1前言我集团公司是一个以生产军工产品为主的企业,近几年来,随着冶炼设备的更新改造,由原来 的平炉冶炼改为现在的电炉+LF+VD真空处理的现代冶炼方法,同时新上的地注车又使铸锭能 力和种类增强。2002年钢材市场竞争日益激烈,对大钢锭的需求量增加,为了开发出适销对路 的产品,我集团公司决定开发生产大型钢锭(26t～43t),为此要求工艺人员要设计相应的 钢锭模。本文介绍我公司有关钢锭模的设计及其改进措施。2问题的提出钢锭的质量包括内部质量 与外部质量,除了钢水本身的质量以外很大一部分取决于钢锭模的设计是否合理。我公司以往的钢 锭模设计思想偏重于理论计算,且局限在10t以下的钢锭模,如图1所示。计算过程是在确定锭 身锥度后,由已知钢锭重量算出锭身中部假想直径—Dy中,然后算出上部假想直径—Dy上、下 部假想直径—Dy下,根据以往设计经验估出N、S、r。Dy={x/π×(2R+S)×(D -2r)×Sinα+x/45×r2(α+β)-x/45R2×β}1/2(1)A=π×D 2y/4(2)由公式(1)算出Dy上、Dy下,然后再由公式(2)算出钢锭模上、下横截面 积A。最后得出钢锭模体积V计算,用V计算与实际给定值V实际进行比较,如偏差很小既可确定 钢锭模各主要部位技术参数和具体尺寸,如偏差较大则需重新给出N、S、r三个变量,再重复上 述计算,直到合适为止。X—钢锭模的棱角数16r—模角棱内圆弧半径α-棱角偏角f-角棱凹 边宽度D-钢锭模外接圆直径β-角棱间垮角N-模截面对角距A-钢锭模横截面积S-内切圆直 径图1锭模设计简图Fig.1Thedesignsketchoftheingotmold 我们认为,这种传统的设计不仅计算量大(N、S、r为不定值),而且极易出现计算误差,导致 对正确设计的误证。因此,在设计39t～43t特大型钢锭模的时候,既考虑到钢锭模的容量, 而且在浇铸完毕后要绝对保证钢锭的内部与外部质量。开始我们采用上述方法进行设计,虽经多次 计算仍无法满足设计要求,且在11绘图过程中发现r、R与理论偏差较大。同时受我集团公司生 产现场条件(浇铸坑宽度一定,钢锭模直径最大值一定)及机加能力限制(车床最大加工3500 mm,钢锭模长度一定),为了保证钢锭的锻造比,钢锭的高度、直径已定死不能更改,为使钢水 合理冷却及结晶,又必须合理地确定r、R,按照传统的计算方法偏差又太大,这个矛盾始终无法 解决。3解决方法为了解决以上问题,完成设计任务,我们首先在N、S、r的计算过程中采用计 算机编制计算机程序语言,然后输入不定值N、S、r进行优化计算,流程如下图2,这样就大大 减少了计算量,同时也保证了钢锭模设计的合理性。在图2计算流程中,可先选取几组数据,经过 计算挑出与理论值接近的一组数据,经过几组运算后选取最佳一组数值。图2锭模设计计算流程图 Fig.2Theflowchartoftheingotmoldcalculation其 次,为了验证给定值N、S、r的合理性,同时计算钢锭模容积、壁厚、重量,采用Prowe三 维制图技术,以给定的N、S、r加上客户限定的值来作图,首先确定体积V(高度H一定),再 根据已知锥度确定出直线段横截面积A(上下),然后算出N、S、r(上下),同时根据本次钢 锭模16角的特性,合理确定r(上下)值。因r值过大钢锭散热面积小,热传导速度小,形成的 激冷层比较薄,易开裂;r值过小钢水凝固过程中易产生应力集中,轧制过程中易开裂。这样通过 Prowe三维制图,使选取的N、S、r得以验证,同时,根据实际V及r再回算N、S值,使 得理论计算与实际值能够最大限度的得到统一,Prowe流程如图3。图3Prowe流程图F ig.3TheProweflowchart采用上述两种方法,设计出的钢锭模不仅在外观上 (运用Prowe画出立体图)一目了然,而且通过后来的实际应用证明,理论设计与实际偏差为 零,说明在大型工装的设计中采用上述方法既能省时、省力又能够取得很好的效果。4结束语通过 大型钢锭模的设计以及改进,运用计算机编程和立体绘图,解决了传统设计中大型工装参数不准、 运算复杂、工作量大的问题,为今后的钢锭模的工装设计开拓一条新的思路。责任编辑龙礼建大型钢锭模的优化设计与开发@王立功$内蒙古北方重工业集团公司特殊钢厂!
内蒙古014033
@张文杰$内蒙古北方重工业集团公司特殊钢厂!内蒙古014033钢锭模;;
计算机设计;;开发分析了传统设计在大型钢锭模上的局限性,为采用计算机设计大型钢锭模提出新的思路。
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