[实用新型]一种复合芯低偏析大型空心钢锭的铸造装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及250吨级以下所有级别大型空心钢锭的铸造过程，具体地说是一种复合芯低偏析大型空心钢锭的铸造装置。它适用于所有采用复合芯浇注大型空心钢锭的制备过程，包括各种形状、规格、材料的空心钢锭的铸造。

背景技术

近年来，能源、石油化工业发展迅速，产业规模不断扩大，客观上要求相关企业进行大规模的设备改造和主体设备更新。尤其是大型筒形件的需求量增加，如大型加氢反应器、核电主管道、水轮机大轴等。过去，由于只有少数几个国家掌握空心钢锭制造技术和筒形件锻造技术，所以大型加氢反应器等设备主要依赖进口。我国装备制造业的迅速发展，万吨水压机的数量和锻造能力的增加，使锻造大型筒类铸件成为可能。

大型筒类件锻造所采用的钢锭有两种，一种是实心钢锭，一种是空心钢锭。利用实心钢锭进行筒类件的锻造，首先要进行大型钢锭的镦粗，钢锭镦粗到一定高度后，才可以进行冲孔。冲孔需要在专用模具上进行，利用钢棒将钢锭中心金属冲出，形成中心圆孔。这个过程需要2～3个火次。再将钢锭放在马杠上进行拔长，形成筒形件。而利用空心钢锭进行筒形件锻造，只需要进行加热拔长，所以与用实心钢锭锻造筒形件相比，可以节省2～3个火次，可以减少大量的能源消耗和材料烧损。利用实心钢锭锻造筒形铸件，钢锭的利用率一般不到65％，而利用空心钢锭进行筒形件的锻造，钢锭的利用率可以达到80％以上。

宏观偏析是大型钢锭制造过程中最难解决的问题，空心钢锭在铸造过程中，由于芯子和钢锭模同时对金属液进行冷却，所以钢锭最后凝固的位置在空心钢锭壁厚中心位置，或接近中心位置上。空心钢锭的偏析带在锻造过程中，很难在锻件的内表面露出来，所以利用空心钢锭锻造的锻件，焊接性能和使用性能都好于实心钢锭锻造的筒形锻件。正因为如此，世界上有些大型制造公司，在进行大型筒形件设计时，明确要求筒形锻件必须用空心钢锭锻造。

世界上空心钢锭开发比较早的国家主要有法国和日本，法国的克鲁索公司已经成功浇注了250t空心钢锭，日本的川崎公司成功浇注了300t空心钢锭。而我国的空心钢锭开发较晚，技术还不是十分成熟，尤其是在钢锭偏析带位置控制方面的研究较少。由于大型空心件需求量巨大，而大型空心钢锭的生产能力有限，所以开发大型空心钢锭制造技术，进行大型空心钢锭生产，具有很大的市场潜力。大型空心钢锭浇注钢水量大，设备要求严格，工装准备困难，质量影响因素多，偏析位置不易控制；另外，钢水在大气下浇注，容易产生二次氧化，内在质量难于控制，锻件探伤容易出现超标缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合芯低偏析大型空心钢锭的铸造装置，解决大型空心钢锭制造过程中的偏析问题，以及钢水在大气下浇注容易产生二次氧化、内在质量难于控制、锻件探伤容易出现超标缺陷等问题。本实用新型利用平稳充型浇注系统设计技术、先进的计算机模拟技术进行空心钢锭开发，尤其采用大温差冷却技术开发了大型空心钢锭，收到了较好效果。

本实用新型的技术方案是：

一种复合芯低偏析大型空心钢锭的铸造装置，该铸造装置包括金属型、复合芯、浇注系统，金属型设有下底盘、上底盘和钢锭模，上底盘置于下底盘上，上底盘上安放钢锭模；浇注系统设有中间包、直浇道、横浇道、内浇道，上底盘开设内浇道，下底盘顶部开设横浇道，内浇道与横浇道相通，横浇道与直浇道相通，直浇道上设有中间包；复合芯设有外芯筒、型砂、中间芯筒和内芯筒，复合芯置于金属型腔的中心，外芯筒、型砂、中间芯筒和内芯筒由外到内依次设置，内芯筒顶部放有盖板，金属型腔顶部的冒口周围设有保温板。

所述的复合芯低偏析大型空心钢锭的铸造装置，还包括液氮引射器装置，液氮引射器装置为三通形结构，一个入口为压缩空气入口，一个为液氮入口，另一个为混合气体出口，液氮引射器装置的混合气体出口与复合芯的内芯筒相通。

所述的复合芯低偏析大型空心钢锭的铸造装置，该液氮引射器装置设有混合室、液氮入口管、液氮喷嘴、液氮喷嘴盖、喷管、压缩空气入口管，喷管一端与压缩空气入口管连通，喷管另一端与液氮入口管连通，液氮入口管与混合室连通；液氮入口管外罩液氮喷嘴盖，液氮喷嘴盖上设有与液氮入口管相通的液氮喷嘴，液氮引射器装置的混合室插在盖板中心。

本实用新型主要是指在250吨以下级大型空心钢锭制备过程中，提供一种复合芯低偏析大型空心钢锭的制造方法，它包括平稳充型浇注系统设计技术、计算机模拟技术等，主要采用了复合芯成孔技术、大温差冷却技术、窄间隙型砂技术、下注分散浇口引流技术、厚大底盘强制冷却技术及液氮引射器装置，并设计了相应模具和设备，浇注了不同材质钢水，制备了低偏析空心钢锭。

1、复合芯成孔技术