CN102416449A - 一种连续铸造钢管设备 - Google Patents

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Abstract

一种连续铸造钢管设备，包括中间包、塞棒、振动台、组合式结晶器、剪切装置、三辊夹送装置；塞棒安装于固定在平台上的中间包内，中间包上安装有与内外结晶器相连接中间包水口，组合式结晶器由固定在振动台架上的内、外结晶器组成；三辊夹送装置安装在立柱上，下边安装有剪切装置，内、外结晶器由两个不同直径同心圆组成，直径之差是待铸造钢坯壁厚的二倍，内外结晶器通过互成90°的四支单臂或互成120°三支单臂同时固定在振动台架上，三辊夹送装置设置在内、外结晶器的下方6-8m处，剪切装置设置在内、外结晶器下方15-18m处。本发明彻底解决了坯料抱紧而不能滑脱的问题，并彻底解决了由于漏钢造成的爆炸，改善了钢坯的组织结构，从而提高了坯料的物理性能。

Description

一种连续铸造钢管设备
技术领域
本发明涉及一种连续铸造钢管(空心圆坯)设备，属钢铁冶金领域。
技术背景
众所周知，现在钢管生产工艺，除了用钢板焊接工艺生产，就是通过铸造实心圆坯利用斜轧穿孔轧制无缝钢管，此外，利用离心铸造工艺生产钢管和空心圆钢坯。但离心铸造工艺，产能低，成本高，有一定局限性。
近半个世纪以来，世界众多发达国家都投入大量人力和物力，研究用直接连续铸造工艺生产空心圆坯和钢管，至今，都取得了一定的阶段性成果，但还没有一家公司投入工业化生产。其原因是，由于钢水凝固收缩抱紧结晶器，造成滑脱困难，易使内结晶器接触的钢水在结晶过程中拉漏，造成漏钢与二次冷却水结合，易产生爆炸事故等诸多问题，致使空心管坯连续铸造还没有一家投入工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续铸造钢管设备。该设备可以连续铸造外径φ300-φ2000mm，壁厚大于70mm-300mm的铸造钢管。
采用的技术方案是：
一种连续铸造钢管设备，包括中间包、塞棒、振动台、组合式结晶器、冷却装置、剪切装置、三辊夹送装置。所述的塞棒安装在中间包内，所述的中间包固定在平台上，中间包上安装有中间包水口，所述的中间包水口与所述的内外结晶器相连接，所述的组合式结晶器由内结晶器和外结晶器组成，内、外结晶器固定在振动台架上。所述的冷却装置由一次冷却装置及二次冷却装置构成。所述的三辊夹送装置安装在立柱上，下边安装有剪切装置，其特点在于：
内、外结晶器由两个不同直径同心圆组成，两个同心圆直径之差是待铸造钢坯壁厚的二倍，内外结晶器通过互成90°的四支单臂或互成120°三支单臂同时固定在振动台架上，所述的三辊夹送装置设置在内、外结晶器的下方6-8m处，所述的剪切装置设置在内、外结晶器下方15-18m处。
上述内、外结晶器均采用环缝式水冷结构，环缝选在2-6mm之间，水冷却流速大于10m/sec，水冷却压力大于1.2MPa。
上述外结晶器由纯钢镀铬或无磁性不锈钢或铜制成，外结晶器采用环缝式水冷系统，环缝2-6mm，钢制结晶器的水冷流速大于10m/sec，水冷却压力大于1.2MPa，铜制结晶器的水流速为8m/sec，水冷却压力大于0.8-1.0MPa。
上述内外结晶器下方均设置有悬挂套筒，内外套筒距离钢环壁缝在10mm-100mm之间，采用蒸汽、氮气或其它非氧化气体冷却，气体冷却流速在常温下大于8m/sec，水冷却压力大于0.8MPa。
上述振动台采用正弦振动或非正弦振动，振动台振动频率为240-420次/分钟，振动振幅为2mm-10mm。
外结晶器材质，采用纯铜和有磁性或者无磁性不锈钢或高刚度、高强度耐磨钢制成。结晶器壁厚通过结晶器材质的机械性能来确定。当有电磁搅拌时，采用纯铜或无磁性不锈钢制成结晶器，当没有电磁搅拌时，可用有磁性高强度耐磨钢板制成结晶器。采用纯铜制成结晶器时，采用环缝式水冷系统，环缝为2-8mm，水流速度控制在8-20m/s；当用不锈钢或其它钢制作时，结晶器壁厚可减少40-60％，水冷流速控制在12-24m/s。用钢制结晶器可提高结晶器使用寿命一倍以上(与铜管相比)。采用铜结晶器时，外结晶器长度控制在930mm左右，当用钢制作时，外结晶器长度在930mm-1200mm之间，外结晶器上采用统一锥度，依据钢种不同，锥度选在千分之二——千分之四之间。
为解决内结晶器在钢水凝固过程中的收缩抱紧问题，内结晶器采用高强度、高硬度钢制成(可不考虑是否有磁性均不影响电磁搅拌)，其壁厚为16-20mm之间，采用环缝式水冷结构，环缝为2-8mm之间，水流速控制在8-20m/s之间可调，结晶器长度1100-1200mm之间，结晶器自上而下400-600mm无锥度垂直等径。经过等截面后，结晶器自上至下400-600mm以下部分，采用千分之三向内收缩型内结晶器。
铸造圆坯内圆离开内结晶器，裸漏内表面二次冷却用蒸汽或者氮气(或其它廉价非氧化气体)冷却，为了提高冷却效果，在内结晶器下方悬挂一个套筒，套筒外径小于圆坯内圆直径10-100mm，在浇铸过程中，通过内结晶器内圆上部引入0.8-1.2MPa的蒸汽或氮气，使冷却气体经过内套筒和铸坯内圆之间夹缝流出。因为彻底取消二次冷却用水，消除了可能漏钢造成遇水爆炸的隐患。同时可减少二冷不均造成裂纹和二次氧化损失。
管坯外圆二次冷却可用喷淋或水冷也可以在外结晶器下方置外套筒、套筒和管坯之间环缝可选在10-100mm之间，冷却气体可通过外结晶器环形带均匀喷入环缝之中，气体冷却压力0.8-2.5mpa之间，气体在窄环缝之间流速可控制在大于8m/s。
内外套筒长度7-8m左右，内筒可长些。内外结晶器均用气体冷却，有利于提高铸坯质量，减少二次氧化损失，杜绝可能产生的安全事故。
振动台、内外结晶器同时固定在振动台架上，振动台可采用正弦振动或非正弦振动、振动频率240次-420次/分之间，振幅控制2-10mm之间，经常操作在5mm左右，振动电机或液压缸功率可选偏大些，应充分考虑内结晶器抱紧情况下，负滑脱增加功率消耗的影响，如有电磁搅拌，电磁搅拌装置应与振动台分离，但二冷段内外套筒和结晶器连为一个整体，增加振动负荷。
通过在结晶器下方二冷段后，设置4-6道次三辊夹送辊拖动。在大直径管坯浇铸时，采用三辊夹送辊拖动有利增加夹送辊拖动面积，减少夹送辊直径，有效降低设备重量。拉坯速度、拉坯前期引锭杆操作都通过布置在立式连铸机机架上夹送辊控制，夹送辊拖动方向和速度通过电机可调，拉坯速度控制在0.8m-2.5m/分之间。
三辊式夹送装置分别在结晶器下方7m处开始布置，每下降2m布置一台，在结晶处下方15m至18m处，开始剪切，在剪切上方，布置4台至5台三辊夹送装置。剪切后使定尺剪断的坯料平稳送入下部倾翻机上，倾翻机有三台同步行动三辊式夹送装置，可使剪断的坯料平稳送到水平辊道至成品库冷床上，也可以从水平辊道上接收引锭棒后，倾翻垂直送到结晶下方，引锭棒大约长12.5m。剪切可用我公司自己设计的机械双剪，剪切也可用多头火焰环形切割，剪切装置要求随拉坯速度同步运行，确保坯料在60sec至90sec时间内剪切结束，并将定尺坯料通过下部夹送辊平稳送到倾翻机中。
其工艺流程为：在立式连铸机上，经洁净高温钢水通过钢包注入中间包，中间包用塞棒控制水口，注入由两个同心圆组成的内外结晶器形成的环形圆周截面上，经过二次冷却，夹送辊拖动，然后用环形剪切或火焰切割成定尺，平稳输入翻钢机，送至冷床进成品库。
本发明的优点在于：
采用钢制结晶器代替铜质结晶器，彻底解决了坯料抱紧而不能滑脱的问题；
由于采用了钢质的结晶器，使结晶器寿命大幅增高；
二冷段采用气体冷却，彻底解决了由于漏钢造成的爆炸；
采用三辊夹送辊，在拉坯过程中可使连铸坯得以加工，从而改善了钢坯的组织结构，使坯料内部细晶增多，从而提高了坯料的物理性能。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
图2是本发明组合结晶器局部示意图。
图3是图1中A部放大图。
具体实施方式
一种连续铸造钢管设备，包括中间包1、塞棒2、振动台3、组合结晶器、冷却装置、剪切装置11、三辊夹送装置4。塞棒2安装在中间包1内，组合结晶器由内结晶器5和外结晶器6构成。内外结晶器5、6固定在振动台支架7上，中间包1上设置有中间包水口8，中间包水口8与内外结晶器5、6组成闭环相连接，冷却装置由一次冷却装置13及二次冷却装置12构成。三辊夹送装置4安装在立柱上，且位于内、外结晶器5、6下方7m处。剪切装置11设置在内、外结晶器5、6下方16m处。内、外结晶器5、6由两个不同直径同心圆组成，两个同心圆直径之差是铸造钢坯壁厚的二倍，内外结晶器通过互成90°的四支单臂同时固定在振动台支架7上。内结晶器5采用环缝式水冷结构，环缝选在3mm之间，水冷却流速为15m/sec，水冷却压力为1.4MPa。外结晶器由纯钢镀铬制成，外结晶器6采用环缝式水冷系统，环缝4mm，钢制结晶器的水冷流速为14m/sec，水冷却压力为1.4MPa。内、外结晶器5、6下方均设置有密封悬挂内、外套筒9、10，内、外套筒9、10距离钢环壁缝为15mm，气体冷却流速在常温下为10m/sec，水冷却压力为1MPa。振动台3采用正弦振动或非正弦振动，振动台3的振动频率为300次/分钟，振动振幅为4mm。

Claims (5)

1.一种连续铸造钢管设备，包括中间包、塞棒、振动台、组合式结晶器、冷却装置、剪切装置、三辊夹送装置；所述的塞棒安装在中间包内，所述的中间包固定在平台上，中间包上安装有中间包水口，所述的中间包水口与所述的内外结晶器相连接，所述的组合式结晶器由内结晶器和外结晶器组成，内、外结晶器固定在振动台架上；所述的冷却装置由一次冷却装置及二次冷却装置构成；所述的三辊夹送装置安装在立柱上，下边安装有剪切装置，其特征在于：
内、外结晶器由两个不同直径同心圆组成，两个同心圆直径之差是待铸造钢坯壁厚的二倍，内外结晶器通过互成90°的四支单臂或互成120°三支单臂同时固定在振动台架上，所述的三辊夹送装置设置在内、外结晶器的下方6-8m处，所述的剪切装置设置在内、外结晶器下方15-18m处。
2.根据权利要求1所述的一种连续铸造钢管设备，其特征在于所述的内结晶器采用高强度、高硬度钢制成，其壁厚为16-20mm之间，采用环缝式水冷结构，环缝为2-8mm之间，水流速控制在8-20m/s之间可调，结晶器长度1100-1200mm之间，结晶器自上而下400-600mm无锥度垂直等径，经过等截面后，结晶器自上至下400-600mm以下部分，采用千分之三向内收缩型内结晶器。
3.根据权利要求1所述的一种连续铸造钢管设备，其特征在于所述的外结晶器由纯钢镀铬或无磁性不锈钢或铜制成，外结晶器采用环缝式水冷系统，环缝2-8mm，钢制结晶器的水冷流速为8-20m/sec，水冷却压力大于1.2MPa，铜制结晶器的水流速为8m/sec，水冷却压力大于0.8-1.0MPa，用铜结晶器时，外结晶器长度控制在930mm左右，当用钢制作时，外结晶器长度在930mm-1200mm之间，外结晶器上采用统一锥度，依据钢种不同，锥度选在千分之二——千分之四之间。
4.根据权利要求1所述的一种连续铸造钢管设备其特征在于所述的内外结晶器下方均设置有悬挂套筒，内外套筒距离钢环壁缝在10mm-100mm之间，采用蒸汽、氮气或非氧化气体冷却，气体冷却压力大于0.8-2.5MPa。
5.根据权利要求1所述的一种连续铸造钢管设备，其特征在于所述的振动台采用正弦振动或非正弦振动，振动台振动频率为240-420次/分钟，振动振幅为2mm-10mm。
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