[發(fā)明專利]加熱式充壓型水冷鋼錠模具及冷卻方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110407774.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN113198984B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓毅;關(guān)子橫;吳虛懷;任善銀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D7/06
• 分類號(hào): B22D7/06;B22D27/04;B22D27/08;B22D27/13;B22D46/00;B22D2/00
• 代理公司: 北京孚睿灣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

1.一種加熱式充壓型水冷鋼錠模具，其特征在于：其包括加熱裝置、冷卻裝置、氣體流通裝置、鑄箱、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)和中央控制計(jì)算機(jī)；所述加熱裝置與所述鑄箱活動(dòng)連接，所述氣體流通裝置固定在所述鑄箱上壁，所述鑄箱與所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)固定連接，所述冷卻裝置設(shè)置在所述鑄箱的外側(cè)；所述中央控制計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制所述加熱裝置、所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)和所述冷卻裝置；

所述氣體流通裝置包括導(dǎo)氣管和球閥，所述導(dǎo)氣管與所述球閥固定連接；

所述加熱裝置包括第一電動(dòng)推桿、第二電動(dòng)推桿、線圈、柱筒、下支座；所述第二電動(dòng)推桿、所述線圈和所述下支座均設(shè)置在所述鑄箱內(nèi)側(cè)，所述第一電動(dòng)推桿在鑄箱外側(cè)；所述柱筒包括第一隔熱桶、第二隔熱桶和隔熱板，所述第一隔熱桶的下端與所述第二隔熱桶的上端連接，并形成中空結(jié)構(gòu)，所述隔熱板設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)中，所述第一電動(dòng)推桿通過連桿與所述柱筒的上壁固定連接，所述第二電動(dòng)推桿與所述柱筒的上壁固定連接；

所述冷卻裝置包括水槍架、多個(gè)水槍和固定板，所述多個(gè)水槍與所述水槍架固定連接，所述固定板設(shè)置在所述水槍架的上方；

所述鑄箱包括第一鑄箱和第二鑄箱，所述第一鑄箱與所述第二鑄箱固定連接，所述第一鑄箱上設(shè)置有澆口蓋和無線氣壓傳感器；

所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)與鑄箱縱向同心放置，所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)上表面設(shè)置有凹槽；所述凹槽下表面中心開設(shè)有安裝槽，用于放置熱電偶、電線和電源；

所述下支座包括三角體一和三角體二，所述三角體一和所述三角體二平行設(shè)置，所述三角體一與多個(gè)所述線圈的第二端通過第一吊耳固定連接，所述線圈的第一端通過支撐桿和第二吊耳與所述三角體二固定連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱式充壓型水冷鋼錠模具，其特征在于：所述第一電動(dòng)推桿通過連桿與所述柱筒的上壁固定連接；所述第二電動(dòng)推桿通過螺栓與所述柱筒的上壁固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱式充壓型水冷鋼錠模具，其特征在于：三組加熱線圈呈三片風(fēng)扇式安裝，三組加熱線圈繞三角體一周向120°均勻排列。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱式充壓型水冷鋼錠模具，其特征在于：所述第二鑄箱能內(nèi)嵌于所述凹槽之中，所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述鑄箱旋轉(zhuǎn)。

5.一種基于權(quán)利要求1所述的加熱式充壓型水冷鋼錠模具的鋼錠鑄造方法，其特征在于：其包括以下步驟：

S1、在鑄箱底部預(yù)埋熱電偶；

S2、將三組加熱線圈通電，從澆注口澆注鋼液，澆注完成后，打開充壓氣箱側(cè)部的球閥，充入氮?dú)猓玫谝昏T箱上壁安裝的無線氣壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋鑄箱內(nèi)壓力值，當(dāng)鑄箱內(nèi)壓力值達(dá)到P時(shí)，停止輸入氮?dú)猓P(guān)閉球閥；

S3、啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)以及加熱裝置，利用三組加熱線圈在鋼液中心感應(yīng)加熱出橢球形溫度場(chǎng)，鑄箱底部的熱電偶將熱傳導(dǎo)的熱信號(hào)反饋給中央控制計(jì)算機(jī)；

S4、根據(jù)熱信號(hào)，由中央控制計(jì)算機(jī)控制線圈通電大小，并控制第二電動(dòng)推桿回程拉動(dòng)支撐桿，進(jìn)而調(diào)節(jié)線圈夾角；同時(shí)，控制各組冷卻水槍的出水量，從而對(duì)橢球形溫度場(chǎng)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；

步驟S4具體包括以下子步驟：

S41：初態(tài)時(shí)，熱電偶所測(cè)熱信號(hào)溫度為鑄液熔融溫度T₁=1300℃，第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿的推桿均處于推程極限狀態(tài)，推桿最下端的三角體二處于距離鑄液液面2-3cm，此時(shí)三組加熱線圈處于水平狀態(tài)，線圈通入電流最大，冷卻水從鑄模下部的第三組水槍的流量至鑄模上部第一組水槍的流量逐漸減小；

S42：中間態(tài)時(shí)，熱電偶所測(cè)熱信號(hào)溫度為T₂=600-700℃，第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿的推桿開始回程，第一電動(dòng)推桿帶動(dòng)隔熱柱筒上升，安裝于隔熱柱筒上壁的第二電動(dòng)推桿同時(shí)上升，第二電動(dòng)推桿的推桿回程使得推桿最下端的三角體二上升，通過拉動(dòng)支撐桿使得線圈角度發(fā)生改變，回程狀態(tài)直至三角體二處于距三角體一下端面2-3cm時(shí)停止，此時(shí)三組加熱線圈與三角體一的中軸線夾角為40°-50°，線圈通入電流減小，冷卻水在鑄模中部第二組水槍處流量最大；

S43：末態(tài)時(shí)，熱電偶所測(cè)熱信號(hào)溫度為T₃=100-200℃，第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿如步驟S42般開始回程，回程狀態(tài)直至三角體二處于距三角體一上端面2-3cm時(shí)停止，此時(shí)三組加熱線圈處于豎直狀態(tài)，線圈停止通入電流，冷卻水在鑄模上部的第一組水槍流量最大；

S44：當(dāng)熱電偶測(cè)量溫度達(dá)到室溫25℃時(shí)，中央控制計(jì)算機(jī)接收熱信號(hào)后，控制第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿的推桿開始恢復(fù)初始狀態(tài)，等待下一次水冷過程；

S5、待鑄模內(nèi)鋼錠完全冷卻后，抽出鑄箱內(nèi)的氮?dú)饧捌渌s質(zhì)氣體，內(nèi)外壓強(qiáng)平衡后取出鑄造鋼錠。