CN112222366A - 一种带框架的同步振动支撑辊装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种带框架的同步振动支撑辊装置，它包括与铸坯接触的振动支撑辊、贯穿振动支撑辊的支撑轴和振动源体，其中：还包括环绕铸坯和振动支撑辊设置的振动框架，该振动框架内侧有至少一对对称设置的振动支撑辊，振动框架内侧经振动支撑辊对铸坯进行振动；振动框架外侧或内侧有至少两个振动源体，所述振动源体由外力驱动，经振动框架和振动支撑辊将振动施加在铸坯的坯壳上。该装置可实现铸坯内、外弧和/或宽度方向的同步振动，使初生坯壳凝固前沿大量的树枝晶折断，使其成为中心凝固等轴晶的来源，亦可使凝固后期铸坯粗大的中心等轴晶均匀破碎，细化凝固组织，有效改善铸坯质量。

Description

一种带框架的同步振动支撑辊装置

技术领域

本发明涉及金属凝固和连续铸造领域，特别涉及一种带框架的同步振动支撑辊装置。

背景技术

电磁搅拌技术如结晶器电磁搅拌是在连铸结晶器的外侧放置电磁感应线圈或搅拌器，当电磁感应线圈或搅拌器通入一定频率的交变电流时，就会产生电磁场，该磁场穿透结晶器铜板和金属凝固壳并在液态金属中产生感生电流，液态金属相当于一载流体，该载流体又受磁场作用，便在载流体中产生电磁力，从而使液态金属产生强迫对流，流动的液态金属将冲刷凝固壳的前沿，并折断和破碎树枝晶，这些折断和破碎树枝晶将成为以后等轴晶生长的核心，从而达到了电磁搅拌器提高铸坯等轴晶率的目的。

电磁搅拌器的应用是提高铸坯内部质量的有效方法。但其在使用中也存在一定的缺点，一是电磁搅拌容易使铸坯产生“白亮带”或负偏析带，影响了铸坯性能的均匀性；二是电磁搅拌器穿透金属坯壳后的能量损失大，而且随着连铸坯坯壳的变厚，电磁场穿透金属壳所损失的能量也越大。因此电磁搅拌器对铸坯凝固末端位置的作用效果不如放置在结晶器的位置效果明显。

由此也就开发了凝固末端轻压下技术。它是通过机械变形的方法，将未完全凝固的铸坯心部压实，以改善铸坯的心部偏析。但由于铸坯的凝固末端压下受力很大，往往会造成压下裂纹的发生。

近年来，一些新的有效改善铸坯中心的偏析、疏松和缩孔等缺陷的方法出现。中国专利号CN1256203C和CN208116707U分别给出了采用振动的方式给凝固坯壳施加振动力，其目的一方面是要促进坯壳内部凝固前沿树枝晶的折断，增加铸坯的中心等轴晶率；另一方面，是要在凝固的末期改善铸坯中心的偏析、疏松和缩孔等缺陷。但是，上述专利或申请都只是提供了技术思路，并没有给出实现上述功能的设备结构方案。

发明内容

本发明的目的，是提出了一种带框架的同步振动支撑辊装置，振动源体的振动可带动整个振动框架产生周期性的往复振动，其均匀地施加到与辊体接触的铸坯整个断面坯壳上，使凝固壳沿厚度方向受力并随支撑辊一起产生振动。从而可以大量地将初生凝固坯壳前沿的树枝晶前端折断，并成为中心等轴晶的来源；也可以对凝固后期的铸坯进行处理，以破碎粗大的中心等轴晶，细化凝固组织。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种带框架的同步振动支撑辊装置，包括与铸坯9接触的振动支撑辊、贯穿振动支撑辊的支撑轴和振动源体8，其中，

该装置还包括环绕铸坯9和振动支撑辊设置的振动框架6，该振动框架6内侧有至少一对对称设置的振动支撑辊，振动框架6内侧经振动支撑辊对铸坯9进行振动；振动框架6外侧或内侧有至少两个振动源体8，所述振动源体8由外力驱动，经振动框架6和振动支撑辊将振动施加在铸坯9的坯壳上。

所述振动支承辊包括：

1)对称设置在铸坯9的内、外弧面上的内弧振动支撑辊1、外弧振动支撑辊2，和/或

2)对称设置在铸坯9的宽度两侧的第一纵向振动支撑辊21、第二纵向振动支撑辊26。

振动源体8数量为两个至多个，设置在铸坯9的内、外弧方向上，和/或设置在铸坯9的宽度两侧。

所述振动支承辊通过支撑轴直接固定在振动框架6上，振动支撑辊与铸坯9坯壳间隙为0mm～5mm。

所述振动支承辊通过支撑轴、轴承、轴承座固定在振动框架6上。

振动源体8的驱动外力选自气动驱动、液压驱动、电机驱动中的一种。

所述振动框架6外侧直接或经多个支撑用第一弹簧7与基体台架(或机架)连接，所述第一弹簧7设置在振动框架6外侧。

当振动框架6直接与基体台架连接时，振动框架6内侧有内外弧面的振动支撑辊和/或纵向振动支撑辊、第三弹簧28和振动源体8，各个振动支撑辊的轴端有链接板27，第三弹簧28和振动源体8设置在链接板27上；各个振动支撑辊的振动源体8为同步或独立控制。

该同步振动支撑辊装置适用于方坯、矩形坯、板坯以及其它形状的铸坯。

该装置放置在连铸机结晶器出口的下端，或者在二冷区内或铸坯的凝固末端。

振动支撑辊1的内部有水冷通道。

振动支撑辊1为一体辊或分节辊。

振动支撑辊1的振动幅度为5～10mm，振动频率为20Hz～40Hz。

当采用气动驱动时，气源的供气压力为5～15MPa。

振动支撑辊的工作面的宽度为铸坯9最大生产断面的50％以上。

振动支撑辊的直径D为80～500mm，或者与连铸机辊道支撑辊直径一致。

所述振动框架6为一体式或可拆卸式矩形结构，其进深为400～1500mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

该装置可实现铸坯内外弧方向的同步振动，使凝固后期铸坯粗大的中心等轴晶均匀破碎，细化凝固组织；亦可将初生坯壳凝固前沿大量的树枝晶折断，使其成为中心凝固等轴晶的来源，有效改善铸坯质量。

附图说明

图1为本发明的一种带框架的同步振动支撑辊装置的结构示意图；

图2为在铸坯两侧设置纵向的振动支撑辊的示意图；

图3为支撑轴2是固定式的结构示意图；

图4为振动源体8是采用压缩气体驱动的示意图；

图5为振动源体8是采用电机驱动的示意图；

图6为振动框架6是固定式的示意图；

图7为第一轴承3设置在支撑辊内部的示意图；

图8为振动源体8可以是两个的示意图；

图9为振动源体8可以是三个的示意图。

其中的附图标记为：

1 内弧振动支撑辊

2 外弧振动支撑辊

3 第一轴承

4 第一轴承座

5 支撑轴

6 振动框架

7 第一弹簧

8 振动源体

9 铸坯

10 振动源箱体

11 上进气孔

12 下进气孔

13 上出气孔

14 下出气口

15 振动锤体

16 振动箱体

17 电机

18 振动架

19 偏心摆轮

20 转轴

21 第一纵向振动支撑辊

22 第二轴承

23 第二轴承座

24 第二弹簧

25 纵向振动源体

26 第二纵向振动支撑辊

27 链接板

28 第三弹簧

L 铸坯宽度

D 振动支撑辊的直径

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

铸坯的内、外弧方向上设置振动支撑辊和振动源体

如图1所示，一种带框架的同步振动支撑辊装置，包括：内弧振动支撑辊1、外弧振动支撑辊2、第一轴承3、第一轴承座4、支撑轴5、振动框架6、第一弹簧7、振动源体8。

在使用时，有外力驱动的振动源体8，带动整个振动框架6进行振动，并通过振动支撑辊1、2将该振动施加到铸坯9的坯壳上。

该装置可实现铸坯内外弧方向的同步振动，使凝固后期铸坯粗大的中心等轴晶均匀破碎，细化凝固组织；亦可将初生坯壳凝固前沿大量的树枝晶折断，使其成为中心凝固等轴晶的来源，有效改善铸坯质量。

铸坯的内、外弧方向和宽度两侧均设置振动支撑辊和振动源体

参见图2，为进一步实现铸坯各方向的同步振动，振动支撑辊1也可同时设置在铸坯的内、外弧方向和宽度方向上，铸坯的宽度方向的左右两侧分别对称设置第一纵向振动支撑辊21和第二纵向振动支撑辊26，两个纵向振动支撑辊由第二轴承22和第二轴承座23支撑。同样，振动源体8也可以在铸坯的内、外弧方向和宽度方向同时设置振动源体，纵向振动源体25分别设置在宽度方向的两侧；振动框架6与宽度方向的基体台架之间有第二弹簧24。

支撑轴

贯穿振动支撑辊的支撑轴5可以是固定的，即取消第一轴承3，振动框架6直接与支撑轴5轴端链接，初始阶段预留振动支撑辊1与铸坯9的坯壳间隙为0mm～5mm，见图3。

振动源体

振动源体8可以采用气动、液压驱动，见图4，振动源体8有振动源箱体10，箱体内部为流体驱动的振动锤体15，箱体壁上开有上进气孔11、下进气孔12、上出气孔13和下出气口14；进气孔和出气孔位于箱体壁相对的两侧。

振动源体8也可以采用电机驱动，见图5，该结构的振动源体8有振动箱体16、电机17、振动架18、偏心摆轮19和转轴20，由电机17驱动转轴20和偏心摆轮19旋转，使振动架18和振动箱体16带动整个振动框架产生周期性的往复振动。

振动源体8可以是2个，也可以是多个，见图8、9。

振动框架

振动框架6可以是固定式的，即取消了振动框架6外侧的第一、第二弹簧，可以有内外弧面的振动支撑辊1、2和/或纵向振动支撑辊22，26，各个支撑辊的轴端增加链接板27，将第三弹簧28和振动源体8设置在链接板27上，即振动源体8设置在振动框架6的内部，各个振动支撑轴的振动源体8可以同步控制或独立控制；独立控制时，此结构的振动方式可实现对铸坯四个方向振动效果的单独控制，见图6。

振动支撑辊1的轴承3可以设置在支撑轴5轴端位置，见图1；也可以将轴承设置在振动支撑辊1的内部，见图7。

该同步振动支撑辊装置适用于方坯、矩形坯、板坯以及其它形状的铸坯。使用时，该支撑辊装置可以放置在连铸机结晶器出口的下端，也可以放置在二冷区内或铸坯的凝固末端。

振动支撑辊1可以是一体辊，也可以是分节辊。为了提高振动支撑辊辊体的使用寿命，可以在振动支撑辊1的内部设置水冷通道。

振动支撑辊1的工作面的宽度须大于铸坯最大生产断面的50％以上。振动支撑辊的直径D为80～500mm，也可以与连铸机辊道支撑辊直径保持一致。

振动支撑辊1的工作面与铸坯9的初始间隙为0～5mm，振动幅度保持在5～10mm，振动频率保持在20Hz～40Hz。振动源体8的气源供气压力为5～15MPa。

Claims (17)

1.一种带框架的同步振动支撑辊装置，包括与铸坯(9)接触的振动支撑辊、贯穿振动支撑辊的支撑轴和振动源体(8)，其特征在于：

该装置还包括环绕铸坯(9)和振动支撑辊设置的振动框架(6)，该振动框架(6)内侧有至少一对对称设置的振动支撑辊，振动框架(6)内侧经振动支撑辊对铸坯(9)进行振动；振动框架(6)外侧或内侧有至少两个振动源体(8)，所述振动源体(8)由外力驱动，经振动框架(6)和振动支撑辊将振动施加在铸坯(9)的坯壳上。

2.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：所述振动支承辊包括：

1)对称设置在铸坯(9)的内、外弧面上的内弧振动支撑辊(1)、外弧振动支撑辊(2)，和/或

2)对称设置在铸坯(9)的宽度两侧的第一纵向振动支撑辊(21)、第二纵向振动支撑辊(26)。

3.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：振动源体(8)数量为两个至多个，设置在铸坯(9)的内、外弧方向上，和/或设置在铸坯(9)的宽度两侧。

4.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：所述振动支承辊通过支撑轴直接固定在振动框架(6)上，振动支撑辊与铸坯(9)坯壳间隙为0mm～5mm。

5.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：所述振动支承辊通过支撑轴、轴承、轴承座固定在振动框架(6)上。

6.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：振动源体(8)的驱动外力选自气动驱动、液压驱动、电机驱动中的一种。

7.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：所述振动框架(6)外侧直接或经多个支撑用第一弹簧(7)与基体台架(或机架)连接，所述第一弹簧(7)设置在振动框架(6)外侧。

8.根据权利要求7所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：当振动框架(6)直接与基体台架连接时，振动框架(6)内侧有内外弧面的振动支撑辊和/或纵向振动支撑辊、第三弹簧(28)和振动源体(8)，各个振动支撑辊的轴端有链接板(27)，第三弹簧(28)和振动源体(8)设置在链接板(27)上；各个振动支撑辊的振动源体(8)为同步或独立控制。

9.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：该同步振动支撑辊装置适用于方坯、矩形坯、板坯以及其它形状的铸坯。

10.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：该装置放置在连铸机结晶器出口的下端，或者在二冷区内或铸坯的凝固末端。

11.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：振动支撑辊(1)的内部有水冷通道。

12.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：振动支撑辊(1)为一体辊或分节辊。

13.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：振动支撑辊(1)的振动幅度为5～10mm，振动频率为20Hz～40Hz。

14.根据权利要求5所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：当采用气动驱动时，气源的供气压力为5～15MPa。

15.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：振动支撑辊的工作面的宽度为铸坯(9)最大生产断面的50％以上。

16.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：振动支撑辊的直径D为80～500mm，或者与连铸机辊道支撑辊直径一致。

17.根据权利要求1所述的带框架的同步振动支撑辊装置，其特征在于：所述振动框架(6)为一体式或可拆卸式矩形结构，其进深为400～1500mm。

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