[发明专利]一种实现钢锭顺序凝固的风冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种重型机械行业生产大型锻造用钢锭的制造方法，特别涉及一种实现钢锭顺序凝固的风冷装置。

背景技术

随着核电、火电、冶金设备等锻钢件的大型化，使用的钢锭也在向超大型方向发展。随着钢锭的大型化，其沿轴心部位产生的缩孔、疏松缺陷的倾向趋于严重，缺陷的尺寸也会增大。另外，在钢锭凝固过程中，由于经历较长时间的溶质再分配过程，使得不同区域化学成分不均匀，导致产生的偏析缺陷更为严重。大型钢锭诸多缺陷的产生无法达到当今对大锻件越来越高的质量要求。

如何才能使得这些缺陷对锻件质量的影响降低到最小，多年来一直是科研工作者和工程技术人员关注的焦点。他们从缺陷在凝固过程中的形成机理出发，提出许多提高大型锻件质量的措施，使钢锭在凝固过程中充分实现自下而上的顺序凝固，在大幅度提高凝固界面前沿温度梯度减少偏析产生的同时保持凝固前沿呈现浅U形，从而利于补缩，提高钢锭芯部致密度。然而，多数措施是通过改造钢锭模本身结构或者采用钢锭模壁及底盘预铸水冷或通气管道等方法来减少缺陷的产生，这些措施对钢锭质量的提高可能会起到一定积极效果，但它们同时也会带来许多不足之处，如钢锭模生产难度加大，使用寿命缩短，成本大大增加等等。

发明内容

本发明的目的是提供一种加快钢锭外侧中下部冷却充分实现其顺序凝固获得高质量大型钢锭的风冷装置，该风冷装置采用压缩空气与锭模表面形成强制对流的方法，改变了钢锭外部换热条件，能够降低或维持钢锭模温度，加快钢锭下部凝固速度，通过各环形风管自下而上依次进行顺序通风，又能够形成从钢锭底部到冒口的顺序凝固，有利于锭身及冒口未凝固钢液对底部进行补缩，从而解决目前大型钢锭偏析及芯部缺陷较为严重，生产效率低下等问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种实现钢锭顺序凝固的风冷装置，所述的风冷装置是由平行放置的多组环形风管组成的冷却系统，环绕于钢锭模外侧中下部，风管内侧均匀设有多个喷风孔或喷嘴，气流中心方向向下倾斜与水平方向成0～45度角，每个环形风管各自单独设有压缩空气进气管和用于调节其通气量的阀门，各环形风管设有起固定作用的立柱，当浇注完成后按照一定压力(0.05Mpa～0.5Mpa)依次对各风管自下而上进行顺序通风，对钢锭模表面进行冷却。

本发明可适用于各种吨位的大型钢锭。

本发明所涉及环形风管组数可根据钢锭吨位来确定。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用压缩空气与锭模表面形成强制对流的方法，加快了钢锭凝固速度，显著缩短凝固时间和脱模时间，提高了钢锭生产率。

2、本发明所述的各风管可随钢锭凝固进程自下而上依次顺序对锭模表面进行通风冷却，从而可充分实现其自下而上的顺序凝固，减轻芯部缺陷提高致密度，获得高质量钢锭。

3、本发明所述的风冷装置也适用于相对较小吨位的钢锭模，从而提高其利用率，节省再生产成本。

4、本发明是独立于钢锭模之外的装置，无需改变钢锭模结构即可实现顺序凝固，因此，原有钢锭模仍可继续使用，并且其使用寿命也不会受到任何影响，节省了大量成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

其中：1、钢锭模；2、环形风管；3、立柱。

图2为按图1所示用喷风孔喷风时装置的仰视图；

图3为按图1所示用喷嘴喷风时装置的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

一种实现钢锭顺序凝固的风冷装置，结构如图1所示，风冷装置是由平行放置的多组环形管2组成的冷却系统，环绕于钢锭模1外侧中下部，环形管外侧设有起固定作用的立柱3，在环形管内侧均匀设有多个喷风孔，结构如图2所示，气流中心方向向下倾斜与水平方向成10度角，每个环形风管各自单独设有压缩空气进气管和用于调节其通气量的阀门。

当浇注完成后，即可以0.2Mpa压力对底部风管通入压缩空气，当钢锭底部冷凝固体壳达到一定厚度后，再对与底部相邻的风管进行通气，随着凝固进程，各环形风管自下而上依次顺序通入压缩空气，在凝固进行过程中，与已完全凝固部位相对应处的风管即可有选择的停止通气。

实施例2

与实施例1实施方式原理相同，不同之处在于：

压缩空气喷出方式采用喷嘴来替代实施例1所述的喷风孔，结构如图3所示，可通过调节喷嘴自身长度来适应不同吨位的钢锭模。