CN103464704A - 一种连铸坯用的震动锤装置及使用方法 - Google Patents

一种连铸坯用的震动锤装置及使用方法 Download PDF

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张慧
王明林
王玫
陶红标
王一成
干勇
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Abstract

本发明属于金属连续铸造领域。特别涉及一种连铸坯用的震动锤装置及使用方法。所述连铸坯用的震动锤装置，包括锤头（1）、运动杆（2）、固定把持机构（3）以及动力驱动系统（4），其中，所述固定把持机构（3）固定在铸坯（5）凝固的中后期区域，位于相对方向的锤头（1）通过运动杆（2）安装在所述固定把持机构（3）上并与铸坯（5）的表面间隔一定距离，所述运动杆（2）与动力驱动系统（4）相连。本发明由于采取了锤击的方式取代接触式振动，在坯壳较厚的凝固末期，震动被传入铸坯芯部的效果更好，有利于破碎和细化中心等轴晶，有效改善铸坯中心缩孔和疏松；同时避免了凝固末端铸轧所造成的轧制裂纹的产生。

Description

一种连铸坯用的震动锤装置及使用方法
技术领域
本发明属于金属连续铸造领域。特别涉及一种连铸坯用的震动锤装置及使用方法。
背景技术
在现代钢的连铸生产技术中，由于凝固过程选份结晶所造成的连铸坯中心质量问题，尤其是高合金钢、高碳钢连铸坯所产生的中心偏析、中心缩孔、中心疏松等问题是影响后部轧材质量的核心问题。为了解决上述问题，长期以来在该技术方面形成了许多专利和技术，这些专利和技术主要分为两类：一是电磁搅拌技术；二是凝固末端轻压下或铸轧技术。这两类技术已经被广泛地应用于现代连铸生产中，其各自的优点和局限性也是众所周知的。
中国发明专利ZL200410069058.8，（名称为“一种提高连铸坯质量的方法及震动支撑辊装置”，申请日2004年7月19）提供一种通过提高连铸坯中心等轴晶率以达到改善连铸坯中心质量、减少偏析和疏松的新的装置和方法。该方法是通过紧贴在连铸坯四壁的震动支撑辊，在保持与连铸坯凝固壳表面同步运动的同时，在震动发生源的驱动下，做垂直于铸坯厚度方向或平行于拉坯方向的高频小振幅震动，并通过接触将这种震动传输给带液芯的凝固壳。凝固壳凝固前沿生长的树枝晶在这种震动的作用下将被折断和破碎，这不仅有效地抑制了凝固壳以树枝晶方式的生长，而且被折断和破碎的树枝晶也将成为连铸坯中心等轴晶生长的核心。以此达到提高连铸坯中心等轴晶率、减少铸坯偏析的目的。
由于该专利采用的是震动支撑辊始终与坯壳保持良好的接触，保持震动支撑辊的转动与连铸坯凝固壳表面同步运动，且震动支撑辊还要保持高频、小振幅振动，因此，它主要适用于铸机的上部坯壳较薄的区域，以折断和破碎凝固前沿的枝晶，达到提高铸坯中心等轴晶率的目的。它的缺点就是：到了凝固的后期，铸坯芯部固相率已经很高，坯壳已经很厚，已无凝固前沿的枝晶可用于破碎，且高频、小振幅振动已很难传输到铸坯的芯部，对铸坯最后的凝固阶段产生的影响很小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连铸用震动锤装置及使用方法，适用于铸坯凝固的中后期区域，可对铸坯凝固末期等轴晶区产生再次的破碎细化和敦实作用的，以此达到细化和密实连铸坯中心等轴晶区、减少铸坯偏析的目的。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种连铸坯用的震动锤装置，该装置包括锤头1、运动杆2、固定把持机构3以及动力驱动系统4）其中，所述固定把持机构3固定在铸坯5凝固的中后期区域，位于相对方向的锤头1通过运动杆2安装在所述固定把持机构3上并与铸坯5的表面间隔一定距离，所述运动杆2与动力驱动系统4相连。
所述锤头1与铸坯5的接触表面为以下与铸坯外形匹配的形状之一：平面形、圆弧形或凹槽形。
所述锤头1与铸坯5的表面接触部分在沿拉坯方向的截面投影是与铸坯曲率相同的弧形；在垂直于拉坯方向的截面上，锤头1与铸坯5的表面接触部分的投影是直线7、圆弧线8或凹的梯形9。
所述锤头1是可更换件，材质为硬质合金。
所述动力驱动系统4为电机驱动、液压驱动或压缩气体驱动。
所述锤头1是转动的圆柱体10。
所述相对方向的锤头1位于铸坯5的内外弧或位于铸坯5的两个侧弧。
所述固定把持机构3安装有至少一对相对的锤头1。
该装置震动锤适用于方坯连铸机、矩形坯连铸机、圆坯连铸机、弧型连铸机、直弧型连铸机或立式连铸机。
一种连铸坯用的震动锤装置的使用方法，其中：
该装置包括锤头1、运动杆2、固定把持机构3以及动力驱动系统4，使用时，固定把持机构3固定在铸坯5凝固的中后期区域，位于相对方向的锤头1通过运动杆2安装在所述固定把持机构3上并与铸坯5的表面间隔一定距离，所述运动杆2在动力驱动系统4的驱动下，带动位于相对方向的锤头1连续不断的同时锤击铸坯5的表面。
所述震动锤装置单个使用或多个组合使用，当多个组合使用时，各个震动锤装置位于同一方向或多个不同的方向。
所述锤头（1）锤击铸坯（5）表面的频率为0.5～15Hz，锤头（1）的振动幅度为2～20mm。
所述铸坯（5）凝固的中后期区域中，铸坯（5）芯部的固相率为0.45～0.75。
本发明的有益效果在于：
相比较而言，本发明的震动锤装置与现有技术中的震动支撑辊装置、凝固末端电磁搅拌技术等相比，由于采取了锤击的方式取代接触式振动，在坯壳较厚的凝固末期，震动被传入铸坯芯部的效果更好，有利于破碎和细化中心等轴晶，有效改善铸坯中心缩孔和疏松；同时避免了凝固末端铸轧所造成的轧制裂纹的产生。
附图说明
图1两个相对的锤头从内弧和外弧同时锤击铸坯表面的示意图；
图2锤头与铸坯的接触在垂直于拉坯方向的截面上为直线的示意图；
图3锤头与铸坯的接触在垂直于拉坯方向的截面上为圆弧线的示意图；
图4锤头与铸坯的接触在垂直于拉坯方向的截面上为凹的梯形的示意图；
图5两个相对的锤头从侧面同时锤击铸坯表面的示意图；
图6震动锤装置中同一个固定把持机构安装两组震动头的示意图；
图7多个震动锤装置组合使用的示意图；
图8震动锤装置在多个方向组合使用的示意图；
图9锤头是转动的圆柱体的示意图。
【主要组件符号说明】
1  锤头
2  运动杆
3  固定把持装置
4  动力驱动系统
5  铸坯
6  铸坯芯部尚未完全凝固的等轴晶区
7  在垂直于拉坯方向的截面上锤头与铸坯的表面接触部分是直线
8  在垂直于拉坯方向的截面上锤头与铸坯的表面接触部分是圆弧线
9  在垂直于拉坯方向的截面上锤头与铸坯的表面接触部分是凹的梯形
10 锤头是转动的圆柱体
具体实施方式
下面根据说明书附图来进一步说明本发明的具体实施方式。本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，为两个相对的锤头1从内弧和外弧同时锤击铸坯表面的示意图；可见，本发明的连铸坯用的震动锤装置包括锤头1、运动杆2、固定把持装置3以及动力驱动系统4。其中，固定把持装置3固定在铸坯5凝固的中后期适当位置区域，通过运动杆2使位于相对方向的两个锤头1安装在所述固定把持机构3上并与铸坯5的表面间隔一定距离。锤击铸坯时，两个相对放置的锤头1通过运动杆2在动力驱动系统4的驱动下，连续不断的从相对两个方向同时垂直锤击铸坯5的表面。这种锤击作用所产生的震动力被坯壳传送到铸坯芯部尚未完全凝固的等轴晶区6，它会对等轴晶区产生再次的破碎细化和敦实作用，以此达到细化和密实连铸坯中心等轴晶区、减少铸坯偏析的目的。
为了保持锤头1与铸坯5表面的更好接触，所述锤头1与铸坯5的表面接触部分在拉坯方向截面上都是与铸坯曲率相同的弧形；在垂直于拉坯方向的截面上，锤头1与铸坯5的表面接触部分的投影可以是直线7，如图2所示，为锤头与铸坯的接触在垂直于拉坯方向的截面上为直线的示意图；也可以是圆弧线8，如图3所示，为锤头与铸坯的接触在垂直于拉坯方向的截面上为圆弧线的示意图；还可以是凹的梯形（凹槽形）9，如图4所示，为锤头与铸坯的接触在垂直于拉坯方向的截面上为凹的梯形的示意图。
同时，为了提高装置的使用寿命和满足不同断面铸坯的生产需求，其锤头1是可更换件，可以根据所生产铸坯的断面形状和尺寸，以及锤头1的磨损程度，随时进行更换。锤头1的材质为耐热的硬质合金。
震动锤装置产生震动的动力驱动系统4可以是电机驱动，也可以是液压驱动，也可以是压缩气体驱动。驱动力的大小可以根据铸坯断面的尺寸进行调整。当锤击铸坯的力量较大时，可以给铸坯造成一个较小的压缩变形，这个小的变形也是有益的，它正好可以用于挤出铸坯芯部两相区中的浓缩液相和弥补凝固造成的体积收缩。
在所述震动锤装置中，同一个固定把持机构3可以安装一对震动锤头1，也可以安装两对或两对以上的震动锤头1，如图6所示，为震动锤装置中同一个固定把持机构安装两组震动头的示意图。
它既可以如图1所示，为一组或多组震动锤装置放置在内外弧同时锤击铸坯的表面；也可以如图5所示，为两个相对的锤头从侧面同时锤击铸坯表面的示意图，其中，一组震动锤装置放置在相对的两个侧弧面，同时锤击铸坯的表面；也可以如图7所示，为多个震动锤装置组合使用的示意图；还可以是多组震动锤装置放置在内外弧和两个侧弧等多个方向同时进行组合使用，如图8所示，为震动锤装置在多个方向组合使用的示意图。
另外，如图9所示，锤头1也可以是转动的圆柱体10，以满足不同断面形状铸坯生产的需要。
这样的震动锤装置，既可以适用于方坯、矩形坯连铸机，也可以适用于圆坯连铸机。它既可以适用弧型连铸机、直弧型连铸机，也可以适用于立式连铸机。
所述连铸用的震动锤装置在使用时，固定把持机构3固定在铸机内的铸坯5凝固的中后期位置区域，此时铸坯芯部的固相率为0.45～0.75。锤头1锤击铸坯表面的频率为0.5～15Hz，振动幅度为2～20mm。即始终保持一种短时冲击，然后快速离开的运动模式。

Claims (13)

1.一种连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：该装置包括锤头（1）、运动杆（2）、固定把持机构（3）以及动力驱动系统（4），其中，所述固定把持机构（3）固定在铸坯（5）凝固的中后期区域，位于相对方向的锤头（1）通过运动杆（2）安装在所述固定把持机构（3）上并与铸坯（5）的表面间隔一定距离，所述运动杆（2）与动力驱动系统（4）相连。
2.如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：所述锤头（1）与铸坯（5）的接触表面为以下与铸坯外形匹配的形状之一：
平面形、圆弧形或凹槽形。
3.如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：所述锤头（1）与铸坯（5）的表面接触部分在沿拉坯方向的截面投影是与铸坯曲率相同的弧形；在垂直于拉坯方向的截面上，锤头（1）与铸坯（5）的表面接触部分的投影是直线（7）、圆弧线（8）或凹的梯形（9）。
4.如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：所述锤头（1）是可更换件，材质为硬质合金。
5.如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：所述动力驱动系统（4）为电机驱动、液压驱动或压缩气体驱动。
6.如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：所述锤头（1）是转动的圆柱体（10）。
7.如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：所述相对方向的锤头（1）位于铸坯（5）的内外弧或位于铸坯（5）的两个侧弧。
8.如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：所述固定把持机构（3）安装有至少一对相对的锤头（1）。
9.如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置，其特征在于：该装置适用于方坯连铸机、矩形坯连铸机、圆坯连铸机、弧型连铸机、直弧型连铸机或立式连铸机。
10.一种如权利要求1所述的连铸坯用的震动锤装置的使用方法，其特征在于：
该装置包括锤头（1）、运动杆（2）、固定把持机构（3）以及动力驱动系统（4），使用时，固定把持机构（3）固定在铸坯（5）凝固的中后期区域，位于相对方向的锤头（1）通过运动杆（2）安装在所述固定把持机构（3）上并与铸坯（5）的表面间隔一定距离，所述运动杆（2）在动力驱动系统（4）的驱动下，带动位于相对方向的锤头（1）连续不断的同时锤击铸坯（5）的表面。
11.如权利要求10所述的连铸坯用的震动锤装置的使用方法，其特征在于：所述震动锤装置单个使用或多个组合使用，当多个组合使用时，各个震动锤装置位于同一方向或多个不同的方向。
12.如权利要求10所述的连铸坯用的震动锤装置的使用方法，其特征在于：所述锤头（1）锤击铸坯（5）表面的频率为0.5～15Hz，锤头（1）的振动幅度为2～20mm。
13.如权利要求10所述的连铸坯用的震动锤装置的使用方法，其特征在于：所述铸坯（5）凝固的中后期区域中，铸坯（5）芯部的固相率为0.45～0.75。
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