CN101219449A - 整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法 - Google Patents

Abstract

一种整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法，包括有预制的奥氏体不锈钢管段和共知卧式油压机、中频感应加热装置、温度感应器装置、自动喷淋冷却装置，简易工装有支撑装置、刚性定径杆及固定轴。其特征在于温度感应器装置能检测到的中频感应加热线圈后部钢管表面上温度，并利用温度指令油压机活塞杆推动已受热软化达到屈服点的不锈钢管段部分向前行走，已被加热软化的不锈钢管段在刚性定型杆约束下，围绕刚性定型杆的固定轴心能定径转动，使已受热软化的不锈钢管段在自动喷淋冷却装置的冷却下成型，而形成半自动制作的工序，具有提高工效、质量等优点。

Description

整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法

技术领域  本发明涉及冶金行业中的连铸设备领域，是涉及到连铸设备中结晶器装置的一种整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法。

背景技术  结晶器水套是结晶器总成中的一个部件，它套装于结晶器铜管的外面且与铜管的外廓形状保持一定的均匀间隙，形成一个固定的水缝，保证高压循环冷却水均匀地通过，使结晶器铜管均匀地吸收铜管中钢水的热量，以便使钢水在冷凝过程中形成等厚度的坯壳。鉴于结晶器的水套管与铜管均非直管段，它们都是具有一定弧度的弯管，所以加工难度很大。国内外关于结晶器水套的加工方法虽然多种多样，但基本上都是采用数控机床在圆柱体不锈钢管坯上加工具备不同圆截面母线的方法来实现。这种方法的缺点是显而易见的，首先是加工周期长，一般情况下需400～500个小时，其次，成本高、费用昂贵，再次是体积和重量都很庞大，最后，加工精度也不高，产品成型后，易变形。因结晶器水套管与铜管均非直管段，其本身的结构特点(不锈钢大口径全长度大曲率半径)以及要求高的加工精度，用已有弯管技术(如：CN1043276A及CN2069314U)根本制作不了高精度的结晶器水套。本设计人于2004年10月15日(申请日)提交的公开号CN1603022A(公开日2005年4月6日)发明专利申请文件，提出了一种整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的加工方法，其申请内容是“将欲加工的不锈钢管段先套在中频加热管的线圈中，然后将其端头装夹在油压机的夹紧装置里，另一端则装在刚性定径杆的夹头中，待加工的管段部分则支撑在支撑装置上。装夹完毕经中频感应加热装置通电，中频加热管线圈随之将加工管套的前部首先加热，当其温度达到850～950℃时，通过油压机活塞杆的推动，使加热了的管段在刚性定径杆的约束下围绕刚性定径杆的固定轴心转动成型，从而使不锈钢管段边回转边弯曲并冷却成型。”虽然提出了本弯管技术可用于整体弧型不锈钢圆坯结晶器水套的制作技术，但针对结晶器水套的结构特点，没有提出要求高的加工精度参数、特殊材料的选择、管的受热弯曲推进速度、全长曲率一致的精确指标条件的严格要求，使本技术领域内技术人员很难实现本发明。同时现有技术也不能快速的制作出高精度的结晶器水套。

发明内容  本发明的目的是针对整体弧型不锈钢圆坯结晶器水套结构特点和制作时的高精度要求，克服现有制作技术缺陷，设计了一种专用于制作整体弧型不锈钢圆坯结晶器水套的温、控同步快速工艺方法，是将符合设计尺寸要求的不锈钢管段，在油压机及油压机压力电子控制系统、中频感应加热装置、温度感应器装置、自动喷淋冷却装置以及相应的简易工装上进行整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

首先进行材料选择和材料预制：选用奥氏体不锈钢管，预制成壁厚6～14mm，Ф110～600mm，长度为＞1500mm的管段；

再将实现本技术方案的设备进行配套组合：实现本技术方案的设备由油压机及油压机压力电子控制系统，中频感应加热装置、自动喷淋冷却装置、温度感应器装置和简易工装构成：

油压机采用卧式，在油压机活塞杆探出端固定镶嵌有夹紧钢管端头装置，其中心点与支撑装置内端中心位置相对应呈水平状；

中频感应加热装置的加热线圈镶嵌在支撑装置外端位置；

自动喷淋冷却装置是安装在中频感应加热装置加热线圈之后50～100mm位置；

温度感应器探头安装在加热线圈后部、被加热后的不锈钢管上表面位置，温度感应器传输信号线与油压机压力电子控制系统相连接；

刚性定径杆一端有圆型轴孔，与有直立轴的固定轴可调(栓柱、丝杆)活动式连接，刚性定径杆另一端设有管端夹头，其管端夹头与加热线圈外端位置中心相对应；固定轴在支撑装置外端一侧，固定轴与支撑装置外端加热线圈外部中心位置的距离即是定径杆的长度，定径杆的长短尺寸是根据制作产品所需弧度进行调整后确定，固定轴也随定径杆的长短尺寸变化，沿固定A向呈直线伸或缩后再固定位置；

在实现本技术方案的设备上安装预制的奥氏体不锈钢管段。将预制好的奥氏体不锈钢管段穿过中频感应加热装置加热线圈，一端装在油压机夹紧钢管端头装置内，另一端装在刚性定径杆管端夹头中；

实现本技术方案的工艺方法步骤：

(1)中频感应加热装置通电后加热线圈逐渐加热至950～1050℃、并控制住温度，温度感应器探头在被加热软化的不锈钢管上检测的温度达到设定的950～1050℃瞬间、经信号输出线将信号传输至油压机压力电子控制系统；

(2)油压机在压力电子控制系统的(温度控制器)指令下开启并使活塞杆探出端探出，推动已被加热软化的不锈钢管段部分逐渐脱离加热线圈向前探出行走，在中频感应加热装置加热线圈之后50～100mm处设置有自动喷淋冷却装置，使之快速冷却成型；后续没有加热的不锈钢管段部分也同步进入加热圈内；

(3)已被加热至950～1050℃温度不锈钢管段在油压机活塞杆推动下向前行走的速度为10mm/秒～18mm/秒；

(4)不锈钢管在被推动的行走中、如因停电或加热线圈加热低于设计的950～1050℃温度时，温度感应器的探头会经信号输出线将信号输送至油压机压力电子控制系统、将油压机关闭而停止活塞杆的推动、使不锈钢管不再向前行走；加热线圈内设计的最高温度为950～1050℃，进入加热圈的不锈钢管段部分达到950～1050℃时就会在温度感应器的作用下被油压机活塞杆推出，不会出现进入加热线圈内的不锈钢管段部分温度超过950～1050℃现象；

(5)不锈钢管段部分被加热圈加热后被推出部分已受热软化达到屈服点，向前行走已被加热软化的不锈钢管段在刚性定型杆约束下，围绕刚性定型杆的固定轴心能定径转动，使已受热软化的不锈钢管段在自动喷淋冷却装置的冷却下成型。

以上工艺步骤是半自动制作方法。

本发明的结晶器水套采用材料为1Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢，其以Cr、Ni为主要合金元素，这类钢有很高的化学稳定性，良好的塑性，加工硬化性强，一般在固熔处理后，再将其加热850～880℃而后慢冷，使碳不再可能回路形成碳化物，所以消除了晶界贫路的可能，避免了晶间腐蚀的产生，达到稳定化效果。从金相学看，奥氏体不锈钢的核晶偏析倾向较大；且该钢的导燃性差，膨胀系数大，钢中含有大量的Cr元素，可使某些钢种在熔点以下加燃和冷却时均无相变发生。

本发明所达到的技术指标

序号	项目	温度℃	钢管行走速率	备注
					1	加热线圈	700～1200	-	最高温度
2	被加热不锈钢管段部分	850～1050	10～18mm/秒	边加热至软化后边被推出的速率
					3	钢管形成弧形	降至常温	-	经喷淋冷却后

本发明与已有弯管技术的对比

序号

项目

已有技术

本发明

备注

1	生产效率	一般	提高20％	本发明属半自动化可提高工效
					2	弧形钢管壁凹凸现象	有	没有	已有技术间竭性操作出现凹凸
3	钢管椭圆度	有	没有
					4	弧形钢管废品率	多	极少	本发明的半自动化废品少
5	弧形钢管整体质量	一般	好	本发明质量稳定优良

本发明是将现有技术的手工操作改进为半自动化生产，与已有技术相比，能提高生产效率20％以上；本发明不锈钢管的弧形钢管壁凹凸现象和椭圆情况基本没有，因本发明的半自动操作，温度与推进是相匹配的，所以钢管的弧形度非常均匀；而已有技术由于温度与推进速度互不牵制、温度或高或低照样推进的现象导致管壁会出现凹凸现象；本发明能明显降低废品率，而已有技术的废品率会明显的比本发明高；本发明的整体质量与已有技术相比稳定和优良。

本工艺适用于整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的制作，也适用于各种整体弧形、半弧形金属管的加工制作，也适用于金属弯头的加工制作。

附图说明

图1是本发明的立体示意简图

具体实施方式

根据图1所示的整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法立体示意

简图实施例子如下：

实施例一：

首先选用奥氏体不锈钢管，预制成壁厚6～8mm，Ф110～200mm，长度＞1500mm的管段；再将实现本技术方案的设备进行配套组合：油压机1采用卧式，在油压机1活塞杆2探出端固定镶嵌有夹紧钢管端头装置，端头装置与支撑装置3内端4中心位置相对应呈水平状；中频感应加热装置加热线圈5镶嵌在支撑装置3外端6外位置；自动喷淋冷却装置7是安装在中频感应加热装置加热线圈5之后50～100mm位置；温度感应器探头8安装在加热线圈后部受热不锈钢管外表面上，温度感应器传输信号线9与油压机压力电子控制系统10相连接；刚性定径杆11一端有圆型轴孔12，与有直立轴的固定轴13可调(栓柱、丝杆)活动式连接，刚性定径杆11另一端设有管端夹头14，其管端夹头14与加热线圈5外位置中心相对应；固定轴13在支撑装置外端一侧，固定轴13与加热线圈5外端中心位置的距离即是刚性定径杆11的长度，刚性定径杆11的长度是根据制作产品所需弧度沿A向进行伸缩调整；在实现本技术方案的设备上安装预制的奥氏体不锈钢管段。将预制好的奥氏体不锈钢管段穿过中频感应加热装置加热线圈5，一端装在油压机活塞杆2探出端夹紧钢管端头装置内，另一端装在刚性定径杆管端夹头14中；

实现本技术方案的工艺方法步骤：

(1)中频感应加热装置通电后加热线圈5逐渐加热至950℃并控制住温度，温度感应器探头8在检测的温度达到设定的950℃瞬间、经信号输出线9将信号传输至油压机压力电子控制系统10；

(2)油压机1在压力电子控制系统10的指令下开启并使活塞杆2探出端探出、推动已被加热软化的不锈钢管段部分逐渐脱离加热线圈5向前探出行走；在中频感应加热装置加热线圈5之后50～100mm处设置有自动喷淋装置7使之快速冷却成型；后续没有加热的不锈钢管段部分也同步进入加热线圈5内；

(3)已被加热至950℃不锈钢管段在油压机活塞杆2推动下向前行走的速度为15～18mm/秒；

(4)不锈钢管在被推动的行走中、如因停电或加热线圈5加热低于设计的950℃时，温度感应器探头8会经信号输出线9将信号输送至油压机压力电子控制系统10、将油压机1关闭而停止活塞杆2的推动使不锈钢管不再向前行走；加热线圈5内设计的最高温度为950℃，进入加热线圈5的不锈钢管段部分会在温度感应器的作用下被油压机活塞杆2推出，不会出现进入加热线圈5内的不锈钢管段部分温度超过950℃现象；

(5)不锈钢管段部分被加热线圈5加热后被推出部分已受热软化达到屈服点，向前行走已被加热软化的不锈钢管段在刚性定型杆11约束下，围绕刚性定型杆11的固定轴13心能定径转动，使已受热软化的不锈钢管段在自动喷淋冷却装置7的冷却下成型。

实施例二：

实施例二的工艺设备与工艺方法步骤基本与例一相同，只是有以下三点不同，一是不锈钢管的壁厚为12～14mm、长度＞1500mm、Ф200～600mm；二是加热线圈内设置的温度为1050℃，三是进入加热线圈5加热的钢管被油压机活塞杆2推动的速率为10～15mm/秒。

Claims (3)

1.一种整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法，包括有预制的奥氏体不锈钢管段和共知卧式油压机、中频感应加热装置、温度感应器装置、自动喷淋冷却装置，简易工装有支撑装置、刚性定径杆及固定轴，其特征在于该半自动制作方法由以下步骤组成：

(1)将预制好的奥氏体不锈钢管段穿过中频感应装置的加热线圈，一端装在油压机夹紧钢管端头装置内，另一端装在刚性定径杆管端夹头中；

(2)中频感应加热装置的加热线圈通电后逐渐加热至950～1050℃并控制住温度，温度感应器的检测温度探头在检测温度达到设定的950～1050℃瞬间、经温度感应器的信号输出线将信号传输至油压机压力电子控制系统；

(3)油压机在压力电子控制系统的指令下开启并使油压机活塞杆探出端探出、推动已被加热软化的不锈钢管段部分逐渐脱离加热线圈向前探出行走，已被加热至950～1050℃不锈钢管段在油压机活塞杆推动下向前行走的速度为10～18mm/秒；

(4)在中频感应加热装置加热线圈之后50～100mm处设置有自动喷淋装置、对脱离加热线圈的不锈钢管进行自动喷淋使之快速冷却；

(5)被油压机活塞杆探出端推出至加热线圈内的不锈钢管段部分已受热软化达到屈服点，向前行走已被加热软化的不锈钢管段在刚性定型杆约束下，围绕刚性定型杆的固定轴心能定径转动，使已受热软化的不锈钢管段在自动喷淋冷却装置的冷却下成型。

2.根据权利要求1所述的整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法，其特征在于：不锈钢管在被推动的行走中、如因停电或加热线圈加热低于设计的950～1050℃时，温度感应器探头会经信号输出线将信号输送至油压机压力电子控制系统将油压机关闭、而停止活塞杆的推动使不锈钢管不再向前行走。

3.根据权利要求1所述的整体弧形不锈钢圆坯结晶器水套的半自动制作方法，其特征在于：刚性定径杆的长短尺寸是根据制作产品所需弧度进行调整后确定，固定轴也随定径杆的长短尺寸变化，沿固定A向呈直线伸或缩后再固定位置；

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