CN102773431A - 连铸用特殊的内结晶器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种连铸用特殊的内结晶器装置，其包括进水直导管，回水导管和冷却水回路；回水导管间隔地围设在所述进水直导管外，所述回水导管包括上下连接的回水直导管和内结晶器外套，所述回水导管的外部包覆有第一隔热套；冷却水回路设置在所述内结晶器装置的内部。本发明实施例的内结晶器装置可与连铸装置内的外结晶器相结合，对铸坯进行双向冷却，使铸坯冷却和凝固可适应的有效断面和壁厚大大增加，从而可适合更大规格的实心铸坯及空心管坯的制造。
Description
技术领域
本发明是有关于一种连铸用特殊的内结晶器装置。
背景技术
随着石油、化工、风电、核电等行业的发展，大直径管状坯料、筒状坯料、环状坯料以及大断面高质量实心锭坯料需求不断增加，传统铸锭锻造冲孔、扩孔技术无法满足质量、效率、成本的需求，随着铸件断面直径的加大，中心疏松、缩孔、偏析恶化，出品率低(50-65％)、生产效率低下等严重制约着该行业的发展。
而连续铸造是通过连铸装置来完成的，现有的连铸装置只通过外结晶器对铸坯进行冷却处理，因此使得连铸装置受到大断面传热的影响，铸坯内部质量与生产效率也随断面直径的加大显著降低，即使液芯轻压下技术随着直径的进一步增大，圆形坯表层变形向中心的传递变得越来越弱，以致直径1000mm以上的实心连铸坯成了连续铸造难于逾越的禁区。
大断面铸坯的连续铸管技术也是如此，传统成熟技术的连续铸管多采用水平铸造方法，中心铸孔采用具有较小拔模斜度的实心石墨棒，通常铸管直径不超过Φ500mm，同时壁厚也较薄不超过100mm。随着直径的加大，凝固过程杂质、析出性气体、偏析等缺陷向上部积聚，质量会严重恶化，因此限制了水平铸造的可能性。
发明内容
本发明的目的是，提供一种连铸用特殊的内结晶器装置，其用于连铸装置内，且内结晶器装置配合连铸装置内的外结晶器，可对位于内、外结晶器之间的金属液实施双向冷却，从而可适合大规格的铸坯的制造。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种连铸用特殊的内结晶器装置，所述特殊的内结晶器装置包括进水直导管，回水导管和冷却水回路；回水导管间隔地围设在所述进水直导管外，所述回水导管包括上下连接的回水直导管和内结晶器外套，所述回水导管的外部包覆有第一隔热套；冷却水回路设置在所述内结晶器装置的内部。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述内结晶器外套呈钝头V型。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述内结晶器外套呈柱型。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述冷却水回路包括进水回路，回水回路和水孔；进水回路位于所述进水直导管内，所述进水回路的上端为进水口；所述进水直导管与回水导管之间的间隙构成所述回水回路，所述回水回路的上端为回水口；水孔设置在所述进水直导管的下端与所述内结晶器外套之间，所述进水回路和回水回路通过水孔相连通。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述第一隔热套包括高温耐火管和高强度石墨，所述高温耐火管包覆在所述回水直导管的外部，所述高强度石墨包覆所述内结晶器外套的外部。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述内结晶器装置的上方具有内结晶器法兰，所述内结晶器法兰位于所述回水直导管的顶部。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述回水导管还包括回水冒导管，所述回水冒导管间隔地套设在所述进水直导管的外部，并连接在回水直导管的顶部，所述回水冒导管与进水直导管之间的间隙与所述回水回路相连通，所述回水口设置在回水冒导管上。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述内结晶器外套的内部间隔设有内结晶器内套，内结晶器外套与内结晶器内套之间的间隙形成冷却水中间回路，所述冷却水中间回路的下端与所述进水回路相连通，上端与所述回水回路相连通。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述回水直导管还包括回水法兰，回水法兰的内侧端连接在所述进水直导管上，外侧端连接在回水直导管的底部；所述内结晶器外套包括外套管和连接在外套管顶部的外套法兰，外套法兰的内侧端连接在所述进水直导管上；所述特殊的内结晶器装置还包括内结晶器内套，所述内结晶器内套包括内套管和连接在内套管顶部的内套上法兰，内套上法兰的内侧端连接在所述进水直导管上，所述内套管间隔地设置在所述外套管的内部；所述回水法兰，外套法兰和内套上法兰上下依次固定连接在一起；所述内套管下部还设有隔板和内套端面盖板，内套端面盖板位于隔板的下方，所述隔板、内套端面盖板的内侧端均连接在所述进水直导管上，外侧端均连接在内套管上；所述水孔包括第一水孔，第二水孔，第三水孔和第四水孔，所述第一水孔径向贯穿所述进水直导管的下部，所述第二水孔径向贯穿所述内套管的下端，且所述第一、二水孔均位于所述隔板与内套端面盖板之间，所述第三水孔径向贯穿所述内套管的上端，第三水孔位于所述隔板的上方，所述第四水孔纵向贯穿所述回水法兰，外套法兰和内套上法兰。
如上所述的连铸用特殊的内结晶器装置，所述进水直导管内插设有喷嘴导管，所述喷嘴导管的上端穿出所述进水直导管而外露，下端位于所述进水直导管内，所述喷嘴导管的上方外露部分设置有水量控制开关。
本发明实施例的特殊的内结晶器装置的特点和优点是：其可与连铸装置内的外结晶器相结合，对铸坯进行双向冷却，使铸坯冷却和凝固可适应的有效断面和壁厚大大增加，从而可适合大规格的实心铸坯和空心管坯的制造，此外，本发明实施例还可实现连续和半连续铸造。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的连铸用特殊的内结晶器装置第一种实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的连铸用特殊的内结晶器装置的第二种实施例的结构示意图；
图3是本发明实施例的连铸用特殊的内结晶器装置的第二种实施例的各部件的装配过程示意图；
图4是采用本发明的第一种实施例的内结晶器装置的连铸装置的结构示意图；
图5是采用本发明的第二种实施例的内结晶器装置的连铸装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的特殊的内结晶器1的特殊性在于，在同一台机器上，通过更换内结晶器类型，便既可用来铸造实心的圆坯，也可用来铸造空心的管坯。
实施方式一
如图1至图3所示，本发明实施例提出的连铸用特殊的内结晶器装置，其包括进水直导管1，回水导管2和冷却水回路；回水导管2间隔地围设在进水直导管1外，所述回水导管2包括上下连接的回水直导管2a和内结晶器外套2b，所述回水导管2的外部包覆有第一隔热套3；冷却水回路设置在内结晶器装置的内部。
本实施例中的特殊的内结晶器装置是用于连铸装置中的，内结晶器装置位于连铸装置内的外结晶器的内侧中心处，内、外结晶器之间填充有金属液使得金属液在特殊的内结晶器1和外结晶器之间被两个结晶器实施双向冷却，在冷却之后以凝固的铸坯从两结晶器的下方被拉出。进一步而言，本实施例中的特殊的内结晶器装置与外结晶器相结合，对铸坯进行双向冷却，使铸坯冷却和凝固可适应的有效厚度大大增加，从而可适合更大规格的铸坯的制造。
如图1所示，所述内结晶器外套2b可呈钝头V型，此时特殊的内结晶器装置为倒置的火箭头状结构。倒置的火箭头结构是指，内结晶器装置的下端呈钝形圆锥头状，内结晶器装置的下端以下的部位呈圆柱状。当内结晶器外套2b呈钝头V型时，内结晶装置与连铸装置内的其它部件一起构成了实心圆坯铸造装置，可用于铸造实心圆坯。其中，通过更换不同直径和锥角的内结晶器外套2b可用于生产不同断面的实心圆坯。
进一步如图4所示，所述内结晶器装置设置在连铸装置内，构成实心铸坯铸造装置，所述实心铸坯铸造装置还包括外结晶器12，上盖机构13，基座机构14和圆柱形引锭器(15a)；基座机构与上盖机构的内部相互连通，上盖机构和基座机构上下固定连接；外结晶器固定连接在所述基座机构的下方；内结晶器装置固定连接在所述上盖机构上，且内结晶器装置的下方穿设于所述上盖机构和基座机构的内部，使所述内结晶器装置的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器同心环绕设置，所述内结晶器装置和外结晶器之间填充有金属液；在开浇初期，所述圆柱形引锭器设置在所述外结晶器下方的腔体底部，所述金属液经过内、外结晶器的冷却形成凝固的实心铸坯16a，所述实心铸坯位于圆柱形引锭器上。此外，如图2所示，所述内结晶器外套2b还可呈柱型，此时特殊的内结晶器装置为柱型。当内结晶器外套2b呈柱型时，内结晶装置与连铸装置内的其它部件一起构成了空心管坯铸造装置，可用于铸造空心管坯。
进一步如图5所示，所述内结晶器装置设置在连铸装置内，构成空心管坯铸造装置，所述空心管坯铸造装置还包括外结晶器12，上盖机构13，基座机构14和圆筒形引锭器15b；基座机构与上盖机构的内部相互连通，上盖机构和基座机构上下固定连接；外结晶器固定连接在所述基座机构的下方；内结晶器装置固定连接在所述上盖机构上，且内结晶器装置的下方穿设于所述上盖机构和基座机构的内部，使所述内结晶器装置的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器12同心环绕设置，所述内结晶器装置和外结晶器之间填充有金属液；在开浇初期，所述圆筒形引锭器设置在所述外结晶器下方的圆环腔体底部，所述金属液经过内、外结晶器的冷却形成凝固的空心管坯16b，所述空心管坯位于圆筒形引锭器上。
通过更换不同形式的内结晶器装置可以实现同台设备上既可生产超大断面实心铸坯，又能生产超大断面厚壁管坯。换句话说，在连铸装置中，通过更换本发明实施例的特殊的内结晶器装置，可轻松的实现空心管坯铸造与实心坯铸造的灵活切换，实现了一套装置，同时可生产实心坯与空心坯。
所述冷却水回路包括进水回路4a，回水回路4b和水孔4c。所述进水回路4a位于进水直导管1内，所述进水回路4a的上端为进水口4d；所述进水直导管1与回水导管2之间的间隙构成所述回水回路4b，所述回水回路4b的上端为回水口4e；水孔4c设置在所述进水直导管1的下端与所述内结晶器外套2b之间，所述进水回路4a和回水回路4b通过水孔4c相连通。
参见图1的箭头方向所示，冷却水从进水口4d进入进水回路4a，接着通过水孔4c流入回水回路4b，再从回水口4e流出。其中，进水口4d和回水口4e均位于内结晶器装置的上端，水孔4c位于内结晶器装置的下端，如此冷却水在内结晶器内流动，可充分地冷却连铸装置中的特殊的内结晶器附近的金属液。
所述第一隔热套3包括高温耐火管3a和高强度石墨3b，所述高温耐火管3a包覆在所述回水直导管2a的外部，所述高强度石墨3b包覆所述内结晶器外套2b的外部。本实施例中，回水直导管2a外围设高温耐火管3a将外部高温过热的金属液与回水直导管2a隔开，高强度石墨3b围设于内结晶器外套2b外，将内结晶器外套2b与金属液隔开起到传热同时保护内结晶器的作用。
由于本发明实施例内结晶器采用了高强度石墨复合工作衬，可有效的起到保护铜套结晶器作用、有润滑脱壳辅助功效，可实现无保护渣铸造。
所述内结晶器装置的上方具有内结晶器法兰5，所述内结晶器法兰5位于所述回水直导管2a的顶部。在此处，所述内结晶器装置可通过内结晶器法兰5而固定在连铸装置的其它部件上。换句话说，由于在内结晶器装置上设置有内结晶器法兰5，使得在同台连铸装置上方便更换不同形式的内结晶器装置。
所述回水导管2还包括回水冒导管6，所述回水冒导管6间隔地套设在进水直导管1的外部，并连接在回水直导管2a的顶部，所述回水冒导管6与进水直导管1之间的间隙与回水回路4b相连通，所述回水口4e设置在回水冒导管6上。其中，所述回水冒导管6可直接与回水直导管2a直接连接，例如焊接；或者，如图1所示，回水冒导管6的下端设有回水冒法兰6a，回水冒法兰6a与内结晶器法兰5配合连接，进而使回水冒导管6与回水直导管2a连接。
实施方式二
在本实施方式中，如图2和图3所示，当内结晶器外套2b呈柱型，特殊的内结晶器装置为柱型时，冷却水回路还可进一步包括如下结构：
所述内结晶器外套2b的内部间隔设有内结晶器内套7，内结晶器外套2b与内结晶器内套7之间的间隙形成冷却水中间回路8，所述冷却水中间回路8的下端与所述进水回路4a相连通，上端与所述回水回路4b相连通。
本实施例中，冷却水从进水口4d进入进水回路4a，接着从冷却水中间回路8的下端向上流，从冷却水中间回路8的上端进入回水回路4b，接着从回水口4e流出。本实施例中由于增加了内结晶器内套7，使得冷却水只能从冷却水中间回路8流入回水回路4b，如此冷却水更接近内结晶器装置的外表面，使在连铸装置中的内结晶器装置附近的金属液得到更好的冷却。
进一步而言，所述回水直导管2a还包括回水法兰2a1，回水法兰2a1的内侧端连接在进水直导管1上，外侧端连接在回水直导管2a的底部；所述内结晶器外套2b包括外套管2b1和连接在外套管2b1顶部的外套法兰2b2，外套法兰2b2的内侧端连接在所述进水直导管1上；
所述内结晶器内套7包括内套管7a和连接在内套管7a顶部的内套上法兰7b，内套上法兰7b的内侧端连接在所述进水直导管1上，所述内套管7a间隔地设置在所述外套管2b1的内部；所述回水法兰2a1，外套法兰2b2和内套上法兰7b上下依次固定连接在一起；所述内套管7a下部还设有隔板9和内套端面盖板10，内套端面盖板10位于隔板9的下方，所述隔板9、内套端面盖板10的内侧端均连接在所述进水直导管1上，外侧端均连接在内套管7a上；
所述水孔4c包括第一水孔4c1，第二水孔4c2，第三水孔4c3和第四水孔4c4，所述第一水孔4c1径向贯穿所述进水直导管1的下部，所述第二水孔4c2径向贯穿所述内套管7a的下端，且所述第一、二水孔4c1、4c2均位于所述隔板9与内套端面盖板10之间，所述第三水孔4c3径向贯穿所述内套管7a的上端，第三水孔4c3位于所述隔板9的上方，所述第四水孔4c4纵向贯穿所述回水法兰2a1，外套法兰2b2和内套上法兰7b。
本实施例中，如图2中的箭头方向所示，冷却水从进水口4d进入进水直导管1中，接着从第一、二水孔4c1、4c2进入外套管2b1和内套管7a之间的间隙中，接着从第三水孔4c3进入内套管7a和进水直导管1之间的间隙中，再从第四水孔4c4流入回水直导管3a和进水直导管1之间的间隙，接着从回水口4e流出。
所述进水直导管1内插设有喷嘴导管11，此时，进水回路位于喷嘴导管11与进水直导管1之间。所述喷嘴导管11的上端穿出所述进水直导管1而外露，下端位于所述进水直导管1内，所述喷嘴导管的上方外露部分设置有水量控制开关11a，用于控制喷嘴导管11内的进水量。所述喷嘴导管11的下端可设置有异径接头11b，异径接头11b用于使喷嘴导管11与连铸装置内的中心喷水管相连接，使喷嘴导管给中心喷水管供水，中心喷水管可对空心管坯的内部进行喷水冷却。
本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式一的相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (12)
1.一种连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述特殊的内结晶器装置包括进水直导管(1)，回水导管(2)和冷却水回路；回水导管间隔地围设在所述进水直导管外，所述回水导管(2)包括上下连接的回水直导管(2a)和内结晶器外套(2b)，所述回水导管的外部包覆有第一隔热套(3)；冷却水回路设置在所述内结晶器装置的内部。
2.根据权利要求1所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述内结晶器外套呈钝头V型。
3.根据权利要求1所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述内结晶器外套呈柱型。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述冷却水回路包括进水回路(4a)，回水回路(4b)和水孔(4c)；进水回路(4a)位于所述进水直导管内，所述进水回路的上端为进水口(4d)；所述进水直导管与回水导管(2)之间的间隙构成所述回水回路(4b)，所述回水回路(4b)的上端为回水口(4e)；水孔(4c)设置在所述进水直导管(1)的下端与所述内结晶器外套(2b)之间，所述进水回路(4a)和回水回路(4b)通过水孔(4c)相连通。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述第一隔热套(3)包括高温耐火管(3a)和高强度石墨(3b)，所述高温耐火管包覆在所述回水直导管(2a)的外部，所述高强度石墨包覆所述内结晶器外套(2b)的外部。
6.根据权利要求4所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述内结晶器装置的上方具有内结晶器法兰(5)，所述内结晶器法兰位于所述回水直导管(2a)的顶部。
7.根据权利要求4所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述回水导管(2)还包括回水冒导管(6)，所述回水冒导管间隔地套设在所述进水直导管的外部，并连接在回水直导管(2a)的顶部，所述回水冒导管与进水直导管之间的间隙与所述回水回路相连通，所述回水口(4e)设置在回水冒导管上。
8.根据权利要求4所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述内结晶器外套的内部间隔设有内结晶器内套，内结晶器外套与内结晶器内套之间的间隙形成冷却水中间回路，所述冷却水中间回路的下端与所述进水回路相连通，上端与所述回水回路相连通。
9.根据权利要求8所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述回水直导管(2a)还包括回水法兰(2a1)，回水法兰的内侧端连接在所述进水直导管(1)上，外侧端连接在回水直导管的底部；所述内结晶器外套(2b)包括外套管(2b1)和连接在外套管顶部的外套法兰(2b2)，外套法兰的内侧端连接在所述进水直导管上；
所述特殊的内结晶器装置还包括内结晶器内套(7)，所述内结晶器内套包括内套管(7a)和连接在内套管顶部的内套上法兰(7b)，内套上法兰的内侧端连接在所述进水直导管(1)上，所述内套管间隔地设置在所述外套管的内部；所述回水法兰(2a1)，外套法兰(2b2)和内套上法兰上下依次固定连接在一起；所述内套管(7a)下部还设有隔板(9)和内套端面盖板(10)，内套端面盖板位于隔板的下方，所述隔板、内套端面盖板的内侧端均连接在所述进水直导管(1)上，外侧端均连接在内套管上；
所述水孔包括第一水孔(4c1)，第二水孔(4c2)，第三水孔(4c3)和第四水孔(4c4)，所述第一水孔径向贯穿所述进水直导管(1)的下部，所述第二水孔径向贯穿所述内套管(7a)的下端，且所述第一、二水孔均位于所述隔板(9)与内套端面盖板(10)之间，所述第三水孔径向贯穿所述内套管(7a)的上端，第三水孔位于所述隔板(9)的上方，所述第四水孔纵向贯穿所述回水法兰(2a1)，外套法兰和内套上法兰(7b)。
10.根据权利要求8所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述进水直导管(1)内插设有喷嘴导管(11)，所述喷嘴导管的上端穿出所述进水直导管而外露，下端位于所述进水直导管内，所述喷嘴导管的上方外露部分设置有水量控制开关(11a)。
11.根据权利要求2所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述内结晶器装置设置在连铸装置内，构成实心铸坯铸造装置，所述实心铸坯铸造装置还包括外结晶器(12)，上盖机构(13)，基座机构(14)和圆柱形引锭器(15a)；基座机构与上盖机构的内部相互连通，上盖机构和基座机构上下固定连接；外结晶器固定连接在所述基座机构的下方；内结晶器装置固定连接在所述上盖机构上，且内结晶器装置的下方穿设于所述上盖机构和基座机构的内部，使所述内结晶器装置的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器同心环绕设置，所述内结晶器装置和外结晶器之间填充有金属液；在开浇初期，所述圆柱形引锭器设置在所述外结晶器下方的腔体底部，所述金属液经过内、外结晶器的冷却形成凝固的实心铸坯(16a)，所述实心铸坯位于圆柱形引锭器上。
12.根据权利要求3所述的连铸用特殊的内结晶器装置，其特征在于，所述内结晶器装置设置在连铸装置内，构成空心管坯铸造装置，所述空心管坯铸造装置还包括外结晶器(12)，上盖机构(13)，基座机构(14)和圆筒形引锭器(15b)；基座机构与上盖机构的内部相互连通，上盖机构和基座机构上下固定连接；外结晶器固定连接在所述基座机构的下方；内结晶器装置固定连接在所述上盖机构上，且内结晶器装置的下方穿设于所述上盖机构和基座机构的内部，使所述内结晶器装置的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器11同心环绕设置，所述内结晶器装置和外结晶器之间填充有金属液；在开浇初期，所述圆筒形引锭器设置在所述外结晶器下方的圆环腔体底部，所述金属液经过内、外结晶器的冷却形成凝固的空心管坯(16b)，所述空心管坯位于圆筒形引锭器上。
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