氧化生成物是成品夹杂物的主要来源。因此如何采用模铸保护浇注，降低钢锭中的N、O气体含量和氧化物杂质，已经成为制约钢锭质量进一步提高的主要限制性环节。

现在国内外企业在模铸过程中所应用的注流保护的方法如下：(1)气幕法：在下水口附近设环管或透气耐火材料通以Ar气在注流周围形成气幕来隔绝大气；(2)密封罩法：钢包钢液浇入中间包中，中间包下部放入真空室密封，钢锭浇注***放在真空室内浇注，在真空环境下实现无氧化浇注；(3)耐火纤维保护环+气幕法，在气幕法的基础上，再在中注管漏斗砖上安放一个耐火材料的保护环，保护环上端面与下水口之间有20-50mm间隙。

然而在实际使用中发现，上述措施均存在不足：

第一种保护措施，保护效果差，主要是由于氩气流并不能形成完整的屏蔽作用，容易混入空气，导致产生二次氧化；

采用第二种保护措施效果虽然好，但设备复杂，并且需要抽真空，成本较高；

第三种保护措施，虽然增加了保护环效果稍优于第一种防范，但由于其依然没有实现密封，仍会有空气进入注流区与钢水接触，氩气保护的效果不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有模铸氩气保护装置未能形成全密封，氩气流并不能形成完整的屏蔽作用，容易混入空气，导致钢水二次氧化，影响产品质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：全密封模铸浇注保护装置，包括氩气保护环、压板组件和可视保护罩组件，所述氩气保护环上部外侧壁周向间隔设置有若干旋紧块，氩气保护环通过旋紧块与钢包下水口连接，氩气保护环的下部侧壁上间隔设置有上端为倾斜面的连接块；

所述压板组件包括环状顶端压板，顶端压板通孔内壁截面为L形结构，顶端压板通孔处间隔设置有倒L形结构的连接支架，氩气保护环下端部可伸入顶端压板通孔内，并与顶端压板通孔内壁台阶面接触，旋动氩气保护环或顶端压板可使得连接块旋入连接支架内使得氩气保护环和顶端压板密封连接；所述可视保护罩组件包括筒状主体支架和可视窗，主体支架上端与顶端压板下端密封连接，主体支架下端侧壁上设置有若干排气孔，所述可视窗设置在主体支架的侧壁上，并与主体支架密封连接。

其中，上述装置中所述可视窗的数量为多个，且均匀间隔设置在主体支架的外侧圆周面上。

其中，上述装置中所述可视窗包括高温玻璃和玻璃压板，主体支架上开设有通孔，高温玻璃通过玻璃压板与主体支架密封连接。

其中，上述装置中所述主体支架内壁设置有耐火纤维保护套。

其中，上述装置中还包括环形耐火纤维板，所述耐火纤维板设置在顶端压板和主体支架之间，上下端面分别与顶端压板下端面和主体支架上端面接触连接。

其中，上述装置中还包括L形的限位块，所述限位块一端与连接支架外侧壁铰接，远离铰接处的折弯边内壁可与连接块小端接触连接。

进一步，上述装置中所述限位块数量至少为一个，且铰接在任一连接支架上。

其中，上述装置中所述主体支架下端面上设置有环形凸台。

其中，上述装置中所述连接块为数量为2～6个，且均匀设置在氩气保护环外壁同一圆周面上。

其中，上述装置中所述连接支架数量为2～6个，且均匀间隔设置在顶端压板通孔的外缘端面上。

本发明的有益效果是：本装置实现了模铸浇注过程中钢包下水口与中注管上浇口之间实现全密封；且结构简单，且易于安装；本装置在钢包下水口与中注管上浇口之间设置密封保护罩隔绝空气进入注流空间；同时工作时氩气从所述氩气保护环上的氩气入口进入，通过氩气保护环形成环形气幕后进入密封保护罩围成的内部腔体，并在钢水注流的***形成气墙，然后从所述主体支架底部的氩气出口排出，进一步地避免钢水发生二次氧化，因而可有效避免空气接触钢水，极大降低氧化物杂质的生成；且在全密封保护罩上开设了若干个可视窗口，且各可视窗口沿圆周分布，以方便浇注工观察注流，根据现场情况改变注流大小和位置。本装置浇注后，可有效降低模铸成品中的N、O含量及氧化物等杂质，可有效提高产品质量，增加产品的市场占有率；另同时本装置可有效减少氩气消耗量，并有效降低浇注钢水的温降，降本增效成果显著，预计应用该专利产生的经济效益不小于50万元/年。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的全剖结构示意图；

图3为本发明的氩气保护环结构示意图；

图4为本发明的压板组件结构示意图；

图5为本发明的可视保护罩组件结构示意图。

图中标记为：1是氩气保护环，11是旋紧块，12是连接块，13是氩气入口，2是顶端压板，21是连接支架，22是限位块，23是密封垫，3是主体支架，31是耐火纤维保护套，32是环形凸台，33是吊环，4是漏斗砖，5是钢水通道，7是可视窗，8是高温玻璃，9是玻璃压板，10是耐火纤维板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1至图5所示，本发明的全密封模铸浇注保护装置，包括氩气保护环1、压板组件和可视保护罩组件，所述氩气保护环1上部外侧壁周向间隔设置有若干旋紧块11，氩气保护环1通过旋紧块11与钢包下水口连接，氩气保护环1的下部侧壁上间隔设置有上端为倾斜面的连接块12；

所述压板组件包括环状顶端压板2，顶端压板2通孔内壁截面为L形结构，顶端压板2通孔处间隔设置有倒L形结构的连接支架21，氩气保护环1下端部可伸入顶端压板2通孔内，并与顶端压板2通孔内壁台阶面接触，旋动氩气保护环1或顶端压板2可使得连接块12旋入连接支架21内使得氩气保护环1和顶端压板2密封连接；所述可视保护罩组件包括筒状主体支架3和可视窗7，主体支架3上端与顶端压板2下端密封连接，主体支架3下端侧壁上设置有若干排气孔，所述可视窗7设置在主体支架3的侧壁上，并与主体支架3密封连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置包括氩气保护环1、压板组件和可视保护罩组件，氩气保护环1属于现有技术，其原理是主要通过将氩气入口13与外部氩气连通，使得氩气进入氩气保护环1内部，并沿内壁形成气墙实现隔绝空气和氩气输入的目的。本装置优选在氩气保护环1上部外侧壁周向间隔设置有若干旋紧块11，使得氩气保护环1通过旋紧块11与钢包下水口连接，同时为了方便氩气保护环1与压板组件连接，优选在氩气保护环1的下部侧壁上间隔设置有上端为倾斜面的连接块12，而压板组件包括环状顶端压板2，将顶端压板2通孔内壁截面为L形结构，主要方便氩气保护环1下端伸入通孔后与通孔内壁台阶面接触密封，为了保证密封效果好，可优选在上述台阶面上设置密封垫23，而氩气保护环1下端面和顶端压板2的内孔台阶面的预紧力则来自连接块12和顶端压板2通孔侧的连接支架21旋紧力，而连接支架21为倒L形结构且设置在顶端压板2通孔处，旋动氩气保护环1或顶端压板2可使得连接块12旋入连接支架21内使得氩气保护环1和顶端压板2密封连接，可优选连接支架21的内侧壁和限位块22的上端倾斜面均为粗糙面，可增大摩擦系数防止氩气保护环1和顶端压板2脱离；为了方便氩气排出保持整个装置内的氩气流通防止憋压引起钢水浇铸不畅，本装置优选还设置可视保护罩组件，而可视保护罩组件具体包括筒状主体支架3和可视窗7，主体支架3上端与顶端压板2下端密封连接，主体支架3下端侧壁上设置有若干排气孔，排气孔主要用于氩气的排出，使得整个装置内氩气流动起来，避免空气混入影响钢水质量。同时将可视窗7设置在主体支架3的侧壁上，并与主体支架3密封连接，主要是为了方便浇注工观察注流，根据现场情况改变注流大小和位置。本装置实际将本装置设置在钢包下水口与中注管上浇口之间，用于隔绝空气进入注流空间，而工作时氩气从氩气保护环1上的氩气入口13进入，通过氩气保护环1形成环形气幕后进入密封保护罩围成的内部腔体，并在钢水注流的***形成气墙，然后从所述主体支架3底部的氩气出口排出，本装置实际浇铸时，使得钢水沿图中钢水通道5实现浇铸，且钢水通道5内周全部是氩气覆盖包围，进一步地避免钢水发生二次氧化，因而可有效避免空气接触钢水，极大降低氧化物杂质的生成。

优选的，上述装置中所述可视窗7的数量为多个，且均匀间隔设置在主体支架3的外侧圆周面上。本领域技术人员能够理解的是，为了方便从不同角度观察注流，本装置优选可视窗7的数量为多个，可具体均匀间隔设置在主体支架3的外侧圆周面上

优选的，上述装置中所述可视窗7包括高温玻璃8和玻璃压板9，主体支架3上开设有通孔，高温玻璃8通过玻璃压板9与主体支架3密封连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是优选可视窗7的具体结构包括高温玻璃8和玻璃压板9，并在主体支架3上开设有通孔，将高温玻璃8通过玻璃压板9与主体支架3密封连接。为了防止浇注前后喷溅的钢水粘接密高温玻璃8上影响现场人员观察，可优选在高温玻璃8内侧壁上涂覆高温不沾涂料。

优选的，上述装置中所述主体支架3内壁设置有耐火纤维保护套31。本领域技术人员能够理解的是，为了延长主体支架3使用寿命，本装置优选在主体支架3内壁设置有耐火纤维保护套31，且耐火纤维保护套31设置在主体支架3上，且耐火纤维保护套31上端面翻边将整个主体支架3上端面覆盖即可。

优选的，上述装置中还包括环形耐火纤维板10，所述耐火纤维板10设置在顶端压板2和主体支架3之间，上下端面分别与顶端压板2下端面和主体支架3上端面接触连接。本领域技术人员能够理解的是，为了保证顶端压板2下端面和主体支架3上端面密封连接，将耐火纤维板10设置在顶端压板2和主体支架3之间，通过挤压实现顶端压板2和主体支架3密封即可，有效防止空气混入。

优选的，上述装置中还包括L形的限位块22，所述限位块22一端与连接支架21外侧壁铰接，远离铰接处的折弯边内壁可与连接块12小端接触连接。本领域技术人员能够理解的是，为防止工作过程中顶端压板2组件松脱，造成装置密封不好影响整个浇铸，本装置设置限位块22功能为防止工作过程中顶端压板2组件松脱，具体是在连接支架21上铰接有L形的限位块22，旋转限位块22可使得限位块22远离铰接处的折弯边内壁可与连接块12小端水平面接触连接，以防止反转造成连接处松动影响使用。

优选的，上述装置中所述限位块22数量至少为一个，且铰接在任一连接支架21上。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是优选限位块22的数量至少为一个，且铰接在任一连接支架21上，使得整个装置结构更加简单，方便制作。实际可将限位块22的数量等于或小于连接块12的数量即可。

优选的，上述装置中所述主体支架3下端面上设置有环形凸台32。本领域技术人员能够理解的是，本装置的主体支架3实际操作直接安放在中注管上方的漏斗砖4(也即是中注管上浇口)上，为了方便径向定位，本装置优选主体支架3下端面上设置有环形凸台32。并通过主体支架3底部的环形凸台23实现径向定位。

优选的，上述装置中所述连接块12数量为2～6个，且均匀设置在氩气保护环1外壁同一圆周面上。本领域技术人员能够理解的是，只要连接块能够将氩气保护环1和顶端压板2连接即可，其数量可根据氩气保护环1的直径大小来合理分配，本装置优选连接块12的数量为2～6个，且连接块12均匀设置在同一圆周面上，也即是连接块12在同一平面上且三者两两夹角为120°。可进一步优选连接块12数量为3个。

优选的，上述装置中所述连接支架21数量为2～6个，且均匀间隔设置在顶端压板2通孔的外缘端面上。本领域技术人员能够理解的是，为了方便与连接块12连接，本装置优选连接支架21数量与连接块12相等，且一一对应，同理且连接支架21均匀设置在同一圆周面上，也即是连接块12在同一平面上且三者两两夹角为120°。可进一步优选连接支架21数量为3个。

本装置实际操作步骤为：1、氩气保护环1需在钢包承装钢水之前通过旋紧块11预先安装在钢包底部下水口；

2、当盛满钢水的钢包在真空炉中抽完真空后，首先在顶端压板2内孔的台阶面上的安装密封垫23，然后将压板组件通过连接支架21旋紧在氩气保护环1上，同时压紧密封垫23实现压板组件与氩气保护环1之间的密封；

3、在浇注之间，需通过可视保护罩主体支架3上的两个起吊环33预先将可视保护罩安放在中注管上浇口上方的漏斗砖4上，可视保护罩的主体支架3下部的外凸圆环套入漏斗砖4上端，保证可视保护罩组件安放稳定牢靠；在中注管及型腔内通入氩气，用替换法排空中注管及型腔内的空气；

4、当钢包移动到中注管漏斗砖4位置处开始浇注时，钢包下移，使压板组件地底面(耐火纤维板10下表面)与可视保护罩的上端面接触并压紧，从而实现压板组件与可视保护罩组件之间的密封；同时打开联通氩气保护环1的氩气开关，通入的氩气在钢水***形成气墙，并充满密封保护罩内整个腔体，因而使模铸浇注时钢水始终处于保护氛围内并开始浇铸即可。

Claims (10)

1.全密封模铸浇注保护装置，包括氩气保护环(1)，其特征在于：还包括压板组件和可视保护罩组件，所述氩气保护环(1)上部外侧壁周向间隔设置有若干旋紧块(11)，氩气保护环(1)通过旋紧块(11)与钢包下水口连接，氩气保护环(1)的下部侧壁上间隔设置有上端为倾斜面的连接块(12)；

所述压板组件包括环状顶端压板(2)，顶端压板(2)通孔内壁截面为L形结构，顶端压板(2)通孔处间隔设置有倒L形结构的连接支架(21)，氩气保护环(1)下端部可伸入顶端压板(2)通孔内，并与顶端压板(2)通孔内壁台阶面接触，旋动氩气保护环(1)或顶端压板(2)可使得连接块(12)旋入连接支架(21)内使得氩气保护环(1)和顶端压板(2)密封连接；所述可视保护罩组件包括筒状主体支架(3)和可视窗(7)，主体支架(3)上端与顶端压板(2)下端密封连接，主体支架(3)下端侧壁上设置有若干排气孔，所述可视窗(7)设置在主体支架(3)的侧壁上，并与主体支架(3)密封连接。

2.根据权利要求1所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：所述可视窗(7)的数量为多个，且均匀间隔设置在主体支架(3)的外侧圆周面上。

3.根据权利要求1或2所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：所述可视窗(7)包括高温玻璃(8)和玻璃压板(9)，主体支架(3)上开设有通孔，高温玻璃(8)通过玻璃压板(9)与主体支架(3)密封连接。

4.根据权利要求1所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：所述主体支架(3)内壁设置有耐火纤维保护套(31)。

5.根据权利要求1所述的权利要求所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：还包括环形耐火纤维板(10)，所述耐火纤维板(10)设置在顶端压板(2)和主体支架(3)之间，上下端面分别与顶端压板(2)下端面和主体支架(3)上端面接触连接。

6.根据权利要求1所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：还包括L形的限位块(22)，所述限位块(22)一端与连接支架(21)外侧壁铰接，远离铰接处的折弯边内壁可与连接块(12)小端接触连接。

7.根据权利要求6所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：所述限位块(22)数量至少为一个，且铰接在任一连接支架(21)上。

8.根据权利要求1所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：所述主体支架(3)下端面上设置有环形凸台(32)。

9.根据权利要求1所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：所述连接块(12)数量为2～6个，且均匀设置在氩气保护环(1)外壁同一圆周面上。

10.根据权利要求1所述的全密封模铸浇注保护装置，其特征在于：所述连接支架(21)数量为2～6个，且均匀间隔设置在顶端压板(2)通孔的外缘端面上。

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