CN111889639A - 一种超长管材垂直连铸的生产线及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属管材加工技术领域，具体为一种超长管材垂直连铸的生产线及其使用方法，包括熔炼炉、注铁水口、钢件回收底座、结晶器、矫直器、拉伸丝杆、支撑件和平行支撑梁。本发明运用垂直连续铸造技术，通过拉伸丝杆一次性拉制出十多米长的管材，制造出“无焊缝超长高温镍基合金管材”，全面避开了焊缝腐蚀的陷阱，且获得了比离心铸造管材更优良的管材本体组织，在其优异的力学、物理、化学性能的前提下克服严苛的高温腐蚀环境，大大提高材料的抗高温蠕变性能。

Description

一种超长管材垂直连铸的生产线及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种管材垂直连铸的生产线及其使用方法，特别是涉及一种超长管材垂直连铸的生产线及其使用方法，属于金属管材加工技术领域。

背景技术

此前国内外所生产使用的高温合金管材，其制造过程无一例外地依赖离心铸管和焊接拼接方法，化工转化釜管和石油裂解管的长度都在十几米左右，而其直径在50—200mm之间，按照已有的制造技术，只能用离心铸造方法，先铸造出两米左右长度的管材，再焊接成十多米长的管材；

这种制造方法存在着重大隐患：

第一，离心铸造管材存在成分偏析缺陷。钢水在高速旋转的铸筒中凝固时，重质元素被摔向管材外壁，轻质元素聚集于内壁，在管材横截面上，各种合金元素分布不均，各种性能因而也不均匀；

第二，钢水中所裹挟的气体和渣滓，会形成气孔和夹渣，管壁中也避免不了出现缩松缺陷；

第三，最严重的是，拼接焊接所形成的4～5道环形焊缝及热影响区内，由于化学成分和微观组织与管材本体不同，形成了电化学电池和应力腐蚀源，对整体管材造成致命损伤，焊接过程中难以避免的氧化物嵌入焊缝组织内，造成了使用中的脆性裂纹源，有研究文献指出，高温镍基合金管材的破坏失效，绝大部分出现在焊缝和热影响区上；

因此，亟需对管材的垂直连铸进行改进，以解决上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超长管材垂直连铸的生产线及其使用方法，运用垂直连续铸造技术，通过拉伸丝杆一次性拉制出十多米长的管材，制造出“无焊缝超长高温镍基合金管材”，在其优异的力学、物理、化学性能的前提下克服严苛的高温腐蚀环境，大大提高材料的抗高温蠕变性能。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种超长管材垂直连铸的生产线，包括熔炼炉、注铁水口、钢件回收底座、结晶器、矫直器、拉伸丝杆、支撑件和平行支撑梁，其特征在于；

所述熔炼炉的一侧固定设置有支撑架，所述支撑架上转动设置有连接件；

所述注铁水口设置于所述熔炼炉的下方，且所述注铁水口有所述熔炼炉配合使用，所述注铁水口的下方固定连接有铁水槽，所述铁水槽的另一端有所述结晶器固定连接；

所述结晶器的内部固定设置有石墨管，所述结晶器的外侧面形成有水管槽，所述水管槽内部的上端固定设置有水管进水口，所述水管进水口的另一端固定设置有水管出水口；

所述矫直器固定设置在所述结晶器的上方，所述矫直器的两侧固定设置有支撑柱，所述矫直器的内部固定设置有矫直筒，所述矫直筒的内部固定设置有加热件；

所述拉伸丝杆的底部固定设置有夹持器，所述夹持器上固定设置有对称分布的夹持臂，所述夹持臂的内部固定设置有电磁铁，所述夹持臂上转动设置有紧固螺栓，所述紧固螺栓贯穿所述夹持臂；

所述拉伸丝杆的上端固定连接有支撑件，所述支撑件上固定设置有若干个均匀分布的悬挂支撑臂，所述悬挂支撑臂的另一端挂接在所述平行支撑梁上，所述支撑件的中部固定设置有丝杆套筒，所述拉伸丝杆贯穿所述丝杆套筒，所述支撑件上固定设置有第一电机和第二电机，所述第一电机的输出端上固定设置有与所述拉伸丝杆配合使用丝杆推动盘，所述第二电机的输出端上固定设置有支撑件推动盘，所述平行支撑梁的一侧面固定设置有与所述支撑件推动盘配合使用的推动齿纹；

所述钢件回收底座上通过电磁铁转动设置有支撑臂，所述钢件回收底座与所述支撑臂之间形成有钢件槽。

所述钢件回收底座上通过电磁铁转动设置有支撑臂，所述钢件回收底座与所述支撑臂之间形成有钢件槽。

优选的，所述连接件的一端与所述支撑架转动连接，所述连接件的另一端与熔炼炉转动连接。

优选的，所述结晶器一侧的底部开设有铁水回收孔，所述铁水回收孔上固定设置有密封盖。

优选的，所述电磁铁包括金属套筒和导线，所述导线的两端分别与外界电源的正负极电性连接。

优选的，所述钢件回收底座上固定设置有第二防护栏，所述支撑臂上固定设置有第一防护栏。

优选的，所述悬挂支撑臂的上部固定设置有限位支撑块。

优选的，所述钢件回收底座固定设置在所述矫直器的一侧，且所述平行支撑梁的一端延伸至所述钢件回收底座的上方。

一种超长管材垂直连铸的生产线的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：首先将铁制品放置在熔炼炉中利用高温将铁制品融化成铁水；

步骤二：将已经融化的铁水从熔炼炉中缓慢打入注铁水口中，然后通过铁水槽进入结晶器中，铁水在结晶器的作用下凝固；

步骤三：通过下滑夹持器，然后接通电磁铁内部的导线，然后在紧固夹持臂上的紧固螺栓，在拉伸丝杆的作用下将管材向上拉动，经过矫直器内部的加热件对管材进行矫直；

步骤四：拉伸丝杆在第一电机的带动下向上缓慢提起，拉伸到一定的高度时，通过支撑件推动盘与推动齿纹的相互作用下推动管材并放置在钢件槽上即可；

步骤五：结束后旋转支撑臂将管材取走即可。

本发明至少具备以下有益效果：

1、运用垂直连续铸造技术，通过拉伸丝杆一次性拉制出十多米长的管材，制造出“无焊缝超长高温镍基合金管材”，全面避开了焊缝腐蚀的陷阱，且获得了比离心铸造管材更优良的管材本体组织，在其优异的力学、物理、化学性能的前提下克服严苛的高温腐蚀环境，大大提高材料的抗高温蠕变性能。

2、循环流动的的冷水使温度梯度过渡小，管材制品在此区间温度差异小，热交换过程均匀，有利于缩短液穴的延伸长度，减少及避免铸锭内部的缩孔、缩松、裂纹产生，管材的结晶质量高。

3、矫直器的内部固定设置有矫直筒，矫直筒的内部固定设置有加热件，在加热件的内部可以对管材在此加热，在管材发生弯曲时可以有效地进行矫直，提升管材的品质，提升装置的实用性。

4、通过夹持臂上转动设置有紧固螺栓，和电磁铁的相互作用下，提升管材拉伸的稳定性和安全性，提升生产的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的矫直器立体图；

图3为本发明的夹持器立体图；

图4为本发明的结晶器立体图；

图5为本发明的夹持剖视图；

图6为本发明的第一电机传动图；

图7为本发明的第二电机传动图。

图中，1-熔炼炉，101-支撑架，102-连接件，2-注铁水口，201-铁水槽，3-钢件回收底座，301-支撑臂，302-第一防护栏，303-第二防护栏，304-钢件槽，4-结晶器，401-铁水回收孔，402-石墨管，403-水管槽，41-水管进水口，42-水管出水口，5-矫直器，501-支撑柱，502-加热件，51-矫直筒，7-夹持器，701-紧固螺栓，71-夹持臂，9-拉伸丝杆，10-支撑件，11-丝杆套筒，110-悬挂支撑臂，111-限位支撑块，12-平行支撑梁，120-推动齿纹，13-电磁铁，130-金属套筒，131-导线，14-第一电机，140-丝杆推动盘，15-第二电机，150-支撑件推动盘。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-图7所示，本实施例提供的超长管材垂直连铸的生产线及其使用方法，包括熔炼炉1、注铁水口2、钢件回收底座3、结晶器4、矫直器5、拉伸丝杆9、支撑件10和平行支撑梁12，其特征在于；

熔炼炉1的一侧固定设置有支撑架101，支撑架101上转动设置有连接件102，连接件102的一端与支撑架101转动连接，连接件102的另一端与熔炼炉1转动连接，在将铁水融化成铁水后，可以直接将熔炼炉1倾斜然后将铁水注入到注铁水口2中，结构简单，使用方便，防止在转移熔炼炉1的过程中引发安全事故，提升装置的安全性和使用的效率；

注铁水口2设置于熔炼炉1的下方，且注铁水口2有熔炼炉1配合使用，注铁水口2的下方固定连接有铁水槽201，铁水槽201的另一端有结晶器4固定连接，结构简单，使用方便，避免直接与铁水接触，提升装置的安全性和实用性；

结晶器4的内部固定设置有石墨管402，结晶器4的外侧面形成有水管槽403，水管槽403内部的上端固定设置有水管进水口41，水管进水口41的另一端固定设置有水管出水口42，循环流动的的冷水使温度梯度过渡小，管材制品在此区间温度差异小，热交换过程均匀，有利于缩短液穴的延伸长度，减少及避免铸锭内部的缩孔、缩松、裂纹产生，管材的结晶质量高；

矫直器5固定设置在结晶器4的上方，矫直器5的两侧固定设置有支撑柱501，矫直器5的内部固定设置有矫直筒51，矫直筒51的内部固定设置有加热件502，在加热件502的内部可以对管材在此加热，在管材发生弯曲时可以有效地进行矫直，提升管材的品质，提升装置的实用性；

拉伸丝杆9的底部固定设置有夹持器7，夹持器7上固定设置有对称分布的夹持臂71，夹持臂71的内部固定设置有电磁铁13，电磁铁13包括金属套筒130和导线131，导线131的两端分别与外界电源的正负极电性连接，夹持臂71上转动设置有紧固螺栓701，紧固螺栓701贯穿夹持臂71，传统的方法是利用滚轮向上滚动，使得管材向上拖动，进而起到拉伸的作用，但是由于管材在没有完全冷却的情况下，在滚轮的挤压下容易将管材加压变形，因此会降低管材的品质，同时由于管材的重力较大，在滚轮的作用下有可能会造成挤压不平衡，导致管材脱落的情况，因此会造成安全事故，同时降低生产的效率，通过夹持臂71上转动设置有紧固螺栓701，和电磁铁13的相互作用下，提升管材拉伸的稳定性和安全性；

拉伸丝杆9的上端固定连接有支撑件10，支撑件10上固定设置有若干个均匀分布的悬挂支撑臂110，悬挂支撑臂110的另一端挂接在平行支撑梁12上，支撑件10的中部固定设置有丝杆套筒11，拉伸丝杆9贯穿丝杆套筒11，支撑件10上固定设置有第一电机14和第二电机15，第一电机14的输出端上固定设置有与拉伸丝杆9配合使用丝杆推动盘140，通过第一电机14将管材向上拉伸，通过第二电机15将管材向一侧转运，提高生产的效率，第二电机15的输出端上固定设置有支撑件推动盘150，平行支撑梁12的一侧面固定设置有与支撑件推动盘150配合使用的推动齿纹120，提高传动的稳定性；

钢件回收底座3上通过电磁铁13转动设置有支撑臂301，钢件回收底座3与支撑臂301之间形成有钢件槽304，方便后期回收管材，提升工作的效率。

在本实施例中，如图1所示，结晶器4一侧的底部开设有铁水回收孔401，铁水回收孔401上固定设置有密封盖，便于及时回收多余的铁水，防止铁水凝固，无法取出，造成堵塞，影响生产的效率。

在本实施例中，如图1和图4所示，钢件回收底座3上固定设置有第二防护栏303，支撑臂301上固定设置有第一防护栏302，防止放置在钢件槽403内的管材发生倾斜侧翻，威胁人员和设备的安全。

在本实施例中，如图1所示，悬挂支撑臂110的上部固定设置有限位支撑块111，提升悬挂支撑臂110的稳定性。

在本实施例中，如图1所示，钢件回收底座3固定设置在矫直器5的一侧，且平行支撑梁12的一端延伸至钢件回收底座3的上方，流水线作业，方便快捷，无需浪费人力，提升生产的效率。

如图1-图7所示，本实施例提供的一种超长管材垂直连铸的生产线及其使用方法，包括如下步骤：

步骤一：首先将铁制品放置在熔炼炉1中利用高温将铁制品融化成铁水；

步骤二：将已经融化的铁水从熔炼炉1中缓慢打入注铁水口2中，然后通过铁水槽201进入结晶器4中，铁水在结晶器4凝的作用下凝固；

步骤三：通过下滑夹持器7，然后接通电磁铁13内部的导线，然后在紧固夹持臂71上的紧固螺栓701，在拉伸丝杆9的作用下将管材向上拉动，经过矫直器5内部的加热件502对管材进行矫直；

步骤四：拉伸丝杆9在第一电机14的带动下向上缓慢提起，拉伸到一定的高度时，通过支撑件推动盘150与推动齿纹120的相互作用下推动管材并放置在钢件槽304上即可；

步骤五：结束后旋转支撑臂301将管材取走即可。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超长管材垂直连铸的生产线，包括熔炼炉（1）、注铁水口（2）、钢件回收底座（3）、结晶器（4）、矫直器（5）、拉伸丝杆（9）、支撑件（10）和平行支撑梁（12），其特征在于；

所述熔炼炉（1）的一侧固定设置有支撑架（101），所述支撑架（101）上转动设置有连接件（102）；

所述注铁水口（2）设置于所述熔炼炉（1）的下方，且所述注铁水口（2）有所述熔炼炉（1）配合使用，所述注铁水口（2）的下方固定连接有铁水槽（201），所述铁水槽（201）的另一端有所述结晶器（4）固定连接；

所述结晶器（4）的内部固定设置有石墨管（402），所述结晶器（4）的外侧面形成有水管槽（403），所述水管槽（403）内部的上端固定设置有水管进水口（41），所述水管进水口（41）的另一端固定设置有水管出水口（42）；

所述矫直器（5）固定设置在所述结晶器（4）的上方，所述矫直器（5）的两侧固定设置有支撑柱（501），所述矫直器（5）的内部固定设置有矫直筒（51），所述矫直筒（51）的内部固定设置有加热件（502）；

所述拉伸丝杆（9）的底部固定设置有夹持器（7），所述夹持器（7）上固定设置有对称分布的夹持臂（71），所述夹持臂（71）的内部固定设置有电磁铁（13），所述夹持臂（71）上转动设置有紧固螺栓（701），所述紧固螺栓（701）贯穿所述夹持臂（71）；

所述拉伸丝杆（9）的上端固定连接有支撑件（10），所述支撑件（10）上固定设置有若干个均匀分布的悬挂支撑臂（110），所述悬挂支撑臂（110）的另一端挂接在所述平行支撑梁（12）上，所述支撑件（10）的中部固定设置有丝杆套筒（11），所述拉伸丝杆（9）贯穿所述丝杆套筒（11），所述支撑件（10）上固定设置有第一电机（14）和第二电机（15），所述第一电机（14）的输出端上固定设置有与所述拉伸丝杆（9）配合使用丝杆推动盘（140），所述第二电机（15）的输出端上固定设置有支撑件推动盘（150），所述平行支撑梁（12）的一侧面固定设置有与所述支撑件推动盘（150）配合使用的推动齿纹（120）；

所述钢件回收底座（3）上通过电磁铁（13）转动设置有支撑臂（301），所述钢件回收底座（3）与所述支撑臂（301）之间形成有钢件槽（304）。

2.根据权利要求1所述的一种超长管材垂直连铸的生产线，其特征在于：所述连接件（102）的一端与所述支撑架（101）转动连接，所述连接件（102）的另一端与熔炼炉（1）转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种超长管材垂直连铸的生产线，其特征在于：所述结晶器（4）一侧的底部开设有铁水回收孔（401），所述铁水回收孔（401）上固定设置有密封盖。

4.根据权利要求1所述的一种超长管材垂直连铸的生产线，其特征在于：所述电磁铁（13）包括金属套筒（130）和导线（131），所述导线（131）的两端分别与外界电源的正负极电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种超长管材垂直连铸的生产线，其特征在于：所述钢件回收底座（3）上固定设置有第二防护栏（303），所述支撑臂（301）上固定设置有第一防护栏（302）。

6.根据权利要求1所述的一种超长管材垂直连铸的生产线，其特征在于：所述悬挂支撑臂（110）的上部固定设置有限位支撑块（111）。

7.根据权利要求1所述的一种超长管材垂直连铸的生产线，其特征在于：所述钢件回收底座（3）固定设置在所述矫直器（5）的一侧，且所述平行支撑梁（12）的一端延伸至所述钢件回收底座（3）的上方。

8.一种超长管材垂直连铸的生产线的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：首先将铁制品放置在熔炼炉中利用高温将铁制品融化成铁水；

步骤二：将已经融化的铁水从熔炼炉中缓慢打入注铁水口中，然后通过铁水槽进入结晶器中，铁水在结晶器的作用下凝固；

步骤三：通过下滑夹持器，然后接通电磁铁内部的导线，然后在紧固夹持臂上的紧固螺栓，在拉伸丝杆的作用下将管材向上拉动，经过矫直器内部的加热件对管材进行矫直；

步骤四：拉伸丝杆在第一电机的带动下向上缓慢提起，拉伸到一定的高度时，通过支撑件推动盘与推动齿纹的相互作用下推动管材并放置在钢件槽上即可；

步骤五：结束后旋转支撑臂将管材取走即可。

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