CN101941062B - 一种立式连续浇铸大型环状铸坯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢铁冶金、重型机械行业大型圆环状工件的生产，特别涉及一种立式连续浇铸大型环状铸坯的方法及装置，其方法分五个步骤实现对环状铸坯顶端进行封顶，并加入起吊环，环状结晶器移开，环状铸坯与牵引机构脱离；其装置包括钢水包、中间罐，其特征是：钢水包的下端固定有钢水包长水口，钢水包长水口的出口端置有中间罐，中间罐的下部固定有结晶器浸入式水口，结晶器浸入式水口的输出水口延伸至环状结晶器内，环状结晶器的下端置有铸坯牵引装置，铸坯牵引装置下端与液压油缸固定连接。它提供了一种加工工艺简化，生产效率高，生产成本低的立式连续浇铸大型环状铸坯的方法及装置。

Description

一种立式连续浇铸大型环状铸坯的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金、重型机械行业大型圆环状工件的生产，特别涉及一种立式连续浇铸大型环状铸坯的方法及装置。 

背景技术

机械制造业、重化工行业、电站锅炉系统等随着设备规格加大，技术指标提升，对高品质及大型、超大型环状锻钢件（厚度≥200mm，直径2000-5000mm）的需求不断增加。目前的生产工艺是采用模铸钢锭，经自由锻造形成圆柱状钢坯，再经穿孔得到管状坯料，对管状坯料进行多道次碾压扩孔，得到壁厚、直径、长度符合要求的环状件。 

由于环状件规格所至，所用锻造压机、碾环机都是超大规格的，设备投资巨大。设备的通用性差，作业率低，运行成本高。 

生产工序多，工艺衔接困难。需要多次加热，能源浪费严重。钢锭要去除头尾，中间过程也需要去除部分坯料，金属收得率低。 

发明内容

本发明的目的是提供一种金属收得率高，加工工序少，加工工艺简化，生产效率高，生产成本低的立式连续浇铸大型环状铸坯的方法及装置。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设计一种立式连续浇铸大型环状铸坯的方法，其方法特征是：包括下列步骤： 

1）打开钢水包长水口，钢水流入中间罐；

2）中间罐内的钢水至正常浇注液位时，环状结晶器内、外环水箱的冷却水开通，铸坯牵引装置在液压油缸的作用下上升至环状结晶器下方，通过引锭装置封堵环状结晶器下口，打开结晶器浸入式水口将钢水按铸速导入环状结晶器内，钢水在与内、外环铜板接触时发生过冷凝固结成坯壳；

3）结晶器浸入式水口将钢水按铸速导入环状结晶器的同时，铸坯牵引装置以一定的工艺速度向下移动，向下移动的同时铸坯牵引装置的振动功能启动，实现脱模，铸坯牵引装置上的环状铸坯离开环状结晶器出口向下移动，结晶器浸入式水口继续向环状结晶器内导入钢水，环状铸坯达到工艺要求长度时，结晶器浸入式水口关闭，铸坯牵引装置移动至环状铸坯最上端完全脱离环状结晶器的下口时停止运动，完成铸坯浇注；

4）环状铸坯出环状结晶器后铸坯进入二次冷却系统，铸坯表面按温度控制模型得到喷水的二次冷却，坯壳继续增厚直至完全凝固，浇注结束；

5）浇注结束后对环状铸坯顶端进行封顶，并加入起吊环，环状结晶器移开，环状铸坯与牵引机构脱离，由车间行车将环状铸坯整体吊出。

根据方法设计的立式连续浇铸大型环状铸坯的装置，它至少包括钢水包、中间罐，其特征是：钢水包的下端固定有钢水包长水口，钢水包长水口的出口端置有中间罐，中间罐的下部固定有结晶器浸入式水口，结晶器浸入式水口的输出水口延伸至环状结晶器内，环状结晶器的下端置有铸坯牵引装置，铸坯牵引装置下端与液压油缸固定连接。 

所述的中间罐的下部固定有4-8支结晶器浸入式水口，4-8支结晶器浸入式水口的输出水口均延伸至环状结晶器内。 

所述的铸坯牵引装置在液压油缸的作用下能够实现升降，铸坯牵引装置对应环状结晶器下端开口的位置固定有引锭装置，铸坯牵引装置在液压油缸的作用下上升到最高点时，引锭装置将环状结晶器下端开口完全封堵。 

所述的环状结晶器由内环铜管、外环铜管、内环水箱、外环水箱构成，内环铜管和外环铜管之间的环状空间构成环状结晶器的浇注区，内环铜板及内环水箱的下端与内环铜板及水箱支撑拆卸连接，外环铜管及外环水箱的下端与外环铜板及水箱支撑拆卸连接，内环水箱置于内环铜板的内侧，外环水箱置于外环铜板的外侧，内、外环水箱分别有各自的进水口及出水口。 

所述的环状结晶器由内环铜管、外环铜管、整体水箱构成，内环铜管和外环铜管之间的环状空间构成环状结晶器的浇注区，整体水箱是外环水箱与内环水箱通过跨越环状结晶器型腔上方的联结梁联结成一体，联结梁将内、外环的冷却水通道联成一体，整体水箱统一为一个进水口及一个出水口，整体水箱下端与整体支撑拆卸连接。 

本发明的优点是：由于采用连续铸造方法，获得良好的环状铸坯表面质量和内在质量，包括平整度、裂纹、偏析、缩孔、疏松等指标。同时环状铸坯具有准确的几何精度和形状精度，包括壁厚、内外圆直径、不圆度、同轴度。以此带来比传统生产方法高的金属收得率，减少加工工序，简化加工工艺，提高生产效率，降低生产成本。 

采用特殊工艺浇铸接近最终环状工件壁厚及内外径尺寸的坯料，减少中间生产环节，可实现低成本生产。 

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。 

图1是本发明环状铸坯实施例的结构示意图； 

图2是本发明环状铸坯实施例3的结构示意图；

图3是本发明环状结晶器的结构示意图。

图中：1、钢水包；2、钢水包长水口；3、中间罐；4、结晶器浸入式水口；5、环状结晶器；6、内环铜管；7、外环铜管；8、内环铜板及水箱支撑；9、外环铜板及水箱支撑；10、引锭装置；11、铸坯牵引装置；12、环状铸坯；13、内环水箱；14、外环水箱；15、整体水箱；16、整体支撑。 

具体实施方式

实施例1 

如图1本发明所用装置的结构示意图所示，本装置主要由钢水包1、钢水包长水口2、中间罐3、结晶器浸入式水口4、环状结晶器5、铸坯牵引装置11构成；钢水包1、中间罐3、环状结晶器5由上至下依次布置，形成立式结构。

钢水包1的下端固定有钢水包长水口2，钢水包长水口2的出口端置有中间罐3，中间罐3的下部固定有结晶器浸入式水口4，结晶器浸入式水口4的输出水口延伸至环状结晶器5内，环状结晶器5的下端置有铸坯牵引装置11，铸坯牵引装置11下端与液压油缸固定连接，铸坯牵引装置11在液压油缸的作用下能够实现升降，铸坯牵引装置11对应环状结晶器5下端开口的位置固定有引锭装置10，铸坯牵引装置11在液压油缸的作用下上升到最高点时，引锭装置10将环状结晶器5下端开口完全封堵，铸坯牵引装置11下端的液压油缸同时还具有振动功能，实现铸坯脱模。 

中间罐3的下部固定有4-8支结晶器浸入式水口4，4-8支结晶器浸入式水口4的输出水口均延伸至环状结晶器5内。 

实施例2 

如图1所示，本发明的环状结晶器5由内环铜管6、外环铜管7、内环水箱13、外环水箱14构成，内环铜管6和外环铜管7之间的环状空间构成环状结晶器5的浇注区，内环铜板6及内环水箱13的下端与内环铜板及水箱支撑8可拆卸连接，由内环铜板及水箱支撑8对内环铜板6及内环水箱13进行支撑，外环铜管7及外环水箱14的下端与外环铜板及水箱支撑9可拆卸连接，由外环铜板及水箱支撑9对外环铜管7及外环水箱14进行支撑，可拆卸连接能够便于成品环状铸坯12的吊出，内环水箱13置于内环铜板6的内侧，外环水箱14置于外环铜板7的外侧，内、外环水箱分别有各自的进水口及出水口实现水循环，可分别对内、外环铜板通水强制冷却；这种结构形式的环状结晶器5可用于较大直径环形铸坯的生产，即外径2000-5000mm。

实施例3 

    如图2所示，本实施例与实施例2结构基本相同不同之处在于实施例2采用的内、外环分体水箱，而本实施例则采用的整体水箱15，环状结晶器5由内环铜管6、外环铜管7、整体水箱15构成，内环铜管6和外环铜管7之间的环状空间构成环状结晶器5的浇注区，整体水箱15是外环水箱14与内环水箱13通过跨越环状结晶器5型腔的上方的联结梁联结成一体，本实施例采用四根联结梁，见图3；四根联结梁将内、外环的冷却水通道联成一体，整体水箱15统一为一个进水口及一个出水口实现水循环，整体水箱15下端与整体支撑16可拆卸连接，由整体支撑16对整体水箱15进行支撑。

这种环状结晶器5的特点是整体水箱型式，便于安装与拆卸，内外环铜管对中性好、误差小，铸坯形状、尺寸精度高。用于较小断面环形铸坯生产更有优势，可浇注的环形铸坯外径范围可达到800-2000mm。 

实施例4 

上述实施例的主要工艺方法，包括下列步骤：

（1）打开钢水包水口2，钢水流入中间罐3；

（2）中间罐3内的钢水至正常浇注液位时，环状结晶器5内、外环水箱的冷却水开通，铸坯牵引装置11在液压油缸的作用下上升至环状结晶器5下方，通过引锭装置10封堵环状结晶器下口，打开结晶器浸入式水口4将钢水按铸速导入环状结晶器5内，钢水在与内、外环铜板接触时发生过冷凝固结成坯壳；

（3）结晶器浸入式水口4将钢水按铸速导入环状结晶器的同时，铸坯牵引装置11以一定的工艺速度向下移动，向下移动的同时铸坯牵引装置11的振动功能启动，实现脱模，铸坯牵引装置11上的环状铸坯12离开环状结晶器5出口向下移动，结晶器浸入式水口4继续向环状结晶器5内导入钢水，环状铸坯12达到工艺要求长度时，结晶器浸入式水口4关闭，铸坯牵引装置11移动至环状铸坯12最上端完全脱离环状结晶器5的下口时停止运动，完成铸坯浇注；

（4）环状铸坯12出环状结晶器后铸坯进入二次冷却系统，铸坯表面按温度控制模型得到喷水的二次冷却，坯壳继续增厚直至完全凝固，浇注结束；

（5）浇注结束后可对环状铸坯12顶端进行封顶，并加入起吊环，环状结晶器5移开，环状铸坯12与牵引机构脱离，由车间行车将环状铸坯12整体吊出。

上述工艺过程的钢水包1盛装由电炉或转炉及二次精炼按成份、温度等要求供应的合格钢水；实施前应先将环状结晶器5的内环铜管6、外环铜管7、内环水箱13、外环水箱14对中，引锭及铸坯牵引装置9置于环状结晶器出口处，并封堵环状结晶器出口。 

上述的二次冷却系统包括供水单元及喷射冷却单元，供水单元提供铸坯二次冷却水源，喷射单元向铸坯的内外表面喷射雾化的冷却水，环状结晶器5的内、外环水箱对铸坯进行一次冷却，环状铸坯10经过一次冷却后表面完全凝固，但内部仍有部分未完全凝固，经过二次冷却系统的喷射冷却后实现环状铸坯12的坯壳完全凝固。     

本发明采用钢水连续铸造原理，应用立式浇注工艺，生产壁厚300~600mm，外径达到800~5000mm，长度2000~10000mm的环状钢坯。这种钢坯的特点是，第一、断面规格尺寸均匀，形位公差小，尺寸精度高；第二、钢坯的内部质量及表面质量高于模铸钢锭。

Claims (2)

1.一种立式连续浇铸大型环状铸坯的方法，其方法特征是：包括下列步骤：

1）打开钢水包长水口（2），钢水流入中间罐（3）；

2）中间罐（3）内的钢水至正常浇注液位时，环状结晶器（5）内、外环水箱的冷却水开通，铸坯牵引装置（11）在液压油缸的作用下上升至环状结晶器（5）下方，通过引锭装置（10）封堵环状结晶器下口，打开结晶器浸入式水口（4）将钢水按铸速导入环状结晶器（5）内，钢水在与内、外环铜板接触时发生过冷凝固结成坯壳；

3）结晶器浸入式水口（4）将钢水按铸速导入环状结晶器的同时，铸坯牵引装置（11）以一定的工艺速度向下移动，向下移动的同时铸坯牵引装置（11）的振动功能启动，实现脱模，铸坯牵引装置（11）上的环状铸坯（12）离开环状结晶器（5）出口向下移动，结晶器浸入式水口（4）继续向环状结晶器（5）内导入钢水，环状铸坯（12）达到工艺要求长度时，结晶器浸入式水口（4）关闭，铸坯牵引装置（11）移动至环状铸坯（12）最上端完全脱离环状结晶器（5）的下口时停止运动，完成铸坯浇注；

4）环状铸坯（12）出环状结晶器后铸坯进入二次冷却系统，铸坯表面按温度控制模型得到喷水的二次冷却，坯壳继续增厚直至完全凝固，浇注结束；

5）浇注结束后对环状铸坯（12）顶端进行封顶，并加入起吊环，环状结晶器（5）移开，环状铸坯（12）与牵引机构脱离，由车间行车将环状铸坯（12）整体吊出。

2.根据权利要求1所述的一种立式连续浇铸大型环状铸坯的方法，其特征是：所述的铸坯牵引装置（11）在液压油缸的作用下能够实现升降，铸坯牵引装置（11）在液压油缸的作用下上升到最高点时，引锭装置（10）将环状结晶器（5）下端开口完全封堵。

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