一種連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置及使用方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于金屬連續(xù)鑄造領(lǐng)域。特別涉及一種連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置及使用方法。所述連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，包括錘頭（1）、運(yùn)動(dòng)桿（2）、固定把持機(jī)構(gòu)（3）以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（4），其中，所述固定把持機(jī)構(gòu)（3）固定在鑄坯（5）凝固的中后期區(qū)域，位于相對(duì)方向的錘頭（1）通過(guò)運(yùn)動(dòng)桿（2）安裝在所述固定把持機(jī)構(gòu)（3）上并與鑄坯（5）的表面間隔一定距離，所述運(yùn)動(dòng)桿（2）與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（4）相連。本發(fā)明由于采取了錘擊的方式取代接觸式振動(dòng)，在坯殼較厚的凝固末期，震動(dòng)被傳入鑄坯芯部的效果更好，有利于破碎和細(xì)化中心等軸晶，有效改善鑄坯中心縮孔和疏松；同時(shí)避免了凝固末端鑄軋所造成的軋制裂紋的產(chǎn)生。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬連續(xù)鑄造領(lǐng)域。特別涉及一種連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代鋼的連鑄生產(chǎn)技術(shù)中，由于凝固過(guò)程選份結(jié)晶所造成的連鑄坯中心質(zhì)量問(wèn)題，尤其是高合金鋼、高碳鋼連鑄坯所產(chǎn)生的中心偏析、中心縮孔、中心疏松等問(wèn)題是影響后部軋材質(zhì)量的核心問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)在該技術(shù)方面形成了許多專(zhuān)利和技術(shù)，這些專(zhuān)利和技術(shù)主要分為兩類(lèi):一是電磁攪拌技術(shù)；二是凝固末端輕壓下或鑄軋技術(shù)。這兩類(lèi)技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)中，其各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性也是眾所周知的。
[0003]中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL200410069058.8，(名稱(chēng)為“一種提高連鑄坯質(zhì)量的方法及震動(dòng)支撐輥裝置”，申請(qǐng)日2004年7月19)提供一種通過(guò)提高連鑄坯中心等軸晶率以達(dá)到改善連鑄坯中心質(zhì)量、減少偏析和疏松的新的裝置和方法。該方法是通過(guò)緊貼在連鑄坯四壁的震動(dòng)支撐輥，在保持與連鑄坯凝固殼表面同步運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，在震動(dòng)發(fā)生源的驅(qū)動(dòng)下，做垂直于鑄坯厚度方向或平行于拉坯方向的高頻小振幅震動(dòng)，并通過(guò)接觸將這種震動(dòng)傳輸給帶液芯的凝固殼。凝固殼凝固前沿生長(zhǎng)的樹(shù)枝晶在這種震動(dòng)的作用下將被折斷和破碎，這不僅有效地抑制了凝固殼以樹(shù)枝晶方式的生長(zhǎng)，而且被折斷和破碎的樹(shù)枝晶也將成為連鑄坯中心等軸晶生長(zhǎng)的核心。以此達(dá)到提聞連鑄還中心等軸晶率、減少鑄還偏析的目的。
[0004]由于該專(zhuān)利采用的是震動(dòng)支撐輥始終與坯殼保持良好的接觸，保持震動(dòng)支撐輥的轉(zhuǎn)動(dòng)與連鑄坯凝固殼表面同步運(yùn)動(dòng)，且震動(dòng)支撐輥還要保持高頻、小振幅振動(dòng)，因此，它主要適用于鑄機(jī)的上部坯殼較薄的區(qū)域，以折斷和破碎凝固前沿的枝晶，達(dá)到提高鑄坯中心等軸晶率的目的。它的缺點(diǎn)就是:到了凝固的后期，鑄坯芯部固相率已經(jīng)很高，坯殼已經(jīng)很厚，已無(wú)凝固前沿的枝晶可用于破碎，且高頻、小振幅振動(dòng)已很難傳輸?shù)借T坯的芯部，對(duì)鑄坯最后的凝固階段產(chǎn)生的影響很小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種連鑄用震動(dòng)錘裝置及使用方法，適用于鑄坯凝固的中后期區(qū)域，可對(duì)鑄坯凝固末期等軸晶區(qū)產(chǎn)生再次的破碎細(xì)化和敦實(shí)作用的，以此達(dá)到細(xì)化和密實(shí)連鑄坯中心等軸晶區(qū)、減少鑄坯偏析的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，該裝置包括錘頭1、運(yùn)動(dòng)桿2、固定把持機(jī)構(gòu)3以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4)其中，所述固定把持機(jī)構(gòu)3固定在鑄坯5凝固的中后期區(qū)域，位于相對(duì)方向的錘頭I通過(guò)運(yùn)動(dòng)桿2安裝在所述固定把持機(jī)構(gòu)3上并與鑄坯5的表面間隔一定距離，所述運(yùn)動(dòng)桿2與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4相連。
[0008]所述錘頭I與鑄坯5的接觸表面為以下與鑄坯外形匹配的形狀之一:平面形、圓弧形或凹槽形。[0009]所述錘頭I與鑄坯5的表面接觸部分在沿拉坯方向的截面投影是與鑄坯曲率相同的弧形；在垂直于拉坯方向的截面上，錘頭I與鑄坯5的表面接觸部分的投影是直線7、圓弧線8或凹的梯形9。
[0010]所述錘頭I是可更換件，材質(zhì)為硬質(zhì)合金。
[0011]所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4為電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或壓縮氣體驅(qū)動(dòng)。
[0012]所述錘頭I是轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體10。
[0013]所述相對(duì)方向的錘頭I位于鑄坯5的內(nèi)外弧或位于鑄坯5的兩個(gè)側(cè)弧。
[0014]所述固定把持機(jī)構(gòu)3安裝有至少一對(duì)相對(duì)的錘頭I。
[0015]該裝置震動(dòng)錘適用于方坯連鑄機(jī)、矩形坯連鑄機(jī)、圓坯連鑄機(jī)、弧型連鑄機(jī)、直弧型連鑄機(jī)或立式連鑄機(jī)。
[0016]一種連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置的使用方法，其中:
[0017]該裝置包括錘頭1、運(yùn)動(dòng)桿2、固定把持機(jī)構(gòu)3以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4，使用時(shí)，固定把持機(jī)構(gòu)3固定在鑄坯5凝固的中后期區(qū)域，位于相對(duì)方向的錘頭I通過(guò)運(yùn)動(dòng)桿2安裝在所述固定把持機(jī)構(gòu)3上并與鑄坯5的表面間隔一定距離，所述運(yùn)動(dòng)桿2在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)位于相對(duì)方向的錘頭I連續(xù)不斷的同時(shí)錘擊鑄坯5的表面。
[0018]所述震動(dòng)錘裝置單個(gè)使用或多個(gè)組合使用，當(dāng)多個(gè)組合使用時(shí)，各個(gè)震動(dòng)錘裝置位于同一方向或多個(gè)不同的方向。
[0019]所述錘頭(I)錘擊鑄坯(5)表面的頻率為0.5~15Hz，錘頭(I)的振動(dòng)幅度為2~20mmo
[0020]所述鑄坯(5)凝固的中后期區(qū)域中，鑄坯(5)芯部的固相率為0.45~0.75。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]相比較而言，本發(fā)明的震動(dòng)錘裝置與現(xiàn)有技術(shù)中的震動(dòng)支撐輥裝置、凝固末端電磁攪拌技術(shù)等相比，由于采取了錘擊的方式取代接觸式振動(dòng)，在坯殼較厚的凝固末期，震動(dòng)被傳入鑄坯芯部的效果更好，有利于破碎和細(xì)化中心等軸晶，有效改善鑄坯中心縮孔和疏松；同時(shí)避免了凝固末端鑄軋所造成的軋制裂紋的產(chǎn)生。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1兩個(gè)相對(duì)的銀頭從內(nèi)弧和外弧同時(shí)銀擊鑄還表面的不意圖；
[0024]圖2錘頭與鑄坯的接觸在垂直于拉坯方向的截面上為直線的示意圖；
[0025]圖3錘頭與鑄坯的接觸在垂直于拉坯方向的截面上為圓弧線的示意圖；
[0026]圖4錘頭與鑄坯的接觸在垂直于拉坯方向的截面上為凹的梯形的示意圖；
[0027]圖5兩個(gè)相對(duì)的錘頭從側(cè)面同時(shí)錘擊鑄坯表面的示意圖；
[0028]圖6震動(dòng)錘裝置中同一個(gè)固定把持機(jī)構(gòu)安裝兩組震動(dòng)頭的示意圖；
[0029]圖7多個(gè)震動(dòng)錘裝置組合使用的示意圖；
[0030]圖8震動(dòng)錘裝置在多個(gè)方向組合使用的示意圖；
[0031]圖9錘頭是轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體的示意圖。
[0032]【主要組件符號(hào)說(shuō)明】
[0033]I 錘頭[0034]2運(yùn)動(dòng)桿
[0035]3固定把持裝置
[0036]4動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
[0037]5鑄坯
[0038]6鑄坯芯部尚未完全凝固的等軸晶區(qū)
[0039]7在垂直于拉坯方向的截面上錘頭與鑄坯的表面接觸部分是直線
[0040]8在垂直于拉坯方向的截面上錘頭與鑄坯的表面接觸部分是圓弧線
[0041]9在垂直于拉坯方向的截面上錘頭與鑄坯的表面接觸部分是凹的梯形
[0042]10錘頭是轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0044]如圖1所示，為兩個(gè)相對(duì)的錘頭I從內(nèi)弧和外弧同時(shí)錘擊鑄坯表面的示意圖；可見(jiàn)，本發(fā)明的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置包括錘頭1、運(yùn)動(dòng)桿2、固定把持裝置3以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4。其中，固定把持裝置3固定在鑄坯5凝固的中后期適當(dāng)位置區(qū)域，通過(guò)運(yùn)動(dòng)桿2使位于相對(duì)方向的兩個(gè)錘頭I安裝在所述固定把持機(jī)構(gòu)3上并與鑄坯5的表面間隔一定距離。錘擊鑄坯時(shí)，兩個(gè)相對(duì)放置的錘頭I通過(guò)運(yùn)動(dòng)桿2在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4的驅(qū)動(dòng)下，連續(xù)不斷的從相對(duì)兩個(gè)方向同時(shí)垂直錘擊鑄還5的表面。這種錘擊作用所產(chǎn)生的震動(dòng)力被還殼傳送到鑄坯芯部尚未完全凝固的等軸晶區(qū)6，它會(huì)對(duì)等軸晶區(qū)產(chǎn)生再次的破碎細(xì)化和敦實(shí)作用，以此達(dá)到細(xì)化和密實(shí)連鑄坯中心等軸晶區(qū)、減少鑄坯偏析的目的。
[0045]為了保持錘頭I與鑄坯5表面的更好接觸，所述錘頭I與鑄坯5的表面接觸部分在拉還方向截面上都是與鑄還曲率相同的弧形；在垂直于拉還方向的截面上，錘頭I與鑄還5的表面接觸部分的投影可以是直線7，如圖2所示，為錘頭與鑄坯的接觸在垂直于拉坯方向的截面上為直線的示意圖；也可以是圓弧線8，如圖3所示，為錘頭與鑄坯的接觸在垂直于拉坯方向的截面上為圓弧線的示意圖；還可以是凹的梯形(凹槽形)9，如圖4所示，為錘頭與鑄坯的接觸在垂直于拉坯方向的截面上為凹的梯形的示意圖。
[0046]同時(shí)，為了提高裝置的使用壽命和滿(mǎn)足不同斷面鑄坯的生產(chǎn)需求，其錘頭I是可更換件，可以根據(jù)所生產(chǎn)鑄坯的斷面形狀和尺寸，以及錘頭I的磨損程度，隨時(shí)進(jìn)行更換。錘頭I的材質(zhì)為耐熱的硬質(zhì)合金。
[0047]震動(dòng)錘裝置產(chǎn)生震動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4可以是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可以是液壓驅(qū)動(dòng)，也可以是壓縮氣體驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)力的大小可以根據(jù)鑄坯斷面的尺寸進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)錘擊鑄坯的力量較大時(shí)，可以給鑄坯造成一個(gè)較小的壓縮變形，這個(gè)小的變形也是有益的，它正好可以用于擠出鑄坯芯部?jī)上鄥^(qū)中的濃縮液相和彌補(bǔ)凝固造成的體積收縮。
[0048]在所述震動(dòng)銀裝直中，冋Iv固定把持機(jī)構(gòu)3可以安裝一對(duì)震動(dòng)銀頭I，也可以安裝兩對(duì)或兩對(duì)以上的震動(dòng)錘頭1，如圖6所示,為震動(dòng)錘裝置中同一個(gè)固定把持機(jī)構(gòu)安裝兩組震動(dòng)頭的示意圖。
[0049]它既可以如圖1所示，為一組或多組震動(dòng)錘裝置放置在內(nèi)外弧同時(shí)錘擊鑄坯的表面；也可以如圖5所示，為兩個(gè)相對(duì)的錘頭從側(cè)面同時(shí)錘擊鑄坯表面的示意圖，其中，一組震動(dòng)錘裝置放置在相對(duì)的兩個(gè)側(cè)弧面，同時(shí)錘擊鑄還的表面；也可以如圖7所不，為多個(gè)震動(dòng)錘裝置組合使用的示意圖；還可以是多組震動(dòng)錘裝置放置在內(nèi)外弧和兩個(gè)側(cè)弧等多個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行組合使用，如圖8所示，為震動(dòng)錘裝置在多個(gè)方向組合使用的示意圖。
[0050]另外，如圖9所示，錘頭I也可以是轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體10，以滿(mǎn)足不同斷面形狀鑄坯生
產(chǎn)的需要。
[0051]這樣的震動(dòng)錘裝置，既可以適用于方坯、矩形坯連鑄機(jī)，也可以適用于圓坯連鑄機(jī)。它既可以適用弧型連鑄機(jī)、直弧型連鑄機(jī)，也可以適用于立式連鑄機(jī)。
[0052]所述連鑄用的震動(dòng)錘裝置在使用時(shí)，固定把持機(jī)構(gòu)3固定在鑄機(jī)內(nèi)的鑄坯5凝固的中后期位置區(qū)域，此時(shí)鑄坯芯部的固相率為0.45?0.75。錘頭I錘擊鑄坯表面的頻率為
0.5?15Hz，振動(dòng)幅度為2?20mm。即始終保持一種短時(shí)沖擊，然后快速離開(kāi)的運(yùn)動(dòng)模式。
【權(quán)利要求】
1.一種連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:該裝置包括錘頭(I)、運(yùn)動(dòng)桿(2)、固定把持機(jī)構(gòu)(3)以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4),其中，所述固定把持機(jī)構(gòu)(3)固定在鑄還(5)凝固的中后期區(qū)域，位于相對(duì)方向的錘頭(I)通過(guò)運(yùn)動(dòng)桿(2)安裝在所述固定把持機(jī)構(gòu)(3)上并與鑄坯(5)的表面間隔一定距離，所述運(yùn)動(dòng)桿(2)與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:所述錘頭(I)與鑄坯(5)的接觸表面為以下與鑄坯外形匹配的形狀之一: 平面形、圓弧形或凹槽形。
3.如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:所述錘頭(I)與鑄坯(5)的表面接觸部分在沿拉坯方向的截面投影是與鑄坯曲率相同的弧形；在垂直于拉坯方向的截面上，錘頭(I)與鑄坯(5)的表面接觸部分的投影是直線(7)、圓弧線(8)或凹的梯形(9)。
4.如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:所述錘頭(I)是可更換件，材質(zhì)為硬質(zhì)合金。
5.如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或壓縮氣體驅(qū)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:所述錘頭(I)是轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體(10)。
7.如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:所述相對(duì)方向的錘頭(I)位于鑄坯(5)的內(nèi)外弧或位于鑄坯(5)的兩個(gè)側(cè)弧。
8.如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:所述固定把持機(jī)構(gòu)(3)安裝有至少一對(duì)相對(duì)的錘頭(I )。
9.如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置，其特征在于:該裝置適用于方坯連鑄機(jī)、矩形坯連鑄機(jī)、圓坯連鑄機(jī)、弧型連鑄機(jī)、直弧型連鑄機(jī)或立式連鑄機(jī)。
10.一種如權(quán)利要求1所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置的使用方法，其特征在于: 該裝置包括錘頭(I)、運(yùn)動(dòng)桿(2)、固定把持機(jī)構(gòu)(3)以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)，使用時(shí)，固定把持機(jī)構(gòu)(3)固定在鑄坯(5)凝固的中后期區(qū)域，位于相對(duì)方向的錘頭(I)通過(guò)運(yùn)動(dòng)桿(2)安裝在所述固定把持機(jī)構(gòu)(3)上并與鑄坯(5)的表面間隔一定距離，所述運(yùn)動(dòng)桿(2)在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)位于相對(duì)方向的錘頭(I)連續(xù)不斷的同時(shí)錘擊鑄坯(5)的表面。
11.如權(quán)利要求10所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置的使用方法，其特征在于:所述震動(dòng)錘裝置單個(gè)使用或多個(gè)組合使用，當(dāng)多個(gè)組合使用時(shí)，各個(gè)震動(dòng)錘裝置位于同一方向或多個(gè)不同的方向。
12.如權(quán)利要求10所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置的使用方法，其特征在于:所述錘頭(I)錘擊鑄坯(5)表面的頻率為0.5?15Hz，錘頭(I)的振動(dòng)幅度為2?20mm。
13.如權(quán)利要求10所述的連鑄坯用的震動(dòng)錘裝置的使用方法，其特征在于:所述鑄坯(5)凝固的中后期區(qū)域中，鑄坯(5)芯部的固相率為0.45?0.75。
【文檔編號(hào)】B22D11/114GK103464704SQ201310412579
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】張慧, 王明林, 王玫, 陶紅標(biāo), 王一成, 干勇 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院, 中達(dá)連鑄技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司