专利名称：铸钢恒温浇注方法
技术领域：
本发明涉及一种浇注方法，特别是一种用于火车铸钢车轮生产的铸钢恒 温洗注方法。
背景技术：
由于火车车轮的使用工况条件十分恶劣，因此其内部外部质量要求均十
分苛刻。铸造生产中， 一炉钢水大约25~30吨，大约能浇注车轮60个，整 炉浇注时间最少也要30分钟。在这30分钟里，钢水温度有超过5(TC的温降， 而车轮铸造对工艺参数的允许范围很窄，较小的参数波动，就会造成如下一 系列问题
1. 由于浇注温度不同，不同钢水温度所浇注车轮的缺陷倾向不同，使得 废品率上升；
2. 为了补偿整个浇注过程中的温降，现有技术一^:采用提高出钢温度方 法，但造成冶炼成本上升、高温对钢水会造成夹气夹杂增多等问题；
3.为了使浇注过程中的温降尽量小，必须加快浇注节拍，造成浇注节拍与 生产线其他工序节拍不同步。
浇注节拍与生产线其他工序节拍不同步造成的影响较大，具体体现在
(1) 造好的砂衬停放时间有长有短，造成浇注时石墨型温度有高有低， 对车轮质量稳定不利；
(2) 铸件开箱时间不能根据浇注温度精确控制，也是造成车轮质量不稳 定的因素；
(3) 由于开箱时间不均匀，石墨型的冷却时间长短不一，造成射砂衬时 石墨型的温度高低不同，对砂村的凝固产生影响，对砂衬停放时的开裂倾向
产生影响，造成车轮质量不稳定；
(4)生产线节拍不同步，增加了许多人为控制环节，增加了管理难度和 工艺控制难度，不仅对操作人员的技术素质有更高要求，也进一步会造成质 量不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种铸钢恒温浇注方法，使浇注车轮过程中钢水浇 注温度在一较小的受控温度范围内，有效解决现有技术上述缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铸钢恒温浇注方法，包括步骤 通过加热组件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态；在淺注作业中 通过向浇注包内注入钢水使所述浇注包内钢水j呆持不变。
其中，通过加热组件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态具体 为通过设置在浇注包钢水进口处的远红外测温仪测量钢水进口温度，并将 钢水进口温度参数发送给温控系统，当钢水进口温度低于设定值时，温控系 统控制加热组件对浇注包加热，使洗注包内钢水处于恒温状态。
其中，通过加热组件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态具体 为通过设置在浇注包钢水出口处的远红外测温仪测量钢水出口温度，并将 钢水出口温度参数发送给温控系统，当钢水出口温度低于设定值时，温控系 统控制加热组件对浇注包加热，使免注包内钢水处于恒温状态。
其中，通过加热组件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态具体 为通过设置在浇注包保温层内的热电偶测量浇注包保温层温度，并将浇注 包保温层温度参数发送给温控系统，当浇注包保温层温度低于设定值时，温 控系统控制加热组件对浇注包加热，使浇注包内钢水处于恒温状态。
其中，通过加热组件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态具体 为温控系统^4居预先i殳定的加热升温曲线控制加热组件对浇注包加热，4吏 浇注包内钢水处于恒温状态。
在上述技术方案基础上，所述加热组件通过感应线圏和^f兹辄组件对淺注 包进行中步贞感应力口热。
在上述技术方案基础上，所述通过向浇注包内注入钢水使所述浇注包内
钢水保持不变具体为向浇注包内注入钢水，待浇注包内的钢水是浇注包总 容量2/3时开始浇注作业，在浇注作业中调节向浇注包内注入钢水的流量， 使浇注包内钢水存有量保持基本不变。
其中，所述浇注包浇注作业具体为所述浇注包通过不断启闭水口机构 的水口塞头进行浇注作业。所述调节向浇注包内注入钢水的流量具体为通 过调节精炼包的滑动水口大小调节向浇注包内注入钢水的流量。
本发明提出了一种铸钢恒温浇注方法，通过温控系统控制加热组件对洗 注包加热，使浇注包内钢水处于恒温状态，在每炉钢水浇注火车车轮的浇注 全过程中，每个铸型的钢水浇注温度均在一较小的受控温度范围内，生产节 拍是匀速、不停顿的，可以实现全天(甚至几天)的恒温连续不间断生产。 本发明的有益效果具体体现在
(1) 由于火车车轮浇注温度恒定，缺陷倾向相同，使得质量控制更容易；
(2) 在一炉钢水浇完换下一炉钢水时，由于有浇注包的緩冲，可以实现 全天(甚至几天)的恒温连续不间断生产；
(3) 无需补偿整个浇注过程中的温降，可以降低出钢温度，可以减轻对 钢水冶炼系统的损伤，使冶炼成本下降；出钢温度降低使钢水质量提高，夹 气夹杂减少；
(4) 延长了浇注节拍，使浇注节拍与整个生产线的节拍同步，造好的砂 衬停放时间一致，使浇注时石墨型温度一致，对车轮质量稳定有利；开箱时 间能根据浇注温度精确控制，又是一个造成车轮质量稳定的因素；由于车轮 开箱时间的均匀，石墨型的冷却时间相同，造成射砂衬时石墨型的温度相同， 从而也会造成车轮质量更稳定；生产线整个节拍同步，减少了许多人为控制 环节，从而造成车轮质量更趋稳定；生产线整个节拍同步，减少了管理难度 和工艺控制难度，对操作人员的技术素质相应降低；工艺参数稳定，对于工 艺参数的精确控制有利，有利于优化工艺参数，提高产品质量。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明铸钢恒温浇注方法的流禾呈图。
具体实施例方式
图1为本发明铸钢恒温浇注方法的流程图，具体为通过加热组件和温 控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态；在浇注作业中通过向浇注包内注 入钢水使所述浇注包内钢水保持不变。本发明上述技术方案通过温控系统控 制加热组件对浇注包进行加热，使浇注包内钢水处于恒温状态，在每炉钢水 浇注火车车轮的浇注全过程中，每个铸型的钢水浇注温度均在一较小的受控 温度范围内，生产节拍是匀速、不停顿的，可以实现全天(甚至几天)的恒 温连续不间断生产。
其中，通过加热组件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态可以 通过在浇注包钢水进口处设置温度测量组件、在浇注包钢水处口处设置温度 测量组件、在浇注包保温层内设置温度测量组件或温控系统设置自动加热程 序等手段实现。具体地，在浇注包钢水进口处设置温度测量组件时，设置在 浇注包钢水进口处的远红外测温仪测量钢水进口温度，并将钢水进口温度参 数发送给温控系统，当钢水进口温度低于设定值时，温控系统控制加热组件 对浇注包加热，〗吏浇注包内钢水处于恒温状态。在在浇注包钢水处口处"&置 温度测量组件时，通过设置在浇注包钢水出口处的远红外测温仪测量钢水出 口温度，并将钢水出口温度参数发送给温控系统，当钢水出口温度低于设定 值时，温控系统控制加热组件对浇注包加热， -使浇注包内钢水处于恒温状态。 在浇注包保温层内设置温度测量组件时，通过设置在浇注包保温层内的热电
偶测量浇注包保温层温度，并将浇注包保温层温度参数发送给温控系统，当 浇注包保温层温度低于设定值时，温控系统控制加热组件对浇注包加热，使 浇注包内钢水处于恒温状态。在温控系统设置自动加热程序时，温控系统根 据预先设定的加热升温曲线控制加热组件对浇注包加热，^J免注包内钢水处 于恒温状态。
由于钢水温度极高，达到160(TC左右，要实现温度在线检测难度极大， 现有技术直接接触式测温头不能满足在如此高温下长期工作，所以直接测温 不可行。本发明上述技术方案中的温度测量组件可以是远红外测温仪和/或热 电偶，即可以采用远红外测温仪测量钢水进口温度，还可以采用远红外测温 仪测量钢水出口温度，也可以采用热电偶插入免注包的保温层内测温，通过 测量保温层的温度间接测量钢水温度，以对免注包内钢水温度进行监测。温 度测量组件将测得的温度反馈回温控系统，由温控系统根据温度情况控制加 热组件，当钢水温度低于设定值时即启动加热组件或增加加热功率至升温状 态，达到设定温度值时即停止加热或减小加热功率至恒温状态。进一步地， 测控系统可由两套远红外测温仪、温控表和温度控制回路等组成，其中一套 安装在精练包的出钢口側面，另一套安装在浇注包的出钢口侧面，温控系统 通过安装在精练包出钢口侧面的远红外测温仪进行闭环连续控制，另一套进 行温度监测，实现浇注包内钢水的连续温度控制。温控系统可以包括中频控 制拒、补偿电容器柜和水冷系统。
另外，本发明也可以采用自动程序控制法使浇注包内钢水温度保持在设 定范围内。具体地，先用可靠的热电偶测量一炉钢水随时间变化的降温曲线。 降温曲线需要做多个，如不同的环境温度的降温曲线，不同的出钢温度的降 温曲线等；然后根据降温曲线调整加热组件加热功率随时间的变化曲线；反 复测温调整该加热升温曲线，直至达到要求为止。最后由温控系统按加热功 率随时间的变化曲线控制加热组件，实现温度自动控制。
上述加热组件主要包括感应线圏和磁扼组件，通过感应线圈和磁辄组件
对浇注包进行中频感应加热。感应线圈材质一般选用紫铜管，内部通水冷却， ,兹扼组件材质一般选用有取向硅钢片。具体地，对浇注包进行中频感应加热 的感应线圈设置在浇注包的外壁上，磁轭组件则设置在浇注包的外围。感应 线圈是根据电磁场原理，通过计算确定其规格。磁轭组件采用有取向硅钢片
和不锈钢夹板制作的n形磁轭，与传统的条形磁轭相比，具有漏磁少特点，可 以最大限度的防止外部钢结构发热。
本发明上述技术方案中，所述通过向浇注包内注入钢水使所述浇注包内
钢水保持不变具体为向浇注包内注入钢水，待浇注包内的钢水是浇注包总 容量2/3时开始浇注作业，在浇注作业中调节向浇注包内注入钢水的流量， 使浇注包内钢水存有量保持基本不变。具体地，所述浇注包浇注作业具体为 所述浇注包通过不断启闭水口机构的水口塞头进行浇注作业。所述调节向浇 注包内注入钢水的流量具体为通过调节精炼包的滑动水口大小调节向浇注 包内注入钢水的流量。
下面通过铸钢恒温浇注的工作过程进一步说明本发明的技术方案。 开始，浇注包投入使用，这时浇注包是空的；先打开精炼包的滑动水口 通过钢水进口向浇注包内注入钢水，同时远红外测温仪监测钢水温度，以判 定钢水是否需要升温；待浇注包内的钢水上升到某一高度时， 一般是浇注包 总容量的2/3 (浇注包内钢水容量一^殳是3~5吨)，不断启闭水口塞头,开 始火车车轮浇注作业；同时适度调节精炼包的滑动水口大小，使浇注包内钢
水存有量基本不变；随着浇注过程的进行，钢水温度下降，温控系统自动调 节加热功率，直至满足要求；随着浇注过程进一步进行，精炼包内钢水空了， 将空的精炼包迅速移走，将装满冶炼好钢水的精炼包迅速移到位，打开新的 精炼包的滑动水口，向恒温浇注包内注入钢水，生产过程得以不间断进行。
从本发明上述技术方案可以看出由于火车车轮浇注温度恒定，缺陷倾 向相同，使得质量控制更容易；在一炉钢水浇完换下一炉钢水时，由于有浇 注包的緩冲，可以实现全天(甚至几天)的恒温连续不间断生产；无需补偿
整个浇注过程中的温降，可以降4氐出钢温度，可以减轻对钢水冶炼系统的损
伤，使冶炼成本下降；出钢温度降低使钢水质量提高，夹气夹杂减少；延长 了洗注节拍，使浇注节拍与整个生产线的节拍同步，造好的砂衬停放时间一 致，使浇注时石墨型温度一致，对车轮质量稳定有利；开箱时间能根据浇注 温度精确控制，又是一个造成车轮质量稳定的因素；由于车轮开箱时间的均 匀，石墨型的冷却时间相同，造成射砂衬时石墨型的温度相同，从而也会造 成车轮质量更稳定；生产线整个节拍同步，减少了许多人为控制环节，从而 造成车轮质量更趋稳定；生产线整个节拍同步，减少了管理难度和工艺控制 难度，对操作人员的技术素质相应降低；工艺参数稳定，对于工艺参数的精 确控制有利，有利于优化工艺参数，提高产品质量。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技 术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种铸钢恒温浇注方法，其特征在于，包括步骤通过加热组件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态；在浇注作业中通过向浇注包内注入钢水使所述浇注包内钢水保持不变。
2. 根据权利要求1所述的铸钢恒温浇注方法，其特征在于，通过加热组 件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态具体为通过设置在洗注包 钢水进口处的远红外测温仪测量钢水进口温度，并将钢水进口温度参数发送 给温控系统，当钢水进口温度低于设定值时，温控系统控制加热组件对浇注 包加热，使免注包内钢水处于恒温状态。
3. 根据权利要求1所述的铸钢恒温浇注方法，其特征在于，通过加热组 件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态具体为通过设置在淺注包 钢水出口处的远红外测温仪测量钢水出口温度，并将钢水出口温度参数发送 给温控系统，当钢水出口温度低于设定值时，温控系统控制加热组件对浇注 包加热，使浇注包内钢水处于恒温状态。
4. 根据权利要求1所述的铸钢恒温浇注方法，其特征在于，通过加热组 件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态具体为通过设置在浇注包 保温层内的热电偶测量浇注包保温层温度，并将浇注包保温层温度参数发送 给温控系统，当浇注包保温层温度低于设定值时，温控系统控制加热组件对 免注包加热，4吏免注包内钢水处于恒温状态。
5. 根据权利要求1所述的铸钢恒温浇注方法，其特征在于，通过加热组 件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态具体为温控系统根据预先 设定的加热升温曲线控制加热组件对浇注包加热，使淺注包内钢水处于恒温 状态。
6. 根据权利要求1~5中任一权利要求所述的铸钢恒温浇注方法，其特 征在于，所述加热组件对浇注包加热具体为所述加热组件通过感应线圈和 磁轭组件对浇注包进行中频感应加热。
7. 根据权利要求1~5中任一权利要求所述的铸钢恒温浇注方法，其特 征在于，所述通过向浇注包内注入钢水使所述浇注包内钢水保持不变具体为 向浇注包内注入钢水，待浇注包内的钢水是浇注包总容量2/3时开始浇注作 业，在浇注作业中调节向浇注包内注入钢水的流量，使浇注包内钢水存有量 保持基本不变。
8. 根据权利要求7所述的铸钢恒温浇注方法，其特4i在于，所述浇注包 浇注作业具体为所述浇注包通过不断启闭水口机构的水口塞头进行浇注作 业。
9. 根据权利要求7所述的铸钢恒温浇注方法，其特征在于，所述调节向 浇注包内注入钢水的流量具体为通过调节精炼包的滑动水口大小调节向免 注包内注入钢水的流量。
全文摘要
本发明涉及一种铸钢恒温浇注方法，包括步骤通过加热组件和温控系统使所述浇注包内钢水处于恒温状态；在浇注作业中通过向浇注包内注入钢水使所述浇注包内钢水保持不变。本发明通过温控系统控制加热组件对浇注包加热，使浇注包内钢水处于恒温状态，在每炉钢水浇注火车车轮的浇注全过程中，每个铸型的钢水浇注温度均在一较小的受控温度范围内，生产节拍是匀速、不停顿的，可以实现全天(甚至几天)的恒温连续不间断生产。
文档编号B22D37/00GK101099999SQ20071005489
公开日2008年1月9日 申请日期2007年8月3日 优先权日2007年8月3日
发明者付顺利, 平向红, 黄毅春 申请人:天瑞集团铸造有限公司