双面加压滑动水口模具的设计与改进
摘 要:通过分析滑动水口外型的特殊性,根据其成型过程的工艺要求,改进优化模具,使产品的使用寿命大幅度提高,从而降低的吨钢成本,提高了经济效益。
滑动水口是炼钢企业广泛使用的关键部件,用于钢水的开关通断和流量的控制,其使用寿命、连浇次数,不但影响炼钢厂的吨钢成本、钢包周转及工人劳动强度,对钢铁企业的安全生产更有着至关重要的影响。。但对于滑板,因为其子口部位的高度与砖坯的坯体高度不一样,由于其外型的特殊性,传统的工艺方法难以保证其产品质量。因此,为了满足滑板的成型工艺要求,我们对模具进行了一系列的优化改进,保证了砖坯的成型密度,提高了滑板的使用寿命。
1 双面加压滑板的存在原因
目前,尽管钢铁企业已经普遍采用了连铸工艺,但对于一些优质钢材,尤其是优质铸钢件,仍然采用模铸方式浇钢。由于模铸工艺的特殊性,浇钢过程要采取控流浇铸的方式,尤其在浇铸后期的补浇阶段,滑板频繁拉动,而且为半流浇注。这一过程由于滑板浇铸孔错位,钢水不是垂直下落,而是倾斜一定的角度,其冲刷点偏向滑板的一侧。因为钢流对滑板和下水口内壁的长时间、频繁的冲刷,而且其冲刷点正好集中在滑板的子口处,容易使滑板嘴子因为长时间的冲刷,其强度降低,容易在该处出现漏钢、跑钢事故。很多厂家为了避免事故的发生,采用将滑板子口加长的方法。为保障浇注过程的安全性,我们在原有外型的基础上,采用双面加压的方法,提高滑板的子口的密度,提高其抗冲刷性,提高其使用的安全性。
滑板的子口,采用普通的成型工艺,子口部位明显的出现疏松,密度达不到工艺要求,因此,必须对成型方法进行改进。
2 双面加压滑板模具的设计改进
开始,我们采用普通的滑板成型工艺,单向加压,经检测发现,滑板的子口部位体积密度达不到工艺要求,即滑板子口与砖坯本体存有密度差。这一密度差导致滑板的抗冲刷性能下降,而且在滑板与下水口装配过程中,容易从根部断裂,影响产品的使用效果。
要解决成型过程砖坯密度不一致的问题,就必须保证产品在压制过程中,其成型压缩比相同或相近。首先采用的措施是不均匀布料,即将滑板子口部位的泥料加高,加大其压缩比。可在压制过程中,物料因受力向四周散开,其压缩比仍然达不到规定要求,效果甚微。
随后决定对子口部位采用双面加压的方法,使子口与其它部位达到相同的压缩比。由于滑动水口外形的不规则性,必须使用特殊的双面加压方式。其工作原理为:通过弹簧的弹力,使芯棒与底压板产生相对位移,从而达到双面加压的效果。其工作原理和成型方式如图1所示。
图1为成型前的初始状态。在初始状态下,模具底板在弹簧的作用下向上移动,加深了子口的装料深度,从而增大了产品的压缩比。
图2为成型后的产品状态。在泥料在压力作用下移动,使砖坯上部达到了规定的密度。同时,底板在压力的作用下,将弹簧压缩,向下移动,因为芯棒不能移动,从而形成向上的压力,实现了产品双面加压的功能。由于弹簧的弹力小于砖坯对模具的摩擦力,所以成型过程中砖坯不会在弹簧的作用下向上移动。当产品成型结束,出砖系统将砖坯顶出模具后,弹簧弹力恢复,重新抬高底板,系统回复到成型前的初始状态。砖坯压缩比的计算过程如下:
其中A、B面均为成型面
砖坯体与子口部位高度压缩量对比:
砖坯体: (y+y)/y= 2
子口部位mm: (y+y+x+x)/(y+x) = 2
其中:y为砖坯体,高度,x为小口高度。
两者压缩比相同,为双面加压提供了理论基础。
在实验过程中发现,由于底板有时不是垂直下落,而是有一定斜度,对弹簧产生侧向力,导致弹簧在压缩和弹力恢复过程中倾斜,稳定性差。压制过程弹簧不能准确归位,使整个过程工人劳动强度加大,制品合格率也不高。
为了保证弹簧的准确定位,将弹簧的装配方式作了如下改进,改进后如图3所示:
为了保证弹簧在成型过程中不会倾斜,弹簧的弹力通过弹簧中放置定位销传递。由于定位销对弹簧的固定作用,在整个压制过程中,定位销在弹簧盒中往复运动,起到了准确的导向作用。在定位垫板下落时,弹簧不倾斜,不晃动,保证了定位底板的准确归位,从而稳定了制品的质量。
3 结论
(1)滑动水口通过双面加压,其外型、体积密度都得到了一定程度的改观。通过现场跟踪和数据比较,其各项指标均达到了其他的滑动水口的水平,解决了滑动水口成型中的难题。
(2)将本设计的双面加压原理拓展,用在各种滑动水口上,同样能够增加滑动水口子口部位的成型密度,提高产品关键部位的物理性能,取得良好的使用效果。
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