專(zhuān)利名稱(chēng)：特大截面圓坯連鑄機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冶金工業(yè)連鑄技術(shù)領(lǐng)域中的圓坯/管坯連鑄裝置，尤其是
涉及到直徑800 1000鵬的特大截面圓坯/管坯連鑄裝置。
背景技術(shù)：
連鑄機(jī)是現(xiàn)代冶金工業(yè)連鑄工藝主要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理不僅決定 連鑄機(jī)工作效率和生產(chǎn)成本，還直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。迄今為止，管坯/圓坯連鑄機(jī) 的形式主要有立式、水平式、全弧形三大類(lèi)，并廣泛用于工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐，其產(chǎn) 品用于石油、化工、機(jī)械等行業(yè)，但在本連鑄機(jī)投入生產(chǎn)以前，郎使在世界范圍 內(nèi)，無(wú)論是普通鋼種還是特殊鋼種管坯/圓坯最大截面不超過(guò)0700mm。
由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于大型無(wú)縫鋼管市場(chǎng)不斷看好，對(duì)特大截面的鑄坯需求 日益增加，而此前多釆用大鑄錠為坯料，其產(chǎn)量、質(zhì)量、成材率都不能令人滿(mǎn)意，為此我們一直在探索用特大截面的連鑄坯來(lái)替代，而開(kāi)發(fā)一種直徑800—1000ram 的特大截面連鑄機(jī)的工藝和設(shè)備是我們面臨的需要解決的難題。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在T滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外新能源風(fēng)力發(fā)電大型軸承、石油、化工、 機(jī)械、造船等行業(yè)對(duì)鍛件、超厚壁無(wú)縫鋼管制造需求，提供一種生產(chǎn)高質(zhì)量、特 大截面管坯/圓坯的立式連鑄機(jī)。
本實(shí)用新型特大截面圓坯連鑄機(jī)是通過(guò)以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的，連鑄機(jī)的特征 是立式，其由帶足輥的結(jié)晶器、結(jié)晶器振動(dòng)裝置、托引錠裝置、出坯裝置、防護(hù) 保溫罩、結(jié)晶器電磁攪拌裝置等部分組成。
帶足輥結(jié)晶器與鋼水接觸是銅管，外層是不銹鋼水套，最外層是碳鋼外殼，
其通過(guò)上下法蘭連接；為保證管坯在結(jié)晶器下口有足夠的支撐強(qiáng)度的坯殼厚度， 結(jié)晶器水箱采用一進(jìn)兩出一冷循環(huán)制式；結(jié)晶器銅管錐度是按照已給出的主要鋼 種凝固收縮參數(shù)計(jì)算得出，為確保水縫尺寸，水套要求有嚴(yán)格的公差限制。 結(jié)晶器銅管下密布兩排間隙可調(diào)的足輥。
足輥區(qū)為二次冷卻區(qū)，均布水霧噴嘴，根據(jù)管坯澆注速度和所澆注的鋼種進(jìn) 行水量控制。二冷水由振動(dòng)裝置的接水板快速接通。
結(jié)晶器振動(dòng)裝置為非正弦電動(dòng)形式，可根據(jù)不同的澆注速度改變頻率以保證負(fù)滑脫時(shí)間的恒定，結(jié)晶器振動(dòng)裝置采用板環(huán)導(dǎo)向，雙伺服電機(jī)對(duì)稱(chēng)驅(qū)動(dòng)。一、 二冷水均由振動(dòng)裝置的接水板集中提供。
托引錠裝置由剛性引錠桿、引錠頭、升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，上部 是具有特殊形狀的引錠頭與剛性引錠桿連接，升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速電機(jī)傳 動(dòng)，為防止跑偏，周邊設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；托引錠裝置用于開(kāi)澆操作及將鑄坯引出結(jié) 晶器并支撐鑄坯，根據(jù)拉坯速度進(jìn)行無(wú)極調(diào)速。
出坯裝置用于鑄坯脫錠、翻轉(zhuǎn)、輸送，當(dāng)托引錠裝置下降至設(shè)定位置時(shí)脫引 錠裝置進(jìn)入引錠頭底部，緩冷后脫離引錠桿由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連同管坯一起翻轉(zhuǎn)并將管 壞置于輸送輥道。
結(jié)晶器電磁攪拌裝置為外置式線(xiàn)圈置于結(jié)晶器中下部，其內(nèi)徑可容納結(jié)晶器 和部分足輥。
本實(shí)用新型特大截面圓坯連鑄機(jī)技術(shù)先進(jìn)；結(jié)構(gòu)新穎；配置緊湊、合理，采 用立式杜絕弧形連鑄機(jī)矯直管坯/圓坯時(shí)產(chǎn)生的矯直變形而易導(dǎo)致產(chǎn)生的管坯/圓 坯內(nèi)部缺陷，管坯Z圓坯表面無(wú)壓痕缺陷。與目前制造這些產(chǎn)品釆用的以模鑄鋼錠 為原料相比，其坯材具有更好的質(zhì)量、更低的成本等優(yōu)點(diǎn)，因此本連鑄機(jī)生產(chǎn)的 管坯/圓坯可替代大型模鑄鋼錠。極大提高坯料產(chǎn)品收得率，進(jìn)而節(jié)約能源消耗， 減少三廢排放。給業(yè)主帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。建設(shè)周期短，投資省，運(yùn)行 費(fèi)用低；操作方便，運(yùn)行可靠；完全滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

圖1是本實(shí)用新型特大截面圓坯連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)布置圖。 圖2是本實(shí)用新型結(jié)晶器結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本實(shí)用新型結(jié)晶器振動(dòng)裝置。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型特大截面圓坯連鑄機(jī)主要包括水冷結(jié)晶器l、結(jié)晶器電磁攪拌系 統(tǒng)2、結(jié)晶器振動(dòng)裝置3、托引錠裝置4、防護(hù)保溫段5、出坯裝置6、脫引錠裝置 7和二次冷卻室8。
水冷結(jié)晶器1截面很大，結(jié)晶器水箱11采用強(qiáng)冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為保證出口坯殼 厚度滿(mǎn)足要求，結(jié)晶器水箱11采用一進(jìn)兩出一冷循環(huán)制式。結(jié)晶器銅管9的錐度 和水縫設(shè)計(jì)充分保證鑄坯和結(jié)晶器面有效接觸熱傳導(dǎo)。保持鑄坯直至結(jié)晶器出口 處的接觸，減少可能的裂紋和表面缺陷，如凹疤。結(jié)晶器銅管的錐度是按照已給 出的主要鋼種凝固收縮參數(shù)來(lái)計(jì)算的，確定覆蓋面最大的數(shù)值，使其可基本適應(yīng)不同鋼種和澆注條件要求。為確保水縫尺寸，水套io要求有嚴(yán)格的公差限制。結(jié)
晶器能自校，以保證在所有的情況下都有恒定的水縫。外殼裝有橡膠墊圈，銅管 校正時(shí)能自由移動(dòng)。銅管管壁溫度的間斷改變，不穩(wěn)定的熱傳輸將導(dǎo)致冷卻水沸 騰。這種情況會(huì)引起永久性銅管形變，而且高的壁溫也增加了冷卻水溶解鹽的析 出。銅管及銅管壁厚設(shè)計(jì)考慮在高溫工作條件下避免永久變形。達(dá)到設(shè)計(jì)壽命后 能修復(fù)使用2個(gè)周期。
結(jié)晶器下面的雙排足輥13是鑄坯支撐，釆用雙排足輥的目的是上引錠桿時(shí)引 導(dǎo)引錠頭插入結(jié)晶器以及對(duì)鑄坯出結(jié)晶器后進(jìn)行導(dǎo)向。如果鑄坯/引錠頭無(wú)導(dǎo)向， 則可能刮傷結(jié)晶器底部銅管管壁，縮短結(jié)晶器使用壽命，并產(chǎn)生鑄坯表面缺陷。 實(shí)踐證明正確使用足輥能減少結(jié)晶器磨損，降低在不同澆注條件下對(duì)鑄坯質(zhì)量的 影響。
二次冷卻裝置是根據(jù)超大截面鑄坯的凝同特性要求，采用窄區(qū)二次冷卻的方 式，只設(shè)足輥區(qū)二次冷卻裝置，通過(guò)結(jié)晶器內(nèi)的專(zhuān)用水道和振動(dòng)裝置的接水板17 與外部水管相接，噴淋裝置12均布四排水霧噴嘴，根據(jù)管坯澆注速度和所澆注的 鋼種進(jìn)行水量控制。對(duì)于超大截面的鑄坯設(shè)計(jì)考慮，根據(jù)結(jié)晶器強(qiáng)制冷卻到由空 氣對(duì)流和輻射冷卻鑄坯的熱傳導(dǎo)系數(shù)分布規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)理想的冷卻分布。合理的冷 卻強(qiáng)度分布有效地決定了液芯長(zhǎng)度和鑄坯表面平均溫度。
結(jié)晶器電磁攪拌裝置2用以提高鑄坯質(zhì)量，并提高工藝操作的靈活性。結(jié)晶 器電磁攪拌的優(yōu)點(diǎn)在于表面和皮下夾雜數(shù)減少，并使其在鑄坯橫斷面上的分布 更加均勻。鋼水旋動(dòng)產(chǎn)生的向心力可使鋼水中夾雜聚集在中心，防止夾帶于凝固 坯殼中；可以避免粘渣，鋼水使渣離開(kāi)結(jié)晶器壁，聚集在彎月面中心的渣易于撇 走；對(duì)于中碳鋼和低合金鋼，采用電磁攪拌工藝技術(shù)加速沿軸線(xiàn)濃度的擴(kuò)散并減 少中心偏析峰值。通常這些鋼種中心偏析程度低于高碳鋼，因而主要是確保好的 固相結(jié)構(gòu)，減少中心疏松。
結(jié)晶器振動(dòng)裝置3為非正弦電動(dòng)形式，可根據(jù)不同的澆注速度改變頻率以保 證負(fù)滑脫時(shí)間的恒定，結(jié)晶器振動(dòng)裝置設(shè)置緩沖裝置14，采用板環(huán)導(dǎo)向15，雙伺 服電機(jī)16對(duì)稱(chēng)驅(qū)動(dòng)。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的結(jié)晶器振動(dòng)裝置可在線(xiàn)調(diào)頻、在線(xiàn)調(diào)幅 和振動(dòng)曲線(xiàn)，以確保達(dá)到保證表面質(zhì)量，減小振痕深度，以及使凝固坯殼有足夠 的潤(rùn)滑效果。
在選擇振動(dòng)參數(shù)時(shí)考慮的基木因素是負(fù)滑脫時(shí)間，即在結(jié)晶器與鑄坯作同向 運(yùn)動(dòng)時(shí)結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)速度較鑄坯運(yùn)動(dòng)快的時(shí)間間隔，其與振動(dòng)參數(shù)的關(guān)系是
5NST=60Arf arccos (VCX 1000/丌fs) 式中f——每分鐘振動(dòng)次數(shù)(1/min)
VC——澆注速度(m/min)
S——行程(ram)
根據(jù)不同的澆注速度而改變頻率以保證負(fù)滑脫時(shí)間的恒定，變化的結(jié)果由連
鑄自動(dòng)控制，并由計(jì)算機(jī)記錄。
振動(dòng)裝置的接水板17集中提供一、二次冷卻水的快速連接。
托引錠裝置4由剛性引錠桿、引錠頭、升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，上
部是具有特殊形狀的引錠頭與剛性引錠桿連接，升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速電機(jī)
傳動(dòng)，為防止跑偏，周邊設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。裝置采用電機(jī)傳動(dòng)，變頻調(diào)速，通過(guò)PLC 控制和其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)拉坯，可以根據(jù)工藝要求無(wú)極調(diào)速。托引錠裝置4用于開(kāi)澆 操作及將鑄坯引出結(jié)晶器并支撐鑄坯。
為r保證鑄坯質(zhì)量設(shè)置鑄坯防護(hù)保溫段5，保證鑄坯緩慢冷卻到工藝要求溫度
時(shí)出坯。保溫段設(shè)有觀(guān)察窗和出坯門(mén)。
出坯裝置6由脫引錠裝置7、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和輸送輥道等設(shè)備組成，用于鑄坯脫錠、 翻轉(zhuǎn)、輸送。當(dāng)托引錠裝置4拉坯下降至設(shè)定位置時(shí)；啟動(dòng)出坯門(mén)打開(kāi)，翻轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)升起抱坯，脫引錠裝置7進(jìn)入使引錠頭脫開(kāi)，引錠桿繼續(xù)下降到初始位置。翻 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連同管坯一起翻轉(zhuǎn)并將管坯置于輸送輥道上送出到緩冷坑緩冷。
二次冷卻室8用來(lái)排走澆注過(guò)程中二冷噴淋產(chǎn)生的蒸汽，并防止周?chē)O(shè)備遭 到水的噴濺以及發(fā)生漏鋼時(shí)阻止鋼水噴濺。
本實(shí)用新型特大截面圓坯連鑄機(jī)工作過(guò)程是這樣的當(dāng)澆鑄①800mm管坯/圓 坯時(shí)，中間包車(chē)開(kāi)至連鑄機(jī)澆鑄位，浸入式水口與結(jié)晶器中心對(duì)中，并下降至規(guī) 定位置，打開(kāi)中間包塞棒機(jī)構(gòu)使鋼水注入結(jié)晶器1并達(dá)到不同液位，結(jié)晶器振動(dòng) 裝置3、電磁攪拌裝置2、托引錠裝置4自動(dòng)啟動(dòng)，管坯將依次通過(guò)結(jié)晶器l、足 輥冷卻區(qū)后迸入保溫區(qū)。托引錠裝置4下降至規(guī)定位置后停止?jié)沧?，并在防護(hù)保 溫段5緩慢冷卻至要求溫度，出坯裝置6中的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)托住管坯后脫錠、翻 轉(zhuǎn)至水平位置由輸出棍道輸出至保溫坑緩冷到室溫。
通過(guò)更換結(jié)晶器和引錠頭就可以改變鑄坯規(guī)格，可以在①800 01000之間 更換。
權(quán)利要求1、一種特大截面圓坯連鑄機(jī)，連鑄機(jī)是立式，其特征在于所述連鑄機(jī)由帶足輥的結(jié)晶器、結(jié)晶器振動(dòng)裝置、托引錠裝置、出坯裝置、防護(hù)保溫段、結(jié)晶器電磁攪拌裝置組成；帶足輥結(jié)晶器與鋼水接觸是銅管，外層是不銹鋼水套，最外層是碳鋼外殼，其通過(guò)上下法蘭連接，結(jié)晶器水箱采用一進(jìn)兩出一冷循環(huán)制式；結(jié)晶器振動(dòng)裝置為非正弦電動(dòng)形式，可根據(jù)不同的澆注速度改變頻率以保證負(fù)滑脫時(shí)間的恒定；連鑄機(jī)鑄坯直徑范圍Φ800～Φ1000mm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特大截面圓坯連鑄機(jī)，其特征在于結(jié)晶器銅 管下密布兩排可調(diào)足輥，足輥區(qū)設(shè)置水霧噴淋裝置，根據(jù)管坯澆注速度和所 澆注的鋼種進(jìn)行水量控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特大截面圓坯連鑄機(jī)，其特征在于結(jié)晶器振 動(dòng)裝置采用板環(huán)導(dǎo)向，雙伺服電機(jī)對(duì)稱(chēng)驅(qū)動(dòng)非正弦振動(dòng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特大截面圓坯連鑄機(jī)，其特征在于托引錠裝置由剛性引錠桿、引錠頭、升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，上部是引錠頭， 引錠頭與剛性引錠桿連接，升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速電機(jī)傳動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特大截面圓坯連鑄機(jī)，其特征在于出坯裝置 由脫引錠裝置、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和輸送輥道組成，用于鑄坯脫錠、翻轉(zhuǎn)、輸送，當(dāng) 托引錠裝置下降至設(shè)定位置時(shí)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)升起，脫引錠裝置進(jìn)入脫開(kāi)引錠頭， 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連同管坯一起翻轉(zhuǎn)并將管坯置于輸送輥道送出。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種特大截面(直徑Φ800～Φ1000mm)圓坯連鑄機(jī)，其特點(diǎn)是所述連鑄機(jī)由帶足輥的結(jié)晶器、結(jié)晶器振動(dòng)裝置、托引錠裝置、出坯裝置、防護(hù)保溫段、結(jié)晶器電磁攪拌裝置組成，帶足輥結(jié)晶器與鋼水接觸是銅管，外層是不銹鋼水套，最外層是碳鋼外殼，其通過(guò)上下法蘭連接，結(jié)晶器水箱采用一進(jìn)兩出一冷循環(huán)制式；結(jié)晶器振動(dòng)裝置為非正弦電動(dòng)形式。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)新穎，配置緊湊、合理，其坯材具有更好的質(zhì)量、更低的成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22D11/112GK201353635SQ200820211339
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者束 孫, 洪英武 申請(qǐng)人:馬鋼設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司