CN105108078A - 金属连铸结晶器铜板的紧固结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属连铸结晶器铜板的紧固结构，包括一个背面通过若干连接件与背板相连接的工作铜板，所述连接件具有设置在所述背板的后面区域的压紧件，所述压紧件与所述背板的后面上的孔底之间设置允许工作铜板与背板相对运动的弹性模块，所述连接件上部径向设置水平面低于所述背板后面的通孔；本发明的结构形式，不仅能够将工作铜板与背板之间的硬连接变为弹性连接，而且产生了局部依附整体，整体保护局部的整体效果，从根源上消除了工作铜板由于局部螺栓松动造成的连锁反应的现象，能够最大程度的延长工作铜板的使用寿命，值得应用与推广。

Description

金属连铸结晶器铜板的紧固结构

技术领域

本发明涉及金属凝固和连续铸造技术领域，特别是一种金属连铸结晶器铜板的紧固结构。

背景技术

随着世界冶金技术的发展，现代连铸技术不断进步，可浇铸钢种不断扩大，一些高合金、高品质、高裂纹敏感性钢种已经不断在大型钢铁企业连铸生产流程中得以生产；这其中主要的技术进步之一是大断面铸坯连铸技术的发展；大断面铸坯连铸技术的发展，钢材的压缩比增加，钢材的产品质量提高；但铸坯断面的增大带来的不利影响就是：在连铸过程中由于铸坯体积较大，在凝固的过程中其由液相变为固相时，需要释放大量的热来保证固化的效果，若铜板导热效果不佳则极易导致散热不通畅，固化效果不佳的现象，在牵引辊牵引时若固化外皮过薄则极易导致受压变形，轻则影响钢坯质量重则可能由于受压造成钢坯钢皮破裂导致钢水泄漏的严重生产事故；目前，在申请号03127874.4中公开了一种金属连铸用的液冷结晶器，该专利并未考虑由于使用环境恶劣在铜板与背板之间的局部形变，也未考虑在不断形变过程中，螺栓松动造成背板与工作铜板之间产生间隙的弊端以及结构复杂造成的拆卸困难的现象。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，公开一种结构简单、操作简便且能实现工作铜板与背板之间局部自适应的金属连铸结晶器铜板的紧固结构。

为了实现上述目的所采用的技术方案：

一种金属连铸结晶器铜板的紧固结构，包括一个背面通过若干连接件与背板相连接的工作铜板，所述连接件具有设置在所述背板的后面区域的压紧件，所述压紧件与所述背板的后面上的孔底之间设置允许工作铜板与背板相对运动的弹性模块。

所述连接件上部径向设置水平面低于所述背板后面的通孔。

所述连接件为螺栓，所述螺栓上部与所述背板后面的孔底处设置中间孔径大于螺栓直径的垫片，所述垫片上部沿着螺栓方向设置弹性模块，所述弹性模块为蝶型弹簧。

所述垫片的孔径大于蝶型弹簧的内径，且小于蝶型弹簧的外径。

所述压紧件为沿螺栓方向压紧在蝶型弹簧上部的螺母。

所述蝶型弹簧的数量为偶数个，所述蝶型弹簧凹陷面相对设置，且所述蝶型弹簧凸起面设置在垫片中间的孔径处。

所述蝶形弹簧外壁设置润滑层。

所述背板边侧孔沿径向往所述背板侧面设置装配孔，所述背板一边侧的装配孔内设置拉紧绳穿过所述螺栓上部的通孔与所述背板另一侧装配孔外部的锁紧模块相连。

所述锁紧模块为钢丝绳锁紧螺母。

所述通孔的孔径大于拉紧绳的直径。

所述润滑层设置石墨层。

本发明采用在螺栓与压紧件之间设置蝶型弹簧与相对螺栓直径具有较大孔径的垫片，且采用的蝶型弹簧为偶数个，其凹陷面相对设置，使得下部的蝶形弹簧能够在垫片的孔径内产生自由转动的倾角，以此来实现通过铜板与背板之间的相互错动，适当分散工作铜板的内应力，延长工作铜板的使用寿命同时也减少了螺栓的横向力，而采用的蝶型弹簧能够提供工作铜板与背板之间的弹性支撑，能够保证工作铜板与背板之间产生一定的相对位移，而且在螺栓上部设置拉紧绳，使得拉紧绳能够在背板的后面提供一种对螺栓的向外拉力，以此来保证防止因为个别螺栓螺母松动造成的点支撑力缺失的现象，可能由于该点的力学支撑的缺失，造成周侧螺栓应力集中或长期使用造成断裂，同时也使得装配变得更加简便，快捷。

采用的蝶型弹簧能够提供稳定的支撑力同时由于其下部内径的凸起处设置在垫片的孔径内，能够在其中产生相对的角度移动，使得即使工作铜板局部发生变形也不会影响其与背板之间连接的稳定性；采用的螺栓上部沿径向设置水平面低于所述背板后面的通孔，并在其中设置拉紧绳的方式能够提供向外的拉力减少了螺母的下压压紧力，但并非螺母松动也可；拉紧绳的方式使得工作铜板与背板之间能够通过蝶型弹簧与拉紧绳将刚性连接变为具有使得背板与工作铜板相互压紧的向上弹性拉力；使得铜板与背板之间形成具有一定形变范围的弹性支撑，确保了工作铜板在受到高温产生形变时，其能够提供一定的形变量，避免铜板内部产生应力，造成铜板损坏的现象。

本发明的结构形式，不仅能够将工作铜板与背板之间的硬连接变为弹性连接，而且产生了局部依附整体，整体保护局部的整体效果，从根源上消除了工作铜板由于局部螺栓松动造成的连锁反应的现象，能够最大程度的延长工作铜板的使用寿命，值得应用与推广。

附图说明

图1是本发明的实施例一的侧面结构示意图；

图2是本发明的弹性模块与垫片发生相对位移时的结构示意图；

图3是本发明的实施例二的侧面结构示意图；

图4是本发明的实施例三的侧面结构示意图；

图5是本发明的实施例四的侧面结构示意图；

图6是本发明的实施例二与三摩擦面处的局部结构方大示意图。

具体实施方式

为了进一步的说明本发明的优越性，对本发明的性能进行不同数据的测试：

第一组：采用相同的工作铜板与背板，分别采用本发明未设置拉紧绳的结构形式和螺栓固定连接，分别测试工作铜板与背板之间能够产生的相对横向与竖直位移以及使用寿命，获得的实验数据如下表所示：

名称	相对横向位移	相对竖直位移	使用寿命
				本发明	5-8mm	2-4mm	15-16万吨
固定螺栓结构	0.1-0.5mm	0.05-0.09mm	8-9万吨
				未采用拉紧绳的发明结构	3-5.5mm	1-2.5mm	11-12万吨

注：本组实验测试为测试200*240毫米不锈钢板、900*20钢板获得的数据，连续对200套设备进行测试获得的平均范围值。

由上表可以看出虽然采用相同结晶器铜板均应用在生产200*240的不锈钢板和900*20钢板的连铸结晶器中，经过200套设备连续不断的生产获得平均数值可以看出，本发明不仅具备很好的相对横向位移与相对竖直位移，而且使用寿命也很长，而且在本发明未采用拉紧绳结构时，其获得的相对横向与竖直位移仅为本发明的50%左右，可以看出只有在本装置弹性模块与拉紧绳的协同作用下，才获得了本装置具备了极佳的实用效果。

第二组：

采用相同的弹性模块分别设置拉紧绳与未设置拉紧绳，测试单位面积（1平方米）工作铜板获得相同强度，然后检测单个螺母松动失效的概率，获得的数据如下：

名称	螺栓数量	失效螺栓的数量
			设置拉紧绳	60～70	0
未设置拉紧绳	80～90	1-2

注：本组实验测试200次，实验采用200*240毫米不锈钢板、900*20钢板的结晶器铜板，其螺栓采用的是M16/M12的细牙钢制螺栓获得的平均数据。

由上表可以看出在未设置拉紧绳时，为了保证工作铜板与背板之间产生相对的水平或竖直的位移，且保证锁紧的质量，往往施加适当的预紧力，来保证螺栓上螺母的不会松动，但是由于生产环境恶劣以及铜板受热形变的因素使得局部螺栓承受很大的压力后造成弹性材料失效等不确定因素，造成松动，从而由点至面、由局部到整体的质变反应，则会严重影响生产安全，同时为了保证安全设置更多的螺栓进行固定，而本发明采用在螺栓上部再施加了一个向外的拉力，即使螺母松动弹性模块失效，也能将该螺栓处产生的相对位移转移至拉紧绳上，并由经其进行分散同一条拉紧绳上的其他螺栓上，其协同作用是的安全性获得了极大的提升。

以下结合附图1～6具体实施例进一步说明本发明的优越性：

实施例一：

一种金属连铸结晶器铜板的紧固结构，包括一个背面通过若干连接件与背板2相连接的工作铜板1，所述连接件具有设置在所述背板2的后面区域的压紧件，所述压紧件与所述背板的后面上的孔底之间设置允许工作铜板与背板相对运动的弹性模块，所述连接件上部径向设置水平面低于所述背板后面的通孔7。

所述连接件为螺栓6，所述螺栓6上部与所述背板2后面的孔底处设置中间孔径大于螺栓6直径的垫片3，所述垫片3上部沿着螺栓6方向设置弹性模块，所述弹性模块为蝶型弹簧4。

所述垫片6的孔径大于蝶型弹簧4的内径，且小于蝶型弹簧4的外径。

所述压紧件为设置在蝶型弹簧上部的螺母5。

所述蝶型弹簧4的数量为偶数个，所述蝶型弹簧4凹陷面相对设置，且所述蝶型弹簧4凸起面设置在垫片4中间的孔径处。

所述蝶形弹簧4外壁设置石墨层11。

所述背板2边侧孔沿径向向所述背板2侧面设置装配孔9，所述背板2一边侧的装配孔9内设置拉紧绳穿8过所述螺栓6上部的通孔7与所述背板2另一侧装配孔9外部的锁紧模块10相连。

所述锁紧模块10为钢丝绳锁紧螺母。

所述通孔7的孔径大于拉紧绳的直径。

实施例二：

一种金属连铸结晶器铜板的紧固结构，包括一个背面通过若干连接件与背板2相连接的工作铜板1，所述连接件具有设置在所述背板2的后面区域的压紧件，所述压紧件与所述背板的后面上的孔底之间设置允许工作铜板与背板相对运动的弹性模块，所述连接件上部径向设置水平面低于所述背板后面的通孔7。

所述连接件为螺栓6，所述螺栓6上部与所述背板2后面的孔底处设置中间设置孔径大于螺栓直径的压缩弹簧12a，所述压缩弹簧12a上部设置垫子4b，所述垫子4b周侧设置凹槽，所述凹槽内设置环形弹簧14a。

所述压紧件为设置在垫子4b上部的螺母5。

所述背板2边侧孔沿径向向所述背板2侧面设置装配孔9，所述背板2一边侧的装配孔9内设置拉紧绳穿8过所述螺栓6上部的通孔7与所述背板2另一侧装配孔9外部的锁紧模块10相连。

所述锁紧模块10为钢丝绳锁紧螺母。

所述通孔7的孔径大于拉紧绳的直径。

本实施例采用竖直与周侧均设置弹簧的方式，使得螺栓上部限制在由环形弹簧与压缩弹簧组成的弹性空间内，能够在上部拉紧绳锁紧后，能够产生较大的竖直与横向相对位移；而且充分利用了弹簧的特性，为了便于装卡可在垫子上设置环形凸起以此来对压缩弹簧下部进行限位，防止压缩弹簧发生错位造成的受力偏移的现象。

实施例三：其与实施例一的区别在于：

所述连接件为螺栓6，所述螺栓6上部与所述背板2后面的孔底处设置中间孔径大于螺栓6直径的垫片3b，所述垫片3b上部沿着螺栓6方向设置弹性模块，所述弹性模块包括放置在垫片中间孔径处的下面为球面的转动垫4a，所述转动垫上部设置压缩弹簧12。

所述垫片3b的孔径处设置与转动垫相配合的润滑面13。

所述压紧件为设置在压缩弹簧上部的螺母5。

所述润画面13为石墨层。

本实施例采用下部为球面的转动垫4a，其能够像球头一样使得螺栓在垫片中间的孔径内自由转动，且受力均匀不会发生局部应力过大造成转动垫失效的现象，在转动垫上部设置压缩弹簧，使得压缩弹簧始终在转动垫与螺母之间发生形变，而不产生横向位移，保证了压缩弹簧的稳定性。

实施例四：其与实施例三的区别在于：

所述垫片3c的周侧设置凹槽，所述凹槽内设置环形弹簧14。

本实施例在垫片周侧设置凹槽，并在凹槽内设置环形弹簧，使得垫片能够在背板后面的孔内产生相对移动，以此来进一步增大螺栓的横向相对位移。

生产实践，某钢厂3台方坯铸机结晶器，钢包容量180t，板坯尺寸为320mm×240mm，连铸机半径为4.6m，冶金长度28.5m，设计拉速为0.7～1.2m/min，铜板局部受热变形造成背板螺栓松动的数量为25个，该高拉速铸机结晶器平均寿命为444炉。

该结晶器使用本发明的设计后，铜板松动数量为零，同时减少了工作铜板由于自身形变与螺栓固定冲突造成的内应力聚集的现象，同时产品质量大大提高，将该型号的连铸机结晶器平均寿命延长为875炉，大幅度提高了中薄板坯连铸结晶器的寿命。

Claims (10)

1.金属连铸结晶器铜板的紧固结构，包括一个背面通过若干连接件与背板相连接的工作铜板，所述连接件具有设置在所述背板的后面区域的压紧件，其特征在于：所述压紧件与所述背板的后面上的孔底之间设置允许工作铜板与背板相对运动的弹性模块。

2.如权利要求1所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述连接件上部径向设置水平面低于所述背板后面的通孔。

3.如权利要求1所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述连接件为螺栓，所述螺栓上部与所述背板后面的孔底处设置中间设置孔径大于螺栓直径的垫片，所述垫片上部沿着螺栓方向设置弹性模块，所述弹性模块为蝶型弹簧。

4.如权利要求3所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述垫片的孔径大于蝶型弹簧的内径，且小于蝶型弹簧的外径。

5.如权利要求1所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述压紧件为沿螺栓方向压紧在蝶型弹簧上部的螺母。

6.如权利要求4所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述蝶型弹簧的数量为偶数个，所述蝶型弹簧凹陷面相对设置，且所述蝶型弹簧凸起面设置在垫片中间的孔径处。

7.如权利要求3-5任一项所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述蝶形弹簧外壁设置润滑层。

8.如权利要求1所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述背板边侧孔沿径向往所述背板侧面设置装配孔，所述背板一边侧的装配孔内设置拉紧绳穿过所述螺栓上部的通孔与所述背板另一侧装配孔外部的锁紧模块相连。

9.如权利要求8所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述锁紧模块为钢丝绳锁紧螺母。

10.如权利要求8所述的金属连铸结晶器铜板的紧固结构，其特征在于：所述通孔的孔径大于拉紧绳的直径。