專利名稱：生產(chǎn)圓鋼錠的鋼錠模及其澆鑄方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓鋼錠的鋼錠模及其澆鑄方法，特別是適合于用于無縫鋼管軋制的圓鋼 錠的生產(chǎn)方法。
技術(shù)領(lǐng)域
現(xiàn)有的直接用于無縫鋼管軋制的鋼錠主要是圓波浪鋼錠，波浪邊數(shù)為17 27邊，鋼錠模 的制作過程非常麻煩，由于波峰和波谷之間容易形成裂紋，所軋制生產(chǎn)的鋼管表面容易形成 折疊和外折缺陷，使鋼管修磨量和切廢量大，成材率低，另外穿孔機為了適應(yīng)圓波浪鋼錠的 外形，還必須修改穿孔機輥型。
如果采用圓鋼錠，就可以解決上述問題，但由于圓鋼錠的橫截面面積與鋼錠模周邊長的 比值較大，相對來說熱傳導(dǎo)速度比較小，當(dāng)鋼錠模設(shè)計不合理或澆鑄工藝控制不好，形成的 表皮層比較薄，容易產(chǎn)生縱裂紋，甚至開裂。
鋼鐵研究，2000 (2) 18 22，低合金結(jié)構(gòu)鋼圓錠的研究與控制，其中分析了澆鑄溫度 、鋼包鋼水溫度的穩(wěn)定性、模溫等對鋼錠縱裂紋的影響，并提出了一些解決裂紋的方向，但 沒有提出在實際應(yīng)用過程中能有效的解決圓鋼錠縱裂紋的具體措施，而且其研究的對象只是 重量較小的鋼錠。CTAIb， 1990， N09. 76 78，減少管鋼鋼錠發(fā)生的裂紋，也公開了對圓鋼 錠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生內(nèi)部裂紋的問題的分析說明。但上述文章和其他相關(guān)報道都還沒有提供 能有效解決該問題的技術(shù)方案，特別是對于要滿足軋管要求的大型圓鋼錠，在澆鑄過程中更 容易產(chǎn)生裂紋等缺陷的有效解決辦法。因此在實際生產(chǎn)中，圓鋼錠的裂紋缺陷是影響將圓鋼 錠用于軋管生產(chǎn)的主要因素。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種解決圓鋼錠澆鑄過程中產(chǎn)生裂紋的鋼錠模及其澆 鑄方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是生產(chǎn)圓鋼錠的鋼錠模，包括帶內(nèi)腔的錠模， 其上口處的錠模厚度小于下口處的錠模厚度。
作為本發(fā)明的改進，錠模上口處的錠模厚度與鋼錠模外徑之比為O. 10 0. 18，下口處的 錠模厚度與鋼錠模外徑之比為O. 12 0. 20。
所述錠模的內(nèi)徑錐度為0 0. 5%。
在錠模的上口的內(nèi)壁安裝有環(huán)狀絕熱板。
在絕熱板下部錠模的內(nèi)壁上至少安裝有一個內(nèi)徑大于絕熱板內(nèi)徑的環(huán)狀絕熱板，或者所 述的絕熱板為上部內(nèi)徑小于下部內(nèi)徑的錐狀。
錠模的化學(xué)成分包括C3. 1 3. 5%， Sil.0 1.5%， Mnl.5 2.1%， P《0.15%， S《0. 10 %，其余為Fe。
本發(fā)明的生產(chǎn)圓鋼錠的澆鑄方法，采用內(nèi)腔為圓形的鋼錠模，澆鑄時為下注法，其特征 在于鋼錠錠身澆鑄線速度為100 180mm/min，帽部填充線速度為40 90mm/min。 澆鑄時鋼水過熱度為30 55。C 。
采用本發(fā)明的鋼錠模和澆鑄方法生產(chǎn)的圓鋼錠，能有效地保證鋼管的成材率，增加企業(yè) 的經(jīng)濟效益，同時既能提供生產(chǎn)大口徑、厚壁管所需的圓鋼錠，又不需要對軋管穿孔機的輥 型進行修改。
圖l為本發(fā)明的澆鑄鋼錠模的安裝示意圖； 圖2為本發(fā)明第一種實施例的鋼錠模上口結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明第二種實施例的鋼錠模上口結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明第三種實施例的鋼錠模上口結(jié)構(gòu)示意圖。
圖示標(biāo)記說明l一錠模，2 —上口， 3 —下口， 4一下絕熱板，5 —絕熱板，6 —底座，7 一鋼水上升口， 8 —中注管。
具體實施例方式
本發(fā)明的生產(chǎn)圓鋼錠的鋼錠模包括內(nèi)腔為圓柱形的錠模l，在錠模1的上口2處的錠模厚 度小于下口3處的錠模厚度，即錠模l的軸向截面為上小下大的梯形，為鋼水凝固初期形成較 厚的激冷層創(chuàng)造了條件，有效地避免鋼錠產(chǎn)生裂紋、疏松等缺陷。根據(jù)不同的鋼錠規(guī)格和鋼 種，錠模上口處的錠模厚度與鋼錠模外徑之比O. 10 0. 18，下口處的錠模厚度與鋼錠模外徑 之比為O. 12 0. 20。
錠模l的內(nèi)腔錐度，即下口內(nèi)徑尺寸減上口內(nèi)徑尺寸之差與錠模高度的比值為0 0. 5% 。采用該錠模結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的圓鋼錠外形與目前連鑄圓坯相近，可適用于多種類型的軋管機組軋 管，而且便于脫模。
如圖1所示，鋼錠模安裝在底座6上， 一般一個底座6上安裝有2 8個鋼錠模，底座6的中 心部位安裝設(shè)置中注管8，中注管8通過設(shè)置在底座6上的鋼水上升口7與每個鋼錠模內(nèi)腔連通 ，可以同時實現(xiàn)多個鋼錠模的澆鑄。
現(xiàn)有的鋼錠模在上口內(nèi)壁設(shè)置絕熱板，有利于保溫，減緩鋼錠的凝固速度，改善鋼錠帽 部的凝固組織，減少鋼錠內(nèi)部的疏松、縮孔缺陷。但由于絕熱板的厚度造成澆鑄中的保護渣 堆積在絕熱板下部位置，而影響鋼錠的質(zhì)量。為了減少保護渣的堆積，將絕熱板的下部厚度 減小或設(shè)計成便于鋼水流動的錐面，從而有效的改善鋼錠的內(nèi)部質(zhì)量。
錠模1的化學(xué)成分包括C3. 1 3. 5%， Sil.0 1.5%， Mnl.5 2.1%， P《0.15%， S《 0.10%，其余為Fe。采用該材質(zhì)的錠模，較目前使用的材質(zhì)提高了傳熱效果，增加了鋼錠的 激冷層厚度。
本發(fā)明的生產(chǎn)圓鋼錠的澆鑄方法，采用上述的鋼錠模，澆鑄時為下注法，鋼錠身即錠模 l的內(nèi)腔的澆鑄線速度為100 180mm/min，帽部填充線速度為40 90mm/min，確保鋼錠中心 組織致密，避免鋼錠產(chǎn)生縮孔和疏松。
為了減少鋼錠內(nèi)外溫差引起的熱應(yīng)力，防止鋼錠表面產(chǎn)生裂紋，采用低過熱度澆鑄工藝 ，澆鑄時鋼水過熱度為30 55。C，如低碳鋼澆鑄溫度為1565 158(TC，低合金鋼澆鑄溫度為 1550 1570，合金鋼澆鑄溫度為1540 156(TC。如果鋼水的過熱度大，使鋼錠凝固外殼與液 心的溫度梯度增大，熱應(yīng)力增加，同時由于注溫的升高，使得鋼錠的激冷層減薄，在靜壓力 的作用下，使得鋼錠產(chǎn)生縱向裂紋的機率增大，溫度越高，縱裂紋的發(fā)生率就越高。
采用本發(fā)明的鋼錠模和澆鑄方法生產(chǎn)的圓鋼錠的外徑為500 1150mm，重量可以達到2. 5 14T，能滿足軋管機組的要求。
實施例l
生產(chǎn)鋼種為20G高溫碳素鋼圓鋼錠。
鋼錠模如圖l所示，錠模l內(nèi)腔為圓柱形，采用現(xiàn)有的方式安裝在下面的底座6上，底座6 上設(shè)置有鋼水上升口7。錠模l下口3處的內(nèi)徑為780mm，錠模厚度190mm，厚度與外徑之比為 0.16，上口2處的內(nèi)徑為765mm，錠模厚度為140mm，厚度與外徑之比為O. 13，錠模高3400mm ，錠模1的內(nèi)徑錐度為0.44%。
在鋼錠模的上口2的內(nèi)部設(shè)置有高度為120mm，內(nèi)徑為670mm的環(huán)狀絕熱板5。同時為了防 止?jié)茶T中的保護渣堆積在絕熱板5下部位置而影響鋼錠的質(zhì)量，如圖2所示在絕熱板5的下面 的錠模l的內(nèi)壁上安裝有一個高度為150mm，內(nèi)徑為710mm的環(huán)狀下絕熱板4，因此在每一個臺 階部位的絕熱板厚度相應(yīng)的減小，從而減少保護渣在該處的堆積。根據(jù)需要也可以設(shè)置一個 以上的不同內(nèi)徑的環(huán)狀下絕熱板4，環(huán)狀下絕熱板4從上至下呈階梯狀布置，就能起到更佳的 效果。
澆鑄時，鋼水溫度為156rC，采用下注法從底座6上的鋼水上升口7注入鋼錠模，鋼錠身
的澆鑄線速度為150 180mm/min，帽部填充線速度為70 90mm/min。
實施例2
生產(chǎn)鋼種為lCr5Mo耐熱鋼圓鋼錠。
鋼錠模如圖l所示，錠模l內(nèi)腔為圓柱形，采用現(xiàn)有的方式安裝在下面的底座6上，底座6 上設(shè)置有鋼水上升口7。錠模l下口3處的內(nèi)徑為570mm，錠模厚度160mm，厚度與外徑之比為 0.18，上口2處的內(nèi)徑為560mm，錠模厚度為120mm，厚度與外徑之比為O. 15，錠模高2100mm
如圖3所示，在鋼錠模的上口2的內(nèi)部設(shè)置環(huán)狀絕熱板5，該絕熱板5的上部內(nèi)徑為460mm ，高度為100mm的環(huán)狀，下部為內(nèi)徑逐漸加大的錐狀
澆鑄時，鋼水溫度為1563。C，采用下注法從底座6上的鋼水上升口7注入鋼錠模，鋼錠錠 身的澆鑄線速度為148 160mm/min，帽部填充線速度為60 75mm/min。
實施例3
生產(chǎn)鋼種為27SiMn合金結(jié)構(gòu)鋼圓鋼錠。
鋼錠模如圖l所示，錠模l內(nèi)腔為圓柱形，采用現(xiàn)有的方式安裝在下面的底座6上。錠模l 下口3處的內(nèi)徑為570mm，錠模厚度170mm，厚度與外徑之比為O. 19，上口2處的內(nèi)徑為560mm ，錠模厚度為145mm，厚度與外徑之比為O. 17，錠模高2100mm，錠模的內(nèi)徑錐度為O. 48%。
在鋼錠模的上口3的內(nèi)部設(shè)置有高度為170mm，內(nèi)徑為460mm的環(huán)狀絕熱板5。在絕熱板5 下面的錠模l的內(nèi)壁上依次安裝有高度為50mm，內(nèi)徑為501mm和高度為30mm，內(nèi)徑為521mm的 兩個環(huán)狀下絕熱板4。從加工和安裝角度出發(fā)，可以將絕熱板5和環(huán)狀下絕熱板4作為如圖4所 示的一個整體。
澆鑄時，鋼水溫度為1548'C，鋼錠身的澆鑄線速度為100 135mm/min，帽部填充線速度 為40 55mm/min。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)圓鋼錠的鋼錠模，包括帶內(nèi)腔的錠模，其特征在于上口(2)處的錠模厚度小于下口(3)處的錠模厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圓鋼錠的鋼錠模及其澆鑄方法，特別是適合于用于無縫鋼管軋制的圓鋼錠的生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供了一種解決圓鋼錠澆鑄過程中產(chǎn)生裂紋的鋼錠模及其澆鑄方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是生產(chǎn)圓鋼錠的鋼錠模，包括內(nèi)腔為圓柱形的錠模，其上口處的錠模厚度小于下口處的錠模厚度。本發(fā)明同時還提供了一種生產(chǎn)圓鋼錠的澆鑄方法，采用內(nèi)腔為圓形的鋼錠模，澆鑄時為下注法，鋼錠錠身澆鑄線速度為100～180mm/min，帽部填充線速度為40～90mm/min。采用本發(fā)明的鋼錠模和澆鑄方法生產(chǎn)的圓鋼錠，能有效地保證鋼管的成材率，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。同時既能提供生產(chǎn)大口徑、厚壁管所需的圓鋼錠，又不需要對軋管穿孔機的輥型進行修改。
文檔編號B22D7/00GK101195153SQ200710203228
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者劉志軍, 成海濤, 易良剛, 如 晏, 胡茂會, 邊華川 申請人:攀鋼集團成都鋼鐵有限責(zé)任公司