[发明专利]一种减少钢锭墩粗纵裂的锭模设计方法

说明书

本发明涉及钢锭模设计技术领域，具体涉及一种减少钢锭墩粗纵裂的锭模设计方法，包括如下步骤：步骤1，选定钢锭锭模棱数及下口内接圆直径；步骤2，锥度要求及高径比要求计算上口内接圆直径；步骤3，选定锭模下口反向圆弧半径，并计算出小转角圆弧半径值；步骤4，壁厚要求确认锭模的外圆直径；步骤5，采用CAD工具设计手册完成上下加强圈及吊把的设计图纸；本发明通过钢锭模内腔结构从新设计钢锭模棱数，高颈比，锥度，锭模壁厚，采用大锥度锭身，解决钢锭纵裂的问题，并提高生产效率和产品质量。

技术领域

本发明涉及钢锭模设计技术领域，具体涉及一种减少钢锭墩粗纵裂的锭模设计方法。

背景技术

目前大吨位钢锭生产过程中的墩粗纵裂问题，是制约钢锭出材率提高及毛坯加工质量的一项重要问题，钢锭锭模内腔结构不当，会导致钢锭凝固过程中应力集中，形成裂纹源，在锻造过程中开裂，其中决定锭模内腔结构尺寸的包括：钢锭模棱数，高颈比，锥度，锭模壁厚这四个主要参数，针对这四项主要参数提出新的设计方案，解决钢锭纵裂的问题。

发明内容

本发明目的通过钢锭模内腔结构从新设计钢锭模棱数、高颈比、锥度、锭模壁厚，并采用大锥度锭身，解决钢锭纵裂。

为实现上述技术，本发明提供如下技术方案：

一种减少钢锭墩粗纵裂的锭模设计方法，包括步骤如下：

步骤1，确定设计所需吨位,选择锭模棱数，钢锭锭模棱数：重量小于27t，

锭棱数为8棱,重量为27-34t，锭棱数为16棱,重量大于34t，锭棱数为24 棱；

步骤2，根据上述步骤1中所选取吨位，确认冒口比例为a%,锭尾比例为b%,则钢锭锭身重量=t*（1-a-b)=T₁；

步骤3，确认高径比取值范围 1.5-1.6,则钢锭高度与钢锭平均直径之间比

值在1.5-1.6；如钢锭内接圆平均直径Ø_平均,则计算公式就是T=(Ø_平均/2)²π(圆周率)*1.55 (高径比) *Ø_平均(内接圆平均直径) *7.2 (钢水密度),最终得出Ø_平均 (内接圆平均直径) =M,锭模高度=H (高径比) *Ø_平均=M；根据最佳锥度的范围12-13°,确定锥度范围为12.5°，则依照公式计算tan (12.5°)=2 (Ø1 (上口内接圆直径)- Ø2 (下口内接圆直径))/H (锭模高度);同时Ø_平均=（Ø1 (上口内接圆直径) + Ø2(下口内接圆直径)）/2,则计算出Ø1(上口内接圆直径) =M, Ø2 (下口内接圆直径)=M；其中；M为长度，H为高度；

步骤4:锭模反向圆弧半径比例,为钢锭锭模同截面上大小转角之间的比值,锭模反向圆弧半径比例最佳值为10,确认小转角尺寸30-40mm，因此确认大转角尺寸为300-400mm；

步骤5:将上下口截面积计算出来,采用CAD等软件直接计算，然后根据不规则图形体积公式V= {S_上(上口截面积) +S_下 (下口截面积) +( S_上 (上口截面积) *S_下 (下口截面积)) 1/2) /3*π (圆周率) *H (锭模高度)},计算出最终的钢锭锭身重量，与上述步骤2中要求钢锭锭身重量进行对比，调整H（锭模高度），使计算值与要求值相符，完成锭模设计并绘制图纸。

本发明技术方案的进一步改进在于：钢锭锭模棱数：27t以下钢锭棱数为8棱，27-34t为16棱，34t以上为24棱；锥度：为钢锭锭模内接圆上口直径减去下口直径除以锭模高度，钢锭锥度最佳范围为12°-13°；高径比：为钢锭锭模锭模高度与内接圆上下口直径之间的比值，高径比最佳范围为1.5-1.6；壁厚：钢锭急冷层厚度与锭模使用次数，锭模外圆设计为圆形，为钢锭棱角壁厚与同高度位置面壁壁厚之间的比值，要求不小于0.8；锭模反向圆弧半径比例：钢锭锭模同截面上大小转角之间的比值，锭模反向圆弧半径比例最佳值为10。