CN105973931B - 钢坯传热实验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸坯连铸领域，特别涉及一种钢坯传热实验台。它包括：用以加热钢坯的加热炉，加热炉前部设有钢轨轨道，钢轨轨道上设有可滑动的钢坯上料机构和变位冷却装置，加热炉的后部设有推钢机架，推钢机架上设有出料推板，以及推动出料推板移动的推动组件。该钢坯传热实验台作为一种模拟装置，在钢坯加热和冷却过程中来模拟钢坯传热特性，为连铸二冷段的设计与运行提供必要的实验数据，有助于提高铸坯质量。

Description

钢坯传热实验台

技术领域

本发明涉及铸坯连铸领域，特别涉及一种钢坯传热实验台。

背景技术

连铸过程中，影响铸坯和冷却水换热的因素非常多，在实际模拟计算中，把这些因素归结到一个换热效率值上，即换热系数(h)。连铸二冷区建模的过程，实际上就是确定换热系数的过程，即找出对流换热系数和影响它的有关物理量之间的内在联系，并得到具体的数学表达式。目前,综合换热系数值大都是按物理条件相似方法测算，测算结果不够准确，不利于提高钢坯质量。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种钢坯传热实验台，该实验台作为一种模拟装置，在钢坯加热和冷却过程中来模拟钢坯传热特性，为连铸二冷段的设计与运行提供必要的实验数据，有助于提高铸坯质量。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种钢坯传热实验台，包括：加热炉，加热炉前部设有钢轨轨道，钢轨轨道上设有可滑动的钢坯上料机构和变位冷却装置，加热炉的后部设有推钢机架，推钢机架上设有出料推板，以及推动出料推板移动的推动组件。

优选的，钢坯上料机构上包含上料机架，上料机架下部设有上料轴，其中一根上料轴上装有上料驱动电机，上料轴两端分别装有上料车轮，上料车轮置于钢轨轨道上。

优选的，上料机架上设有钢坯支撑滑轨，上料机架上与钢坯支撑滑轨平行的两侧还设有钢坯导向板。

优选的，上料机架上设有上料液压缸，上料液压缸两侧设有上料导向套，上料导向套固定在上料机架上，上料导向套内有导向杆，导向杆滑动设置在上料导向套内，导向杆前端连接一推钢板，上料液压缸的活塞前端与推钢板连接。

优选的，推动组件包含设置于推钢机架上的推钢齿条，与推钢齿条啮合的推钢齿轮，与推钢齿轮联结的推钢电机，推钢电机固定在推钢机架上，推钢齿条前端固定有推料杆，推料杆前端连接出料推板。

优选的，变位冷却装置包含钢坯变位平台系统，钢坯压下系统，冷却喷淋系统；钢坯变位平台系统包含变位冷却机架，变位冷却机架上设有变位平台，变位平台上设有钢坯支承钢轨，变位平台的下部设有变位驱动组件；钢坯压下系统包含设置于变位平台上部的平台框架，该平台框架通过压下驱动组件和压下导向组件连接一压下框架，压下框架上连接悬臂压下滚动轮；冷却喷淋系统包含夹持辊支承架，夹持辊支承架通过水平驱动组件和水平导向组件连接平台框架，夹持辊支承架上装有多个内通冷却水的钢坯夹持辊，夹持辊支承架上还设有多排喷水管，每排喷水管上装有多个喷嘴，夹持辊支承架两侧皆设有水平板，水平板与悬臂压下滚动轮对应设置。

优选的，变位驱动组件包含设置于变位平台下部的第一变位旋转轴和第二变位旋转轴，设置于变位冷却机架的上部两侧的轴承座，第一变位旋转轴和第二变位旋转轴分别设置于两个轴承座内；以及设置于变位平台下部一侧的变位半圆齿轮，通过二级减速齿轮联结变位半圆齿轮的变位驱动电机。

优选的，压下驱动组件包含设置于平台框架上部的压下液压缸，压下框架的上部与压下液压缸的活塞连接；压下导向组件包含设置于平台框架上部的压下导向套，以及设置于压下框架上部的压下导柱，压下导柱的上端置于压下导向套内。

优选的，水平驱动组件包括设置于平台框架一侧的水平液压缸，夹持辊支承架连接水平液压缸的活塞；水平导向组件包含设置于平台框架一侧的水平导向套，以及设置在夹持辊支承架上的水平导柱，水平导柱置于水平导向套内。

优选的，每一悬臂压下滚动轮下开设容纳孔槽，水平板伸入悬臂压下滚动轮的容纳孔槽内。

本发明的有益效果：

本实验平台采用实际生产工况，通过热电偶，采集铸坯内部温度变化值，然后通过反传热程序，利用温度测量值，反算出铸坯表面的综合换热系数，通过给出不同的喷雾系统的状态，获取不同的铸坯温度变化，这样就可以建立起喷雾系统与表面综合换热系数及铸坯温度的相互联系，为连铸二冷段的设计与运行提供必要的实验数据，有助于提高铸坯质量。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明图3中沿A-A方向的剖视图；

图5为本发明变位冷却装置的主视图；

图6为本发明变位冷却装置的左视图；

图7为本发明变位冷却装置的俯视图。

图中:钢坯上料机构1；耐热滑轨2；加热炉3；变位冷却装置4；变位冷却机架5；变位车轮6；行走驱动电机7；上料车轮8；钢坯支撑滑轨9；上料机架10；钢坯导向板11；上料液压缸12；上料导向套13；钢轨轨道14；推钢板15；导向杆16；推钢电机17；上料轴18；推钢齿条19；推钢齿轮20；推料杆21；出料推板22；推钢机架23；变位车轴24；上料驱动电机25；平台框架26；悬臂压下滚动轮27；压下导向套28；水平液压缸29；水平液压缸的活塞30；水平导柱31；变位驱动电机32；钢坯夹持辊33；喷水管34；压下液压缸35；压下液压缸的活塞36；压下框架37；钢坯支承钢轨38；变位平台39；变位半圆齿轮40；二级减速齿轮41；夹持辊进水口42；第一变位旋转轴43；轴承座44；冷却水收集箱45；夹持辊出水口46；夹持辊支承架47；喷嘴48；第二变位旋转轴49；钢坯挡板50；水平板51；压下导柱52；水平导向套53。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

请参见图1至图4；本发明实施例1提供的钢坯传热实验台，包括用以加热钢坯的加热炉3，加热炉3前部设有钢轨轨道14，钢轨轨道14上设有可滑动的钢坯上料机构1和变位冷却装置4,加热炉3后部设有推钢机架23，推钢机架23上设有出料推板22,以及推动出料推板22移动的推动组件。

本发明的工作原理是：

天车将连铸坯吊放在钢坯上料机构1上，钢坯上料机构1沿钢轨轨道14行驶，当钢坯对正加热炉3的炉门时，钢坯上料机构1停止。开启炉门后，钢坯上料机构1将钢坯推入加热炉3中，钢坯上料机构1行驶回原位置。当钢坯在加热炉3中加热到所要求的温度时，变位冷却装置4行驶到加热炉3的炉门位置。加热炉3炉门开启，推动组件启动，推动组件将出料推板22推动，出料推板22推动钢坯向加热炉3外运动，当加热的钢坯被推到变位冷却装置4上时，变位冷却装置4行驶到原位置。变位冷却装置4对钢坯进行喷水冷却，钢坯内置热电偶将钢坯温度场的变化通过计算机记录，从而获得传热过程中热物理量的变化，然后通过反传热程序，利用温度测量值，反算出铸坯表面的综合换热系数，通过给出不同的喷雾系统的状态，获取不同的铸坯温度变化，这样就可以建立起喷雾系统与表面综合换热系数及铸坯温度的相互联系，为连铸二冷段的设计与运行提供必要的实验数据，有助于提高铸坯质量。

实施例2

在实施例1的基础上,请参阅图1和图2、钢坯上料机构1上包含上料机架10，上料机架10下部设有上料轴18，上料轴18至少为两根，数量可以根据需要设定，其中一根上料轴18上装有上料驱动电机25，上料轴18两端分别装有上料车轮8，上料车轮8至少为4个，数量可以根据需要设定，上料车轮8设置于钢轨轨道14上。

启动钢坯上料机构1上的上料驱动电机25，上料驱动电机25驱动上料轴18旋转，带动四个上料车轮8转动，钢坯上料机构1沿钢轨轨道14行驶。钢坯上料机构1结构简单，安装方便，通过上料驱动电机25和上料车轮8，可方便移动整个钢坯上料机构1，省事省力。

实施3

在实施例2的基础上,如图3所示,上料机架10上设有上料液压缸12，上料液压缸12两侧设有上料导向套13，上料导向套13固定在上料机架10上，上料导向套13内有导向杆16，导向杆16滑动设置在上料导向套13内，导向杆16前端连接一推钢板15，上料液压缸12的活塞前端与推钢板15连接。

开启炉门后，上料液压缸12启动，上料液压缸12的活塞推动推钢板15向前运动，推钢板15推动钢坯向加热炉3内移动。同时，推钢板15带动上料液压缸12两侧与推钢板15连接的导向杆16在上料导向套13内滑动，推钢板15在导向杆16的导向作用下平稳将钢坯推入加热炉3中，上料液压缸12的活塞带动推钢板15退回原位置，钢坯上料机构1在上料驱动电机25驱动下，行驶回原位置。

本发明通过上料液压缸12、推钢板15，以及导向杆16相互配合实现钢坯的机械化上料，降低了劳动强度，节约了成本，提高了效率，可连续上料。

实施例4

在实施例3的基础上,如图1和图3所示，上料机架10上设有钢坯支撑滑轨9，上料机架10上与钢坯支撑滑轨9平行的两侧设有钢坯导向板11。

开启炉门后，上料液压缸12启动，上料液压缸12的活塞推动推钢板15向前运动，推钢板15推动钢坯沿钢坯支撑滑轨9向加热炉3内移动,在钢坯沿着钢坯支撑滑轨9移动的过程中,钢坯支撑导轨9两侧的钢坯导向板11对钢坯起到导向作用,防止其倾斜。

实施例5

在实施例1的基础上，请参阅图3和4，所述推动组件包含设置于推钢机架23上的推钢齿条19，推钢齿条19上装有推钢齿轮20，推钢齿轮20联接一推钢电机17，推钢电机17固定在推钢机架23上，推钢齿条19前端固定有推料杆21，推料杆21前端设有出料推板22。

加热炉3炉门开启，加热炉内设有耐热滑轨2，推钢电机17启动，驱动推钢齿轮20旋转，推钢齿轮20驱动推钢齿条19水平向加热炉3的方向移动，推钢齿条19带动推料杆21向前运动，推料杆21前端出料推板22推动钢坯向沿着耐热滑轨2向加热炉3外运动。

本发明的推动组件结构简单、紧凑、合理，能够高效地，快速地推动钢坯，保证生产顺利进行。

实施例6

在实施例1的基础上，请参阅图1，图5至图7，所述变位冷却装置4包含钢坯变位平台系统，钢坯压下系统，冷却喷淋系统。

钢坯变位平台系统包含变位冷却机架5，变位冷却机架5上设有变位平台39，变位平台39上设有钢坯支承钢轨38，变位平台39的下部设有变位驱动组件。

钢坯压下系统包含设置于变位平台39上部的平台框架26，该平台框架26通过压下驱动组件和压下导向组件连接一压下框架37，压下框架37上连接悬臂压下滚动轮27。

冷却喷淋系统包含夹持辊支承架47，夹持辊支承架47通过水平驱动组件和水平导向组件连接平台框架26，夹持辊支承架47上装有多个内通冷却水的钢坯夹持辊33，夹持辊支承架47上还设有多排喷水管34，每排喷水管34上装有多个喷嘴48，夹持辊支承架47两侧皆设有水平板51，水平板51与悬臂压下滚动轮27对应设置。

当钢坯在加热炉3中加热到所要求的温度时，变位冷却装置4行驶到加热炉3炉门位置。加热炉3炉门开启，推钢机将加热的钢坯推到钢坯支承钢轨38上时，使变位冷却装置4行驶到原位置。钢坯夹持辊33冷却水开启，钢坯压下系统开始动作，压下驱动组件推动压下框架37向下运动，同时带动压下导向组件运动，压下导向组件导向可使压下平稳。随着压下驱动组件推动压下框架37向下运动，压下框架37两侧立板上固定的悬臂压下滚动轮27压在夹持辊支承架47两侧的水平板51上，夹持辊支承架47向下运动，带动钢坯夹持辊33向下运动，钢坯夹持辊33压向钢坯，钢坯夹持辊33将钢坯压紧在钢坯支承钢轨38上。变位冷却机架5上的变位平台39转动，可模拟连铸过程中二段到矫直段任意位置。变位平台39完成位置变换后，水平驱动组件推动夹持辊支承架47水平运动，同时带动水平导向组件运动，水平导向组件导向可使夹持辊支承架47平稳运行，夹持辊支承架47在水平驱动组件的驱动下进行往复运动，带动喷水管34往复运动，钢坯夹持辊33在钢坯上滚动，同时对钢坯施压。夹持辊支承架47上的喷水管34通水，喷嘴48对钢坯喷水冷却，夹持辊支承架47的往复运动可模拟拉坯速度。在连铸的过程中，钢坯内置热电偶将钢坯温度场的变化通过计算机记录，从而获得传热过程中热物理量的变化。然后通过反传热程序，利用温度测量值，反算出铸坯表面的综合换热系数，通过给出不同的喷雾系统的状态，获取不同的铸坯温度变化，这样就可以建立起喷雾系统与表面综合换热系数及铸坯温度的相互联系，为连铸二冷段的设计与运行提供必要的实验数据，有助于提高铸坯质量。

实施例7

在实施例6的基础上，如图2所示，变位冷却机架5的下部设有二根变位车轴24，二根变位车轴24上设有四个变位车轮6，四个变位车轮6设置于钢轨轨道14上，其中一根变位车轴24联结行走驱动电机7，行走驱动电机7可驱动变位冷却装置4在钢轨轨道14上行走。

本发明的变位冷却机架5为可行走机架，通过增加行走驱动电机7为变位冷却机架5提供行走的动力，通过增加变位车轮6、变位车轴24将行走驱动电机7的动力传递给变位平台39。

实施例8

在实施6的基础上，请参阅图6，所述变位驱动组件包含第一变位旋转轴43和第二变位旋转轴49；设置于变位冷却机架5的上部两侧的轴承座44，第一变位旋转轴43和第二变位旋转轴49分别设置于变位冷却机架5的两个轴承座44内；以及设置于变位平台39的下部一侧的一变位半圆齿轮40，通过二级减速齿轮41联接变位半圆齿轮40的变位驱动电机32。

本发明的变位驱动电机32驱动二级减速齿轮41使变位半圆齿轮40旋转，带动变位平台39转动，变位平台39可转动0至90度。变位平台39下部的变位驱动组件传动效率高、结构简单、安全可靠。

实施例9

在实施例6的基础上，请参阅图5和图6，压下驱动组件包含设置于平台框架26上部的压下液压缸35，压下框架37的上部与压下液压缸的活塞36连接；压下导向组件包含设置于平台框架26上部的压下导向套28，以及设置于压下框架37上部的压下导柱52，压下导柱52的上端置于压下导向套28内。

本发明的压下液压缸35启动时，钢坯压下系统开始动作，压下液压缸的活塞36推动压下框架37向下运动，同时带动四个压下导柱52在压下导向套28内运动，压下导向套28的导向可使压下框架37平稳下移，随着压下液压缸的活塞36推动压下框架37向下运动，压下框架37两侧立板上固定的悬臂压下滚动轮27压在夹持辊支承架47两侧的水平板51上，夹持辊支承架47向下运动，带动钢坯夹持辊33向下运动，钢坯夹持辊33压向钢坯，钢坯夹持辊33将钢坯压紧在钢坯支承钢轨38上。

实施例10

在实施例6的基础上，请参阅图5和图7，水平驱动组件包括设置于平台框架26一侧的水平液压缸29，夹持辊支承架47连接水平液压缸的活塞30；水平导向组件包含设置于平台框架26一侧的水平导向套53，以及设置在夹持辊支承架47上的水平导柱31，水平导柱31置于水平导向套53内。

本发明的变位平台39完成位置变换后，水平液压缸4启动，水平液压缸的活塞30推动夹持辊支承架47水平运动，同时带动水平导柱31在水平导向套53内运动，水平导向套53的导向可使夹持辊支承架47平稳运行，夹持辊支承架47在水平液压缸的活塞30的驱动下进行往复运动，带动喷水管34往复运动，钢坯夹持辊33在钢坯上滚动，同时对钢坯施压。

实施例11

在实施例6的基础上，如图5和6所示，每一悬臂压下滚动轮27下开设容纳孔槽，水平板51伸入悬臂压下滚动轮27的容纳孔槽内。

本发明通过在悬臂压下滚动轮27下开设容纳孔槽，将压下框架37和夹持辊支承架47连接起来。将容纳孔槽设置成长方形，长方形的容纳孔槽不仅容易加工，而且整齐规则，使水平板51和容纳孔槽的位置容易对应起来，保证水平板51准确且快速地安装于容纳孔槽。

实施例12

在实施例6的基础上，如图6所示，变位平台39上还设有冷却水收集箱45，用以贮存冷却水。钢坯夹持辊33的两端分别设有夹持辊进水口42和夹持辊出水口46，夹持辊进水口42可连通冷却水收集箱45，使得钢坯夹持辊33内的冷却水供应充足。

实施例13

在实施例6的基础上，如图2所示，钢坯支承钢轨38端部设有钢坯挡板50，用于阻挡钢坯滑出钢坯支承钢轨38。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钢坯传热实验台，其特征在于，包括：用以加热钢坯的加热炉（3），加热炉（3）前部设有钢轨轨道（14），钢轨轨道（14）上设有可滑动的钢坯上料机构（1）和变位冷却装置（4），加热炉（3）的后部设有推钢机架（23），推钢机架（23）上设有出料推板（22），以及推动出料推板（22）移动的推动组件；钢坯上料机构（1）上包含上料机架（10），上料机架（10）下部设有上料轴（18），其中一根上料轴（18）上装有上料驱动电机（25），上料轴（18）两端分别装有上料车轮（8），上料车轮（8）置于钢轨轨道（14）上；变位冷却装置（4）包含钢坯变位平台系统，钢坯压下系统，冷却喷淋系统；钢坯变位平台系统包含变位冷却机架（5），变位冷却机架（5）上设有变位平台（39），变位平台（39）上设有钢坯支承钢轨（38），变位平台（39）的下部设有变位驱动组件；钢坯压下系统包含设置于变位平台（39）上部的平台框架（26），该平台框架（26）通过压下驱动组件和压下导向组件连接一压下框架（37），压下框架（37）上连接悬臂压下滚动轮（27）；冷却喷淋系统包含夹持辊支承架（47），夹持辊支承架（47）通过水平驱动组件和水平导向组件连接平台框架（26），夹持辊支承架（47）上装有多个内通冷却水的钢坯夹持辊（33），夹持辊支承架（47）上还设有多排喷水管（34），每排喷水管（34）上装有多个喷嘴（48），夹持辊支承架（47）两侧皆设有水平板（51），水平板（51）与悬臂压下滚动轮（27）对应设置。

2.根据权利要求1所述的钢坯传热实验台，其特征在于，上料机架（10）上设有上料液压缸（12），上料液压缸（12）两侧设有上料导向套（13），上料导向套（13）固定在上料机架（10）上，上料导向套（13）内有导向杆（16），导向杆（16）滑动设置在上料导向套（13）内，导向杆（16）前端连接一推钢板（15），上料液压缸（12）的活塞前端与推钢板（15）连接。

3.根据权利要求2所述的钢坯传热实验台，其特征在于，上料机架（10）上设有钢坯支撑滑轨（9），上料机架（10）上与钢坯支撑滑轨（9）平行的两侧还设有钢坯导向板（11）。

4.根据权利要求1所述的钢坯传热实验台，其特征在于，推动组件包含设置于推钢机架（23）上的推钢齿条（19），与推钢齿条（19）啮合的推钢齿轮（20），与推钢齿轮（20）联结的推钢电机（17），推钢电机（17）固定在推钢机架（23）上，推钢齿条（19）前端固定有推料杆（21），推料杆（21）前端连接出料推板（22）。

5.根据权利要求1所述的钢坯传热实验台，其特征在于，变位驱动组件包含设置于变位平台（39）下部的第一变位旋转轴（43）和第二变位旋转轴（49），设置于变位冷却机架（5）的上部两侧的轴承座（44），第一变位旋转轴（43）和第二变位旋转轴（49）分别设置于两个轴承座（44）内；以及设置于变位平台（39）下部一侧的变位半圆齿轮（40），通过二级减速齿轮（41）联结变位半圆齿轮（40）的变位驱动电机（32）。

6.根据权利要求1所述的钢坯传热实验台，其特征在于，压下驱动组件包含设置于平台框架（26）上部的压下液压缸（35），压下框架（37）的上部与压下液压缸（35）的活塞连接；压下导向组件包含设置于平台框架（26）上部的压下导向套（28），以及设置于压下框架（37）上部的压下导柱（52），压下导柱（52）的上端置于压下导向套（28）内。

7.根据权利要求1所述的钢坯传热实验台，其特征在于，水平驱动组件包括设置于平台框架（26）一侧的水平液压缸（29），夹持辊支承架（47）连接水平液压缸（29）的活塞；水平导向组件包含设置于平台框架（26）一侧的水平导向套（53），以及设置在夹持辊支承架（47）上的水平导柱（31），水平导柱（31）置于水平导向套（53）内。

8.根据权利要求1所述的钢坯传热实验台，其特征在于，每一悬臂压下滚动轮（27）下开设容纳孔槽，水平板（51）伸入悬臂压下滚动轮（27）的容纳孔槽内。