CN105382225A - 结晶轮装配结构 - Google Patents

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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
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Abstract

本发明公开了一种结晶轮装配结构；所述结晶轮装配结构包括轮体和轮体外周壁的铸槽；铸槽内侧壁和轮体外侧壁之间轮体内嵌设有与轮体紧密相贴合的金属填充件，金属填充件材质传热系数小于轮体材质传热系数，金属填充件伸出于轮体的内周壁；轮体设置于2个转盘之间，转盘外缘的内侧设置有与轮体内周壁和金属填充件内周壁适配的台阶面，金属填充件与转盘间相焊接将轮体、金属填充件和转盘装配成整体；本发明提供了一种结构简单可靠并且装配方便的结晶轮装配结构，通过其本身结构设计来避免铸槽内外面冷却不一致而导致的坯体裂纹和夹层等问题，能有效的提高产品质量，同时该结构能避免传统设计中螺栓对喷淋面积的占用以提高冷却效率。

Description

结晶轮装配结构
技术领域
本发明涉及一种连铸连轧的生产设备，特别是一种在连铸连轧设备中的结晶轮装配结构，属于连铸连轧设备技术领域。
背景技术
结晶轮是铝（铜）杆连铸连轧生产线中的关键设备，一般采用导热性能好的金属材质（如铜或者铜合金）制成，其外周壁带有绕环周设置的铸槽。在生产线工作过程中，钢带轮牵引钢带与结晶轮的铸槽相贴合形成型腔，熔融的金属液由一侧的浇铸口进入型腔后，在型腔内经过冷却、结晶和凝固成型的过程，并随着结晶轮的转动而从拉坯口拉出。
冷却过程对连铸过程结晶轮生产的出口质量至关重要。一般现有的结晶轮采用多面（四面）冷却的形式对结晶轮进行强制冷却。这样容易在因为内、外面冷却不一致而导致在铸坯最后凝固的液穴处因补缩不足形成沿液穴中心水平分布的集中缩孔，降低产品生产质量。
CN103212680A中公开了一种对结晶轮的两侧壁壁温进行调节的方式，具体是通过在结晶轮的两侧壁设置喷嘴并通过点火加热的方法提升侧壁壁温，其目的在于解决因冷却强度不一致而导致的坯体裂纹和夹层等缺陷问题。而在CN204262305U则是采用在结晶轮的本体内部设置液腔，并通过电阻丝进行加热的方案来克服侧壁冷却强度不一致的问题。
上述两种解决方案中均存在着独立的加热设备，在需要冷却的同时而在另一处进行加热，提高了生产成本和单位产品的能耗。另外CN204262305U对结晶轮的制造工艺提出了更高的要求，特别是在现有的以铜或铜合金制作结晶轮材质的前提下，其存在的液腔也使得结晶轮在周期性承受高温和低温的工况下其耐用性降低。
另外，由于结晶轮运转中需要在内周壁喷淋液体进行冷却，而传统的是通过2个转盘之间通过穿两透转盘的螺栓进行结晶轮在转盘的拉紧和径向定位的方式进行装配。特别是在转轮较大时，为了保证结晶轮与转盘间装配的可靠，需要采用直径较大且个数较多的螺栓进行2个转盘和结晶轮的拉紧。这样的设计使得螺栓造成过多喷淋面积的占用，降低了冷却的效率。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、可靠，并且装配方便的结晶轮，旨在通过其本身的结构设计来避免铸槽内、外面冷却不一致而导致的坯体裂纹和夹层等问题，提高产品质量，同时本发明的设计目的还在于利用该结晶轮的设计，实现一种新的结晶轮的整体装配结构，以避免传统设计中螺栓对喷淋面积的占用，以提高冷却效率。
本发明采用的技术方案如下：
一种结晶轮装配结构，包括轮体和设置于轮体外周壁的铸槽；所述铸槽的内侧壁和轮体的外侧壁之间的轮体内嵌设有金属填充件，金属填充件与轮体的接触面紧密相贴合，金属填充件材质的传热系数小于轮体材质的传热系数，且金属填充件伸出于轮体的内周壁；所述轮体设置于2个转盘之间，所述转盘外缘的内侧设置有与轮体内周壁和金属填充件内周壁适配的台阶面，所述金属填充件与转盘间相焊接而将轮体、金属填充件和转盘装配成整体结构。
进一步的，所述金属填充件采用铁或钢材质制成。
进一步的，所述转盘采用铁或钢材质制成。
进一步的，所述轮体采用铜或者铜合金材质制成。
进一步的，所述金属填充件的截面呈楔型结构，且较小的一端朝内嵌设于轮体内。
进一步的，所述金属填充件沿轮体的圆周设置。
进一步的，所述金属填充件在轮体的整个圆周上由至少两个填充环段构成。
进一步的，所述填充环段间接缝处填充有环段卡块。
进一步的，所述轮体的内周壁上设置有用于加强热传递的凸齿A。
进一步的，所述轮体的侧壁上设置有用于加强热传递的凸齿B。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、所述结晶轮采用在铸槽的内侧壁和轮体的外侧壁之间的轮体内嵌设有金属填充件，且金属填充件材质的传热系数小于轮体材质的传热系数的方式，有效的优化了铸槽两侧的传热，能够在一定程度上降低和避免铸槽内、外侧冷却不一致而导致的坯体裂纹和夹层等问题，能有效的提高产品质量，特别是在结晶轮连续运转中，还起到改善整个结晶轮传热过程的作用；
2、在本发明的结晶轮装配结构中，所述金属填充件与转盘间相焊接而将轮体、金属填充件和转盘装配成整体结构，相比于传统的螺栓连接，由于螺栓连接取消使得整个内环具有更大的喷淋面积，有效的提高了结晶轮的冷却效率；
3、所述金属填充件填充于铸槽的内侧壁和轮体的外侧壁之间的轮体内，还有助于提高整个轮体的机械强度，利于结晶轮在周期性冷热交替过程中保证本身结构稳定性；
4、所述金属填充件的截面呈楔型结构，以较小的一端朝内嵌设于轮体内的设置方式，有利于弥补在运转过程中由于两种材质所具有的不同热膨胀系数所带来的物理形变，提高整个结晶轮结构的稳定性和传热的稳定性；
5、所述金属填充件在轮体的整个圆周上由至少两个填充环段构成使得金属填充件的装配方便快捷，另外在两环段间接缝处填充有环段卡块能够为环形金属填充件在受热过程带来形变进行补偿。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明结晶轮装配结构的截面结构示意图；
图2是本发明图1中A-A方向整个结晶轮装配结构环周的结构示意图。
图中标记：1-轮体、11-侧壁、12-凸齿A、13-凸齿B、2-铸槽、21-内侧壁、3-金属填充件、31-填充环段、32-环段卡块、4-转盘。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例
本发明的结晶轮装配结构，其结构如图1所示，包括轮体1和设置于轮体1外周壁的铸槽2；所述铸槽2的内侧壁21和轮体1的外侧壁11之间的轮体1内嵌设有金属填充件3，金属填充件3与轮体1的接触面紧密相贴合，金属填充件3材质的传热系数小于轮体1材质的传热系数，且金属填充件3伸出于轮体1的内周壁；所述轮体1设置于2个转盘4之间，所述转盘4外缘的内侧设置有与轮体1内周壁和金属填充件3内周壁适配的台阶面，所述金属填充件3与转盘4间相焊接而将轮体1、金属填充件3和转盘4装配成整体结构。
在其中具体实施方式中，所述轮体1采用铜制成，或者采用铜合金材质制成，具体如铬锆铜合金或氧化铝弥散铜复合材料，所述金属填充件3采用铁或钢材质制成，所述转盘4采用铁或钢材质制成。金属填充件3的传热系数较低，这样既保证了轮体1整体的导热性能，又在一定程度上将铸槽2侧壁的传热得到控制，同时这样的设置也使得形成从底部或内侧沿铸槽2侧壁由下至上的一个热传递途径，能够有效的避免铸槽内、外侧冷却不一致而导致的坯体裂纹和夹层等问题。相比于现有的采用外加热源对侧壁进行加热的热补偿方式，有效的降低了产品的生产能耗。同时由于金属填充件3的填充作用，有助于提高整个铜材质轮体的机械强度，利于结晶轮在周期性冷热交替过程中保持本身结构稳定性。
同时在本发明中，所述金属填充件3与转盘4间相焊接而将轮体1、金属填充件3和转盘4装配成整体结构，如图1和图2所示。相比于传统的螺栓连接，由于螺栓连接取消使得整个轮体1内环具有更大的喷淋面积，有效的提高了结晶轮的冷却效率。
在另一具体实施方式中，轮体1的外径大于转盘4的外径，而使得部分轮体1突出于转盘4的外缘，使得能够通过轮体1的侧壁进行喷淋冷却。
在金属填充件3具体设计中，金属填充件3的截面可呈矩形结构镶嵌于轮体1内，为了保证金属填充件3的在轮体1中热传递功能的发挥，在一定程度上保证轮体1的导热性，并且实现轮体1在冷热交替过程中金属填充件3和轮体1结构配合的稳定，所述金属填充件3的截面呈楔型结构，且较小的一端朝内嵌设于轮体1内。
由于轮体1为圆环形结构，为了保证轮体1在环周传热性能的一致，所述金属填充件3是沿轮体1的圆周设置的。
为了解决金属填充件3在轮体1内的卡嵌安装问题，所述金属填充件3在轮体1的整个圆周上由至少两个填充环段31构成，使得能够实现金属填充件3的安装，并且使得金属填充件3具有形变补偿的能力。
另外，由于结晶轮在整个过程中具有型腔内的冷却、结晶和凝固成型过程，同时还具有结晶轮本身冷却的过程，因此在另一具体实施方式中金属填充件3在轮体1的整个圆周上由3个填充环段31构成，且三个环段的弧长相等，如图2所示，这样有利于在整个环周上对金属填充件3的形变补偿得到优化。
在另一实施方式中，进一步的填充环段31间接缝处填充有环段卡块32，一方面提高了环段31的安装便利性，使得环形的周长得到灵活的调整和控制，降低填充环段31加工的精确性。另外环段卡块32还有助于整个环体受热过程中形变补偿。所述环段卡块32可采用金属材质制成，较优的环段卡块32采用采用铜制成，或者采用铜合金材质制成，具体如铬锆铜合金或氧化铝弥散铜复合材料。
另外为加强轮体1的内周壁和侧壁的传热能力，轮体1的内周壁上设置有用于加强热传递的凸齿A12，轮体1的侧壁11上沿环周设置有用于加强热传递的凸齿B13，其结构如图1所示。
本发明提供了一种结构简单、可靠，并且装配方便的结晶轮和结晶轮装配结构，克服了现有的通过外加热源进行结晶轮侧壁加热的能源消耗缺点，通过其本身的结构设计来避免铸槽内、外面冷却不一致而导致的坯体裂纹和夹层等问题，能有效的提高产品质量；同时本发明还利用该结晶轮的设计，实现一种新的结晶轮的整体装配结构，以避免传统设计中螺栓对喷淋面积的占用，能提高冷却效率。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种结晶轮装配结构，其特征在于：包括轮体（1）和设置于轮体（1）外周壁的铸槽（2）；所述铸槽（2）的内侧壁（21）和轮体（1）的外侧壁（11）之间的轮体（1）内嵌设有金属填充件（3），金属填充件（3）与轮体（1）的接触面紧密相贴合，金属填充件（3）材质的传热系数小于轮体（1）材质的传热系数，且金属填充件（3）伸出于轮体（1）的内周壁；所述轮体（1）设置于2个转盘（4）之间，所述转盘（4）外缘的内侧设置有与轮体（1）内周壁和金属填充件（3）内周壁适配的台阶面，所述金属填充件（3）与转盘（4）间相焊接而将轮体（1）、金属填充件（3）和转盘（4）装配成整体结构。
2.如权利要求1所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述金属填充件（3）采用铁或钢材质制成。
3.如权利要求1所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述转盘（4）采用铁或钢材质制成。
4.如权利要求1所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述轮体（1）采用铜或者铜合金材质制成。
5.如权利要求1所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述金属填充件（3）的截面呈楔型结构，且较小的一端朝内嵌设于轮体（1）内。
6.如权利要求1所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述金属填充件（3）沿轮体（1）的圆周设置。
7.如权利要求6所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述金属填充件（3）在轮体（1）的整个圆周上由至少两个填充环段（31）构成。
8.如权利要求7所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述填充环段（31）间接缝处填充有环段卡块（32）。
9.如权利要求1所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述轮体（1）的内周壁上设置有用于加强热传递的凸齿A（12）。
10.如权利要求1所述的结晶轮装配结构，其特征在于：所述轮体（1）的侧壁（11）上设置有用于加强热传递的凸齿B（13）。
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