钢锭模的铸造工艺

摘要

本发明提供了一种钢锭模的铸造工艺，包括如下步骤：1)造型：将外模模具紧固于托板并套设砂箱，填充型砂后脱模得到外模；将芯模固定于托板并放置排气芯骨，填充型砂后脱模得到砂芯；将型板模具和专用工装组装并填充型砂，脱模得到形成有雨淋系统砂型的专用工装；2)配箱：在外模中放入砂芯，盖上专用工装并设置浇口杯；3)熔炼浇注：熔炼并浇注铁水；4)保温：对钢锭模进行保温；5)开箱与精整：将钢锭模取出冷却；去除雨淋浇注系统和冒口并清理残留型砂。本发明通过引入半封闭式浇注系统提高了钢锭模质量；通过引入专用工装防止抬箱；通过芯头进行砂芯定位，使定位更为简便而准确；通过在外模造型时固定模具与托板，提高了脱模效率。

权利要求

1.一种钢锭模的铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1）造型：

将外模模具紧固于外模托板上，并套设外模砂箱，在所述外模模具与所述外模砂箱之间填充型砂，在所述型砂填实硬化后脱模去除紧固于所述外模托板上的所述外模模具，得到外模；

将芯模固定于砂芯托板上，并在所述芯模中放置排气芯骨，在所述芯模与所述排气芯骨之间填充型砂，在所述型砂填实硬化后脱模，得到砂芯；

将雨淋系统型板模具和专用工装组装并填充型砂，在所述型砂填实硬化后将所述专用工装与所述雨淋系统型板模具分离脱模，得到形成有雨淋系统砂型的所述专用工装，通过所述专用工装的自重防止浇注过程中出现抬箱；所述雨淋系统砂型包括上下叠置的雨淋砂型和浇道砂型以及相互连通的横浇道、直浇道和内浇道，所述横浇道的截面积大于所述直浇道的截面积，所述直浇道的截面积大于所述内浇道；

2）配箱：

在放置于底板上的所述外模中放入所述砂芯，在所述外模上盖上所述专用工装，并在所述雨淋系统砂型上设置浇口杯；

3）熔炼浇注：

熔炼铸造原料形成铁水，并向所述浇口杯浇注所述铁水；

4）保温：

对浇注后的得到的钢锭模进行保温；

5）开箱与精整：

依次去除浇道箱、雨淋箱和外模砂箱，并将所述钢锭模放平后冷却至常温；

敲击去除雨淋浇注系统和冒口，并清理所述钢锭模内外表面残留的型砂，所述雨淋浇注系统为顶注半封闭式雨淋浇注系统。

2.根据权利要求1所述的钢锭模的铸造工艺，其特征在于，所述型砂采用呋喃树脂自硬砂。

3.根据权利要求1所述的钢锭模的铸造工艺，其特征在于，在步骤1）中，所述外模模具通过螺栓紧固于所述托板上。

4.根据权利要求1所述的钢锭模的铸造工艺，其特征在于，在步骤2）中，在所述外模中固定所述砂芯时，通过砂芯芯头进行定位，并检查所述外模和所述砂芯的壁厚均匀性以及所述砂芯芯头是否高出所述外模的上表面。

5.根据权利要求1所述的钢锭模的铸造工艺，其特征在于，在步骤3）中，所述铸造原料包括：铁屑、增碳剂、生铁和废钢。

6.根据权利要求1所述的钢锭模的铸造工艺，其特征在于，在步骤3）中，所述铸造原料在熔炼时的加热温度范围介于1320℃‑1380℃之间，所述铁水在浇注时的温度介于1240℃‑

1280℃之间。

7.根据权利要求1所述的钢锭模的铸造工艺，其特征在于，在步骤4）中，所述保温时间的范围介于8‑72小时之间。

8.根据权利要求1所述的钢锭模的铸造工艺，其特征在于，在步骤5）后，还包括以下步骤：

6）检验：

根据钢锭模行业标准（YB/T 070‑1995）检验所述钢锭模的化学成分、尺寸和内外表面质量。

说明书

钢锭模的铸造工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及金属冶金领域，特别是涉及一种钢锭模的铸造工艺。

背景技术

[0002] 钢锭模是在炼钢厂进行模铸生产所必备的周转使用的铸锭设备，是钢水借以凝固成型的铸铁模型。钢锭模的质量对于模铸生产得到的钢锭的表面和内部质量具有重要影
响，其使用寿命也决定了钢锭的生产成本。因此，提高钢锭模的成分均匀性、减少夹渣和气
孔的含量，是提高钢锭模寿命(次)以及降低钢锭模消耗(kg/t钢)的关键。

[0003] 目前，铸造厂一般采用顶注式、阶梯式或底注式等铸造工艺。上述工艺都不能有效地解决钢锭模中出现的成分偏析，也难以降低夹渣和气孔等全部铸造缺陷。这对于钢锭模
的质量将造成严重影响，导致产品良率不佳，生产成本难以控制。

[0004] 此外，当前的钢锭模铸造工艺中还存在造型和配箱的工序复杂、紧固件多且不易脱模的问题，这也导致人力成本和品控成本居高不下。

[0005] 因此，有必要提出一种新的钢锭模的铸造工艺，解决上述问题。

发明内容

[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钢锭模的铸造工艺，用于解决现有技术中钢锭模铸造后缺陷多、质量不佳且铸造工艺复杂的问题。

[0007] 为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种钢锭模的铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

[0008] 1)造型：

[0009] 将外模模具紧固于外模托板上，并套设外模砂箱，在所述外模模具与所述外模砂箱之间填充型砂，在所述型砂填实硬化后脱模去除紧固于所述外模托板上的所述外模模
具，得到外模；

[0010] 将芯模固定于砂芯托板上，并在所述芯模中放置排气芯骨，在所述芯模与所述排气芯骨之间填充型砂，在所述型砂填实硬化后脱模，得到砂芯；

[0011] 将雨淋系统型板模具和专用工装组装并填充型砂，在所述型砂填实硬化后将所述专用工装与所述雨淋系统型板模具分离脱模，得到形成有雨淋系统砂型的所述专用工装；

[0012] 2)配箱：

[0013] 在放置于底板上的所述外模中放入所述砂芯，在所述外模上盖上所述专用工装，并在所述雨淋系统砂型上设置浇口杯；

[0014] 3)熔炼浇注：

[0015] 熔炼铸造原料形成铁水，并向所述浇口杯浇注所述铁水；

[0016] 4)保温：

[0017] 对浇注后的得到的钢锭模进行保温；

[0018] 5)开箱与精整：

[0019] 依次去除浇道箱、雨淋箱和外模砂箱，并将所述钢锭模放平后冷却至常温；

[0020] 敲击去除雨淋浇注系统和冒口，并清理所述钢锭模内外表面残留的型砂。

[0021] 作为本发明的一种可选方案，所述型砂采用呋喃树脂自硬砂。

[0022] 作为本发明的一种可选方案，在步骤1)中，所述外模模具通过螺栓紧固于所述托板上。

[0023] 作为本发明的一种可选方案，在步骤1)中，所述雨淋系统砂型包括上下叠置的雨淋砂型和浇道砂型。

[0024] 作为本发明的一种可选方案，在步骤1)中，所述雨淋系统砂型包含相互连通的横浇道、直浇道和内浇道，所述横浇道的截面积大于所述直浇道的截面积，所述直浇道的截面
积大于所述内浇道。

[0025] 作为本发明的一种可选方案，在步骤2)中，在所述外模中固定所述砂芯时，通过砂芯芯头进行定位，并检查所述外模和所述砂芯的壁厚均匀性以及所述砂芯芯头是否高出所
述外模的上表面。

[0026] 作为本发明的一种可选方案，在步骤3)中，所述铸造原料包括：铁屑、增碳剂、生铁和废钢。

[0027] 作为本发明的一种可选方案，在步骤3)中，所述铸造原料在熔炼时的加热温度范围介于1320℃‑1380℃之间，所述铁水在浇注时的温度介于1240℃‑1280℃之间。

[0028] 作为本发明的一种可选方案，在步骤4)中，所述保温时间的范围介于8‑72小时之间。

[0029] 作为本发明的一种可选方案，在步骤5)后，还包括以下步骤：

[0030] 6)检验：

[0031] 根据钢锭模行业标准(YB/T 070‑1995)检验所述钢锭模的化学成分、尺寸和内外表面质量。

[0032] 如上所述，本发明提供一种钢锭模的铸造工艺，具有以下有益效果：

[0033] 本发明引入一种新的钢锭模的铸造工艺，通过引入半封闭式浇注系统获得致密组织，提高了钢锭模质量；通过引入专用工装防止抬箱，省去了螺栓紧固环节；通过芯头进行
砂芯定位，使定位更为简便而准确；通过在外模造型时固定外模模具与托板，提高了脱模效
率。

附图说明

[0034] 图1显示为本发明实施例一中提供的一种钢锭模的铸造工艺的流程图。

[0035] 图2显示为本发明实施例一中提供的一种钢锭模的铸造模具的示意图。

[0036] 图3显示为本发明实施例一中提供的浇道型板的侧视图。

[0037] 图4显示为本发明实施例一中提供的形成有浇道砂型的浇道箱的俯视图。

[0038] 图5显示为本发明实施例一中提供的雨淋型板的侧视图。

[0039] 图6显示为本发明实施例一中提供的形成有雨淋砂型的雨淋箱的俯视图。

[0040] 图7显示为本发明实施例一中提供的浇道箱专用工装的截面图。

[0041] 图8显示为本发明实施例一中提供的浇道箱专用工装的俯视图。

[0042] 图9显示为本发明实施例一中提供的雨淋箱专用工装的截面图。

[0043] 图10显示为本发明实施例一中提供的雨淋箱专用工装的俯视图。

[0044] 图11显示为本发明实施例一中提供的紧固螺栓连接的示意图。

[0045] 元件标号说明

[0046] 101         直浇道

[0047] 102         冒口

[0048] 103         横浇道

[0049] 104         内浇道

[0050] 105         浇口杯

[0051] 106         浇道箱

[0052] 107         雨淋箱

[0053] 108         外模砂箱

[0054] 109         型腔

[0055] 110         外模

[0056] 111         砂芯

[0057] 112         芯骨

[0058] 113         定位砂芯

[0059] 114         底板

[0060] 115         浇道型板

[0061] 116         雨淋型板

[0062] 117         外模模具

[0063] 118         紧固螺栓

[0064] 119         外模托板

[0065] 201         直浇道模

[0066] 202         冒口模

[0067] 203         横浇道模

[0068] 204         内浇道模

[0069] S1‑S5       步骤1)‑5)

具体实施方式

[0070] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实
施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离
本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0071] 请参阅图1至图11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数
目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其
组件布局形态也可能更为复杂。

[0072] 实施例一

[0073] 请参阅图1至图11，本实施例提供了一种钢锭模的铸造工艺。

[0074] 所述钢锭模的铸造工艺，包括如下步骤：

[0075] 1)造型：

[0076] 将外模模具117紧固于外模托板119上，并套设外模砂箱108，在所述外模模具117与所述外模砂箱108之间填充型砂，在所述型砂填实硬化后脱模去除紧固于所述外模托板
119上的所述外模模具117，得到外模；

[0077] 将芯模固定于砂芯托板上，并在所述芯模中放置排气芯骨，在所述芯模与所述排气芯骨之间填充型砂，在所述型砂填实硬化后脱模，得到砂芯；

[0078] 将雨淋系统型板模具和专用工装组装并填充型砂，在所述型砂填实硬化后将所述专用工装与所述雨淋系统型板模具分离脱模，得到形成有雨淋系统砂型的所述专用工装；

[0079] 2)配箱：

[0080] 在放置于底板114上的所述外模110中放入所述砂芯，在所述外模110上盖上所述专用工装，并在所述雨淋系统砂型上设置浇口杯105；

[0081] 3)熔炼浇注：

[0082] 熔炼铸造原料形成铁水，并向所述浇口杯105浇注所述铁水；

[0083] 4)保温：

[0084] 对浇注后的得到的钢锭模进行保温；

[0085] 5)开箱与精整：

[0086] 依次去除浇道箱106、雨淋箱107和外模砂箱108，并将所述钢锭模放平后冷却至常温；

[0087] 敲击去除雨淋浇注系统和冒口102，并清理所述钢锭模内外表面残留的型砂。

[0088] 在步骤1)造型中，请参阅图1的S1和图2至图11，将外模模具117紧固于外模托板 119上，并套设外模砂箱108，在所述外模模具117与所述外模砂箱108之间填充型砂，在所述
型砂填实硬化后脱模去除紧固于所述外模托板119上的所述外模模具117，得到外模110；将
芯模固定于砂芯托板上，并在所述芯模中放置排气芯骨，在所述芯模与所述排气芯骨之间
填充型砂，在所述型砂填实硬化后脱模，得到砂芯；将雨淋系统型板模具和专用工装组装并
填充型砂，在所述型砂填实硬化后将所述专用工装与所述雨淋系统型板模具分离脱模，得
到形成有雨淋系统砂型的所述专用工装。

[0089] 如图2所示，是本实施例中型砂造型得到的外模110、砂芯111、浇道箱106和雨淋箱107 装配形成铸模后的示意图。通过所述铸模进行浇铸工艺得到钢锭模。可选地，模具采用
木结构或钢木结构，所述型砂采用呋喃树脂自硬砂，浇注系统采用顶注式雨淋系统，根据钢
锭模重量和壁厚设计1至2个冒口，所述砂芯111采用中心集中排气。

[0090] 如图2所示，所述浇注系统为顶注半封闭式雨淋浇注系统。所述雨淋系统砂型包含相互连通的直浇道101、横浇道103和内浇道104。其中，所述横浇道103的截面积大于所述直
浇道101的截面积，所述直浇道101的截面积大于所述内浇道104(即F横＞F直＞F内)。所述
内浇道104为雨淋内浇道。在所述半封闭式雨淋浇注系统的浇注过程中，所述横浇道103 起
到了很好的挡渣效果，且充型过程中温度分布均匀，能形成自下而上的凝固顺序，利于获得
致密组织。

[0091] 具体地，如图2所示，所述雨淋系统砂型包括上下叠置的雨淋砂型和浇道砂型。在图2 中，分为上下叠置的所述浇道箱106和所述雨淋箱107，其中分别形成有雨淋砂型和浇
道砂型。

[0092] 如图2和图11所示，在外模造型的过程中，将所述外模模具117紧固在所述外模托板119 上，随后套入所述外模砂箱108，在模具与砂箱之间充填呋喃树脂自硬砂，充填过程
中沿模具捣实，待型砂硬化后，吊起砂箱利用模具和底板自重或敲击托板脱模。在修型后，
先涂刷一层锆英粉醇基涂料，燃烧后再涂刷一层石墨涂料。可选地，所述外模模具117通过
紧固螺栓118紧固于所述外模托板119上。所述紧固螺栓118的数量为2‑4根，通过所述紧固
螺栓 118的连接，方便了外模脱模，有效提高了脱模效率。

[0093] 如图2所示，在所述砂芯111的造型过程中，将砂芯与芯头定位一体，首先将芯模放置在砂芯托板的中心，随后在中心位置放置所述排气芯骨，最后充填呋喃树脂自硬砂，充填
过程中沿芯模壁捣实，待型砂硬化后，拆卸芯模脱模，修芯后先涂刷一层锆英粉醇基涂料，
燃烧后再涂刷一层石墨醇基涂料。

[0094] 如图2至图10所示，在所述雨淋砂型和所述浇道砂型的造型过程中，先将雨淋系统设计专用型板模具和专用工装通过型板上设置的三个定位靠板对准，确保所述专用工装放
置在准确位置，随后充填呋喃树脂自硬砂并捣实，待型砂硬化后，吊起专用工装脱模。修模
后，先涂刷一层石墨醇基涂料。

[0095] 具体地，如图3所示，是本实施例所提供的浇道型板115，其中包含直浇道模201、冒口模202和横浇道模203。将作为专用工装的浇道箱106与所述浇道型板115组合后，填充型
砂，脱模后得到形成有浇道砂型的所述浇道箱106，如图4所示。如图5所示，是本实施例所提
供的雨淋型板116，其中包含冒口模202和内浇道模204。将作为专用工装的雨淋箱107 与所
述雨淋型板116组合后，填充型砂，脱模后得到形成有雨淋砂型的所述雨淋箱107，如图6所
示。如图7和图8所示，是用于形成浇道砂型的作为专用工装的浇道箱106。如图9 和图10所
示，是用于形成雨淋砂型的作为专用工装的雨淋箱107。在本发明中，根据不同规格的钢锭
模设置专用的砂箱尺寸，结合其能造型的最大钢锭模重量和上平面表面积，计算出浇注过
程中的最大抬箱力后，设计雨淋式浇注系统的专用工装。通过所述专用工装的自重防止浇
注过程中出现抬箱。以上方案节省了现有技术中通过螺栓紧固各个砂箱以防止抬箱的工艺
环节，提高了劳动效率，降低了劳动强度。

[0096] 在步骤2)配箱中，请参阅图1的S2和图2，在放置于底板114上的所述外模110中放入所述砂芯111，在所述外模110上盖上所述专用工装，并在所述雨淋系统砂型上设置浇口
杯 105。

[0097] 具体地，首先在所述外模110内套入所述砂芯111，采用砂芯芯头定位，套入后测量上部外模和砂芯四周壁厚是否均匀，芯头是否高出外模平面；随后依次盖上所述雨淋箱107
和所述浇道箱106，每层盖箱时用封箱条或封箱粘结剂封箱，防止跑火；最后放置所述浇口
杯105 并四周拥砂固定。

[0098] 如图2所示，是在完成本步骤中的配箱过程后所得到铸型结构。所述外模砂箱108放置于所述底板114上，所述外模砂箱108中形成有外模110，所述外模110中定位放置有砂
芯 111。所述砂芯111中包含芯骨112，用于浇注过程中的排气。其中，所述砂芯111与所述外
模110之间形成了用于浇注钢锭模的型腔109。所述砂芯111还通过其与所述外模110的连接
部位的定位砂芯113，配合所述外模110的形貌，实现与所述外模110放置时的自对准定位。
在放置好的所述外模110和所述砂芯111上盖有所述浇道箱106和所述雨淋箱107。其中，所
述雨淋箱107中包含内浇道104，所述浇道箱106中包含直浇道101和横浇道103。多个冒口贯
通所述浇道箱106和所述雨淋箱107。在所述浇道箱106上还设有浇口杯105。

[0099] 在步骤3)熔炼浇注中，请参阅图1的S3和图2，熔炼铸造原料形成铁水，并向所述浇口杯105浇注所述铁水。

[0100] 具体地，根据配料单称重依次加入铁屑、增碳剂、生铁、废钢等原材料，在铁液化清后进行炉前分析；铁液成分满足要求后升温至1320℃‑1380℃之间出炉；浇注前测温，确保
浇注温度在1240℃‑1280℃之间；浇注时按照先快后慢原则浇注。

[0101] 在步骤4)保温中，请参阅图1的S4，对浇注后的得到的钢锭模进行保温。

[0102] 具体地，根据钢锭模壁厚和重量的不同，所述保温时间的范围介于8‑72小时之间。

[0103] 在步骤5)开箱与精整中，请参阅图1的S5和图2，依次去除浇道箱106、雨淋箱107 和外模砂箱108，并将所述钢锭模放平后冷却至常温；敲击去除雨淋浇注系统和冒口102，并
清理所述钢锭模内外表面残留的型砂。

[0104] 可选地，所述外模砂箱108通过紧固螺栓与所述底板114固定连接，这将使所述钢锭模更易于从所述外模砂箱108中脱模。

[0105] 作为示例，在步骤5)后，还包括以下步骤：

[0106] 步骤6)检验：

[0107] 根据钢锭模行业标准(YB/T 070‑1995)检验所述钢锭模的化学成分、尺寸和内外表面质量。在本实施例中，通过所述钢锭模行业标准的检验，表明本实施例所提供的钢锭模
铸造工艺相比现有技术所得钢锭模，能够有效解决成分偏析问题，降低夹渣且气孔等缺陷
少。

[0108] 本实施所述钢锭模铸造工艺不但通过雨淋浇注系统得到了质量更好的钢锭模，而且铸造工艺简易方便，节省了紧固流程，提高劳动效率。

[0109] 综上所述，本发明提供了一种钢锭模的铸造工艺，包括如下步骤：1)造型：将外模模具紧固于外模托板上，并套设外模砂箱，在所述外模模具与所述外模砂箱之间填充型砂，
在所述型砂填实硬化后脱模去除紧固于所述外模托板上的所述外模模具，得到外模；将芯
模固定于砂芯托板上，并在所述芯模中放置排气芯骨，在所述芯模与所述排气芯骨之间填
充型砂，在所述型砂填实硬化后脱模，得到砂芯；将雨淋系统型板模具和专用工装组装并填
充型砂，在所述型砂填实硬化后将所述专用工装与所述雨淋系统型板模具分离脱模，得到
形成有雨淋系统砂型的所述专用工装。2)配箱：在放置于底板上的所述外模中放入所述砂
芯，在所述外模上盖上所述专用工装，并在所述雨淋系统砂型上设置浇口杯；3)熔炼浇注：
熔炼铸造原料形成铁水，并向所述浇口杯浇注所述铁水；4)保温：对浇注后的得到的钢锭模
进行保温；5) 开箱与精整：依次去除浇道箱、雨淋箱和外模砂箱，并将所述钢锭模放平后冷
却至常温；敲击去除雨淋浇注系统和冒口，并清理所述钢锭模内外表面残留的型砂。本发明
通过引入半封闭式浇注系统获得致密组织，提高了钢锭模质量；通过引入专用工装防止抬
箱，省去了螺栓紧固环节；通过芯头进行砂芯定位，使定位更为简便而准确；通过在外模造
型时固定外模模具与托板，提高了脱模效率。

[0110] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完
成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。