CN114472833B - 一种用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，包括坩埚炉体组件、连铸机组、转动框架和托滚驱动机构，所述坩埚炉体组件包括坩埚熔腔、结晶器和电加热组件，所述坩埚熔腔为水平放置的柱形，用于盛装金属液，所述结晶器偏心设置在坩埚熔腔的一端并与其内部连通，所述坩埚熔腔的中心轴线和结晶器的中心轴线均与水平线平行，所述电加热组件用于加热坩埚熔腔；所述坩埚炉体组件和连铸机组安装在所述转动框架中，所述转动框架在所述托滚驱动机构的承托和驱动下可以绕水平轴线倾转，从而驱动所述坩埚熔腔绕其自身中心轴线旋转以改变坩埚熔腔内金属液面到结晶器之间的高度，无需金属液熔池中设置浮体，就可实现对金属液位的自动调节和控制。

Description

一种用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置

技术领域

本发明涉及水平连铸技术领域，具体涉及一种用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置。

背景技术

热型连铸是一种将定向凝固和连续铸造结合起来的金属材料成形新技术。与铸型(结晶器)连通的金属液熔池的自由表面到铸型(结晶器)出口的垂直距离，即金属液位，是保证热型连铸过程顺利进行的重要参数，对其进行及时、准确的调节和控制，是避免拉漏事故，防止夹渣和枝晶间缩松缺陷，提高铸坯表面质量的技术关键之一。

现有的水平式热型连铸技术中，采用金属液熔池中设置浮体的装置，通过浮体升降来调节控制金属液位。这种装置的缺点是，浮体沉浸在高温金属液中，一方面增大了散热损失，提高了能耗；另一方面减小了金属液熔池自由表面积，不便于渣金冶炼操作；再者，熔池中低于铸型(结晶器)位置的金属液无法进入铸型(结晶器)中，降低了金属出品率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，无需金属液熔池中设置浮体，就可实现对金属液位的自动调节和控制。

本发明的技术方案具体如下：

一种用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，包括坩埚炉体组件、连铸机组、转动框架和托滚驱动机构，其中：

所述坩埚炉体组件包括坩埚熔腔、结晶器和电加热组件，所述坩埚熔腔为水平放置的柱形，用于盛装金属液，所述结晶器偏心设置在坩埚熔腔的一端并与其内部连通，所述坩埚熔腔的中心轴线和结晶器的中心轴线均与水平线平行，所述电加热组件用于加热坩埚熔腔，所述电加热组件可以是电阻式加热组件或感应式加热组件，当采用电阻式加热组件时，炉壳筒体与电加热组件之间填充有保温隔热体，当采用感应式加热组件时，保温隔热体则以镂空的电磁绝缘体替换，以利于感应式加热组件散热；

所述坩埚炉体组件和连铸机组安装在所述转动框架中，所述转动框架在所述托滚驱动机构的承托和驱动下可以绕水平轴线倾转，从而驱动所述坩埚熔腔绕其自身中心轴线旋转以改变坩埚熔腔内金属液面到结晶器之间的高度。

优选地，所述连铸机组包括冷却装置、铸坯牵引机构、滑动框架、复位牵引机构和铸坯切割机构，其中：

所述冷却装置与坩埚炉体组件连接，用于对由结晶器输出的连铸杆坯降温使其逐渐凝固；

所述铸坯牵引机构用于夹持连铸杆坯并将其持续拉出；

所述滑动框架上设置有滑动夹持器，所述滑动夹持器用于夹持连铸杆坯，以使滑动框架随着连铸杆坯一起水平移动；

所述铸坯切割机构安装在滑动框架中，用于在连铸杆坯达到切割长度时对其进行切割；

所述复位牵引机构用于在铸坯切割机构完成切割动作后驱动滑动框架使其复位。

优选地，所述转动框架包括从左至右依次且同轴布设的第一辊圈、第二辊圈、第三辊圈、齿圈、第四辊圈以及第五辊圈，其中：所述第一辊圈与第二辊圈之间、第二辊圈与第三辊圈之间、第四辊圈与第五辊圈之间分别通过若干个周向均匀设置的导杆连接固定；所述第三辊圈与齿圈之间通过若干个周向均匀设置的固定杆连接，所述第三辊圈上固定设置有辊圈芯板；所述齿圈与第四辊圈之间通过所述固定杆和一一配对的定位套连接；

所述托滚驱动机构包括底板、辊轮组件、止推辊轮组件、驱动齿轮组件、电机减速机组Ⅰ和联轴器Ⅰ，所述辊轮组件、止推辊轮组件、驱动齿轮组件和电机减速机组Ⅰ均固定安装在底板上；所述辊轮组件两两成对，分别与转动框架的第一辊圈、第二辊圈和第五辊圈对应径向接触，所述止推辊轮组件两两成对，分别与转动框架的第三辊圈和第四辊圈对应径向接触；辊轮组件的轴线、止推辊轮组件的轴线以及驱动齿轮组件的轴线均与所述转动框架的水平回转轴线相平行；所述电机减速机组Ⅰ通过联轴器Ⅰ带动驱动齿轮组件的齿轮转动，所述驱动齿轮组件的齿轮与所述齿圈相啮合以驱动转动框架绕水平回转轴线转动。

优选地，所述坩埚炉体组件固定安装于所述转动框架的第一辊圈和第二辊圈之间，所述坩埚炉体组件还包括炉壳筒体、炉前盖板、炉后盖板、保温隔热体、保温隔热盖，其中：

所述炉前盖板设于炉壳筒体靠近第二辊圈的一端，炉后盖板设于炉壳筒体靠近第一辊圈的一端；所述坩埚熔腔和电加热组件设于炉壳筒体内，所述坩埚熔腔与炉壳筒体共轴设置；所述电加热组件设于坩埚熔腔外侧，所述炉壳筒体与电加热组件之间填充有保温隔热体；所述结晶器设于坩埚熔腔靠近第二辊圈的一端，所述炉前盖板与结晶器对应的位置开设有安装止口，所述保温隔热盖设于坩埚熔腔远离结晶器的一端。

优选地，所述冷却装置包括水冷套筒、水冷套前盖板、水冷套后盖板、内隔板、进水口、出水口，其中：

所述水冷套前盖板设于水冷套筒靠近第二辊圈的一端并与其紧固连接，所述水冷套后盖板设于水冷套筒远离第二辊圈的一端并与其紧固连接，所述水冷套前盖板与所述安装止口对应的位置设置有安装凸块，所述安装止口与安装凸块匹配，用于实现冷却装置和坩埚炉体组件的连接；

所述水冷套前盖板上开设有与结晶器同轴的过坯孔一以供连铸杆坯通过；所述水冷套后盖板上开设有与结晶器同轴的过坯孔二以供连铸杆坯通过；

所述内隔板设于水冷套筒中，用于将水冷套筒内部空间划分为左、右两个区域，所述进水口与左区域连通，出水口与右区域连通；所述内隔板的中心轴位置设置有水流导向体，所述水流导向体贯穿内隔板，左端伸入左区域，右端伸入右区域，所述水流导向体的中心轴位置开设有与结晶器同轴的过坯通孔，所述过坯通孔左端与左区域连通，右端与右区域连通；

所述连铸杆坯依次穿过水冷套前盖板的过坯孔一、水流导向体的过坯通孔以及水冷套后盖板的过坯孔二。

优选地，所述水流导向体的左端呈锥状且靠近水冷套前盖板，所述水冷套前盖板与水流导向体锥状部分对应的位置设置有与之匹配的锥形孔，所述水流导向体的锥状部分与所述锥形孔之间存在间隙；所述水冷套后盖板的过坯孔二处设置有密封圈和密封圈盖。

优选地，所述铸坯牵引机构包括牵引机架、牵引夹持器、牵引辊轮轴组、联轴器Ⅱ、电机减速机组Ⅱ以及固定支杆，其中：

所述牵引机架固定在冷却装置远离坩埚炉体组件的一侧，所述固定支杆用于将电机减速机组Ⅱ固定在所述辊圈芯板上，所述牵引夹持器以双铰链方式安装在牵引机架上，所述牵引辊轮轴组安装在牵引夹持器上，并通过联轴器Ⅱ与电机减速机组Ⅱ的输出轴连接，所述牵引辊轮轴组的上下轴关于结晶器的中心轴线对称，并与结晶器的中心轴线垂直；

所述辊圈芯板上设置有与结晶器同轴的过坯孔三，所述连铸杆坯穿过水冷套后盖板的过坯孔二后，再依次穿过牵引辊轮轴组和辊圈芯板的过坯孔三。

优选地，所述滑动框架包括两个与转动框架同轴的滑环，所述两个滑环之间通过若干个周向均匀布设的连杆固定连接，所述两个滑环分别通过其直线轴承安装于第四辊圈和第五辊圈之间的导杆上，均可沿导杆水平滑动，靠近第四辊圈的所述滑环上设置有滑环芯板二，所述滑环芯板二上开设有过坯孔四，靠近第五辊圈的所述滑环上设置有滑环芯板一，所述滑环芯板一上开设有过坯孔五，所述过坯孔四和过坯孔五均与结晶器同轴设置，所述滑环芯板二与过坯孔四对应的位置安装有用于夹持连铸杆坯的滑动夹持器，所述连铸杆坯穿过辊圈芯板的过坯孔三后，依次穿过过坯孔四和过坯孔五，当所述滑动夹持器夹紧连铸杆坯时，所述滑动框架随着连铸杆坯同步水平移动。

优选地，所述复位牵引机构包括复位牵引机架、复位夹持器、复位辊轮轴组、复位牵引杆、联轴器Ⅲ以及复位电动机，其中：

所述复位牵引机构通过复位牵引机架固定在第三辊圈的辊圈芯板上；

所述复位夹持器以双铰链方式安装在复位牵引机架上；所述复位电动机固定安装在复位牵引机架上；

所述复位辊轮轴组安装在复位夹持器上，并通过联轴器Ⅲ与复位电动机的输出轴连接；

所述复位牵引杆与靠近第四辊圈的滑环上的滑环芯板二固定连接，并穿过所述辊圈芯板上开设的引杆孔；

当所述复位牵引杆被复位夹持器通过复位辊轮轴组夹紧时，所述滑动框架可在复位牵引机构的带动下移动复位。

优选地，所述铸坯切割机构包括摇动支架、切割机、切割片、耳轴、耳轴轴承和摇动电机，其中：

所述切割片由切割机驱动旋转，所述切割机固定安装在摇动支架上；

所述摇动支架与耳轴之间键联接，所述耳轴通过耳轴轴承安装在所述滑环芯板二和滑环芯板一上，使得切割片、切割机和摇动支架处于所述滑环芯板二和滑环芯板一之间，并使得切割片垂直于连铸杆坯；

所述摇动电机固定安装在滑环芯板一上，所述摇动电机的输出轴与耳轴之间键连接，以使所述切割片可在摇动电机的驱动下靠近或离开连铸杆坯。

优选地，所述坩埚熔腔由坩埚筒体、坩埚前端盖、坩埚后端盖封闭形成，三者的回转轴线与所述转动框架水平回转轴线同轴；所述结晶器嵌于坩埚前端盖上开设的铸型孔中，并与坩埚熔腔相通；坩埚后端盖上偏离圆心的位置开设有加料口，加料口中心和结晶器轴心以坩埚熔腔回转轴心为圆心错角布置，以保证连铸过程中加料口总是高于坩埚熔腔内金属液的自由液面。

所述坩埚炉体组件还包括炉盖和加料口塞，炉盖与所述炉后盖板上对应于所述保温隔热盖的位置和尺寸而开设的炉口相匹配，加料口塞与所述保温隔热盖和炉盖上对应所述加料口的位置和尺寸而开设的通孔相匹配，炉盖和加料口塞可以根据生产操作和设备维护需要而方便地打开或封闭。

优选地，所述连铸机组还包括引锭杆，在连铸杆坯尚未形成时，所述引锭杆用于暂时代替连铸杆坯。

本发明的有益效果体现在：

本发明提供了结晶器入口处金属液自由表面位置调控的新思路，与现有技术采用的浮体压入法调控金属液自由表面位置相比，金属液面不被浮体干扰，避免了浮体调节金属液位带来的散热大，金属出品率低，不便于渣金冶炼操作等缺点，便于对炉膛、坩埚和金属液熔池等进行密封保护，延长了炉膛、坩埚等的使用寿命，减少了金属液氧化，解决了浮体造成的热量损失和残留金属液浪费的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的实例整体结构示意图；

图3为本发明的托滚驱动机构的实例结构示意图；

图4为本发明的转动框架的实例结构示意图；

图5为本发明的坩埚炉体组件的实例结构示意图；

图6为本发明的冷却装置的实例结构示意图；

图7为本发明的铸坯牵引机构的实例结构示意图；

图8为本发明的滑动框架的实例结构示意图；

图9为本发明的复位牵引机构的实例结构示意图；

图10为本发明的铸坯切割机构的实例结构示意图；

图11为本发明的坩埚熔腔的实例结构示意图。

附图中，1-托滚驱动机构，2-转动框架，3-坩埚炉体组件，4-冷却装置，5-铸坯牵引机构，6-滑动框架，7-复位牵引机构，8-铸坯切割机构，11-底板，12-辊轮组件，13-止推辊轮组件，14-驱动齿轮组件，141-齿轮，15-联轴器Ⅰ，16-电机减速机组Ⅰ，19-第一辊圈，20-第二辊圈，21-第五辊圈，22-导杆，23-齿圈，24-固定杆，25-定位套，26-辊圈芯板，260-过坯孔三，262-引杆孔，27-第三辊圈，28-第四辊圈，29-结晶器，30-炉前盖板，301-安装止口，31-炉壳筒体，32-炉后盖板，33-炉盖，331-加料口塞，34-保温隔热体，35-保温隔热盖，36-电加热组件，300-坩埚熔腔，37-坩埚筒体，38-坩埚前端盖，380-铸型孔，39-坩埚后端盖，390-加料口，40-水冷套前盖板，401-过坯孔一，41-水冷套筒，42-水冷套后盖板，421-过坯孔二，43-内隔板，44-安装凸块，441-锥形孔，45-水流导向体，451-过坯通孔，46-密封圈，47-密封圈盖，48-进水口，49-出水口，50-牵引机架，51-牵引夹持器，52-牵引辊轮轴组，53-连铸杆坯(或引锭杆)，54-联轴器Ⅱ，55-电机减速机组Ⅱ，56-固定支杆，61-滑环，62-连杆，63-直线轴承，64-滑环芯板一，65-滑动夹持器，66-滑环芯板二，67-过坯孔四，68-过坯孔五，71-复位牵引机架，72-复位夹持器，73-复位辊轮轴组，74-复位牵引杆，75-联轴器Ⅲ，76-复位电动机，81-摇动支架，82-切割机，83-切割片，84-耳轴，85-耳轴轴承，86-摇动电机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

本实施例提供一种用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，如图2所示，包括坩埚炉体组件3、转动框架2、托滚驱动机构1和由冷却装置4、铸坯牵引机构5、滑动框架6、复位牵引机构7、铸坯切割机构8构成的连铸机组，坩埚炉体组件3和连铸机组安装在转动框架2中，托滚驱动机构1承托和驱动转动框架2绕其水平轴线转动，从而带动坩埚炉体组件3和连铸机组同步转动。

如图5、图11所示，坩埚炉体组件3包括坩埚熔腔300、结晶器29和电加热组件36，坩埚熔腔300用于盛装金属液，坩埚熔腔300为柱形，结晶器29偏心设置在坩埚熔腔300的一端并与其内部连通，结晶器29的中心轴线和坩埚熔腔300的中心轴线相平行，坩埚熔腔300与转动框架2同轴设置，电加热组件36用于加热坩埚熔腔300，托滚驱动机构1通过驱动转动框架2旋转来带动坩埚熔腔300绕其自身中心轴线旋转，以改变坩埚熔腔300内金属液面到结晶器29之间的高度。

如图1所示，本实施例在开始拉铸之前，先通过托滚驱动机构1将坩埚熔腔300转动到结晶器29入口高于金属自由液面的位置，使得金属液不能进入结晶器29；进行拉铸时，通过托滚驱动机构1将坩埚熔腔300转动到结晶器29入口低于金属自由液面的位置，使金属液充满结晶器29，当金属液接触引锭杆后，受冷却装置4冷却而开始凝固，由于传热温度场的方向性，凝固顺序是从结晶器29出口向结晶器29内逐渐推进的，这时启动牵引装置5，以一定速度将引锭杆拉出，通过调节和控制拉铸速度，就能使结晶器29内的金属边凝固边向结晶器29外移动，并保持凝固的固液界面稳定在结晶器29内一定位置，从而实现连续铸造。

结晶器29内金属固液界面位置的稳定、结晶器29入口处金属自由液面的高度(静压头)及其稳定性，都是保证连续铸造平稳进行的必要条件，因此需要拉铸速度、冷却强度、金属液温度、金属自由液面高度(静压头)等工艺参数恰当配合，如果配合不当，使得金属凝固的固液界面向结晶器29内部推进的速度过快，就会导致凝固卡死或将结晶器29拉坏，如果金属固液界面向结晶器29内部推进的速度慢于拉铸速度，就会造成拉漏事故。

本实施例提供了结晶器29入口处金属液静压头调控的新方法，与现有技术采用的浮体压入法调控结晶器29入口处金属液静压头相比，金属液面不被浮体干扰，便于冶炼操作，同时避免了浮体造成的热量损失和残留金属液浪费的问题，提高了金属出品率。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，进一步地，如图4所示，转动框架2包括从左至右依次且同轴布设的第一辊圈19、第二辊圈20、第三辊圈27、齿圈23、第四辊圈28以及第五辊圈21，其中：第一辊圈19与第二辊圈20之间、第二辊圈20与第三辊圈27之间、第四辊圈28与第五辊圈21之间分别通过若干个周向均匀设置的导杆22连接固定；第三辊圈27与齿圈23之间通过若干个周向均匀设置的固定杆24连接，第三辊圈27上固定设置有辊圈芯板26；齿圈23与第四辊圈28之间通过固定杆24和与其一一配对的定位套25连接。

在本实施例中，如图3所示，托滚驱动机构1包括底板11、辊轮组件12、止推辊轮组件13、驱动齿轮组件14、电机减速机组Ⅰ16和联轴器Ⅰ15；辊轮组件12、止推辊轮组件13、驱动齿轮组件14和电机减速机组Ⅰ16均固定安装在底板11上；辊轮组件12两两成对，分别与转动框架的第一辊圈19、第二辊圈20和第五辊圈21对应径向接触；止推辊轮组件13两两成对，分别与转动框架2的第三辊圈27和第四辊圈28对应径向接触；辊轮组件12的轴线、止推辊轮组件13的轴线以及驱动齿轮组件14的轴线均与转动框架2的水平回转轴线相平行。电机减速机组Ⅰ16通过联轴器Ⅰ15带动驱动齿轮组件14的齿轮141转动；驱动齿轮组件14的齿轮141与齿圈23相啮合以驱动转动框架2绕水平回转轴线转动。

在本实施例中，如图2所示，坩埚炉体组件3固定安装于转动框架2的第一辊圈19和第二辊圈20之间，冷却装置4与坩埚炉体组件3连接，用于对由结晶器29输出的连铸杆坯(或引锭杆)53降温，以使结晶器29内的金属逐渐凝固；铸坯牵引机构5用于夹持连铸杆坯(或引锭杆)53并将其持续拉出；滑动框架6上设置有滑动夹持器65，滑动夹持器65用于夹持连铸杆坯53，以使滑动框架6随着连铸杆坯53一起水平移动；铸坯切割机构8安装在滑动框架6上，用于在连铸杆坯53达到切割长度时对其进行切割；复位牵引机构7用于在铸坯切割机构8完成切割动作后驱动滑动框架6使其复位。

在本实施例中，如图5、图11所示，坩埚炉体组件3还包括炉壳筒体31、炉前盖板30、炉后盖板32、保温隔热盖35、保温隔热体34，其中：炉前盖板30设于炉壳筒体31靠近第二辊圈20的一端，炉后盖板32设于炉壳筒体31靠近第一辊圈19的一端，炉后盖板32上设置炉盖33；坩埚熔腔300和电加热组件36设于炉壳筒体31内，电加热组件36设在坩埚熔腔300外侧，坩埚熔腔300与炉壳筒体31共轴设置；结晶器29设于坩埚熔腔300靠近第二辊圈20的一端，炉前盖板30靠近结晶器29的位置开设有安装止口301，保温隔热盖35设于坩埚熔腔300远离结晶器29的一端；具体地，电加热组件36可以是电阻式加热组件或感应式加热组件，当采用电阻式加热组件时，炉壳筒体31与电加热组件36之间填充有保温隔热体34，当采用感应式加热组件时，保温隔热体34则以镂空的电磁绝缘体替换，以利于感应式加热组件散热；保温隔热体34中可以开设若干个引线槽以将电线引出；坩埚熔腔300可以是由坩埚筒体37、坩埚前端盖38和坩埚后端盖39形成的封闭容腔，结晶器29嵌设于坩埚前端盖38上所开设的铸型孔380中，并与坩埚熔腔300内部连通，坩埚后端盖39上设置加料口390，在保温隔热盖35和炉盖33与加料口390对应的位置开设通孔，其中设置加料口塞331，炉盖33和加料口塞331可以根据生产操作和设备维护需要而方便地打开或封闭。

在本实施例中，如图6所示，冷却装置4包括水冷套筒41、水冷套前盖板40、水冷套后盖板42、内隔板43、进水口48、出水口49，其中：水冷套前盖板40设于水冷套筒41靠近第二辊圈20的一端并与其紧固连接，水冷套后盖板42设于水冷套筒41远离第二辊圈20的一端并与其紧固连接，水冷套前盖板40与安装止口301对应的位置设置有安装凸块44，安装止口301与安装凸块44匹配，用于实现冷却装置4和坩埚炉体组件3的连接；水冷套前盖板40上开设有与结晶器29同轴的过坯孔一401以供连铸杆坯53通过；水冷套后盖板42上开设有与结晶器29同轴的过坯孔二421以供连铸杆坯53通过；内隔板43设于水冷套筒41中，用于将水冷套筒41内部空间划分为左、右两个区域，进水口48与左区域连通，出水口49与右区域连通；内隔板43的中心轴位置设置有水流导向体45，水流导向体45贯穿内隔板43，左端伸入左区域，右端伸入右区域，水流导向体45的中心轴位置开设有与结晶器29同轴的过坯通孔451，过坯通孔451左端与左区域连通，右端与右区域连通；连铸杆坯53依次穿过水冷套前盖板40的过坯孔一401、水流导向体45的过坯通孔451以及水冷套后盖板42的过坯孔二421。进一步优选地，水流导向体45的左端呈锥状且靠近水冷套前盖板40，水冷套前盖板40与水流导向体45锥状部分对应的位置设置有与之匹配的锥形孔441，水流导向体45的锥状部分与锥形孔441之间存在间隙；过坯孔二421处设置有密封圈46和密封圈盖47；水流导向体45的外侧壁可以设置螺纹，内隔板43上供水流导向体45穿过的孔内开设螺纹槽，通过水流导向体45与内隔板43的螺纹连接，可以在安装调试时调节水流导向体45锥状部分与锥形孔441之间的间隙大小，但需要注意的是，完成调试后应当用密封漆将螺纹连接处封严，以进一步提高连接的牢固程度，以免松动。

在本实施例中，如图7所示，铸坯牵引机构5包括牵引机架50、牵引夹持器51、牵引辊轮轴组52、联轴器Ⅱ54、电机减速机组Ⅱ55以及固定支杆56，其中：牵引机架50固定安装在冷却装置4远离坩埚炉体组件3的一侧，固定支杆56用于将电机减速机组Ⅱ55固定在辊圈芯板26上，牵引夹持器51以双铰链方式安装在牵引机架50上，牵引辊轮轴组52安装在牵引夹持器51上，并通过联轴器Ⅱ54与电机减速机组Ⅱ55的输出轴连接，牵引辊轮轴组52的上下轴关于结晶器29的中心轴线对称，并与其垂直；辊圈芯板26上设置有与结晶器29同轴的过坯孔三260，连铸杆坯53穿过水冷套后盖板42的过坯孔二421后，再依次穿过牵引辊轮轴组52和辊圈芯板26的过坯孔三260。

在本实施例中，如图8所示，滑动框架6包括两个与转动框架2同轴的滑环61，两个滑环61之间通过若干个周向布设的连杆62连接，两个滑环61分别通过其直线轴承63安装于第四辊圈28和第五辊圈21之间的导杆22上，均可沿导杆22水平滑动，靠近第四辊圈28的滑环61上设置有滑环芯板二66，滑环芯板二66上开设有过坯孔四67，靠近第五辊圈21的滑环61上设置有滑环芯板一64，滑环芯板一64上开设有过坯孔五68，过坯孔四67和过坯孔五68均与结晶器29同轴设置，滑环芯板二66上与过坯孔四67对应的位置安装有用于夹持连铸杆坯53的滑动夹持器65，连铸杆坯53穿过辊圈芯板26的过坯孔三260后，依次穿过过坯孔四67和过坯孔五68，当滑动夹持器65夹紧连铸杆坯53时，滑动框架6随着连铸杆坯53同步水平移动。

在本实施例中，如图9所示，复位牵引机构7包括复位牵引机架71、复位夹持器72、复位辊轮轴组73、复位牵引杆74、联轴器Ⅲ75以及复位电动机76，其中：复位牵引机构7通过复位牵引机架71固定在第三辊圈27的辊圈芯板26上；复位夹持器72以双铰链方式安装在复位牵引机架71上；复位电动机76固定安装在复位牵引机架71上；复位辊轮轴组73安装在复位夹持器72上，并通过联轴器Ⅲ75与复位电动机76的输出轴连接；复位牵引杆74与靠近第四辊圈28的滑环61上的滑环芯板二66固定连接，并穿过开设于辊圈芯板26上的引杆孔262；当复位牵引杆74被复位夹持器72通过复位辊轮轴组73夹紧时，滑动框架6可在复位牵引机构7的带动下移动复位。

在本实施例中，如图10所示，铸坯切割机构8包括摇动支架81、切割机82、切割片83、耳轴84、耳轴轴承85和摇动电机86，其中：切割片83由切割机82驱动旋转，切割机82固定安装在摇动支架81上；摇动支架81与耳轴84之间键联接，耳轴84通过耳轴轴承85安装在两个滑环61的滑环芯板二66和滑环芯板一64上，使得切割片83、切割机82和摇动支架81处于两个滑环61的滑环芯板二66和滑环芯板一64之间，并使得切割片83垂直于连铸杆坯53；摇动电机86固定安装在滑环61的滑环芯板一64上，摇动电机86的输出轴与耳轴84之间键连接，以使切割片83可在摇动电机86的驱动下靠近或离开连铸杆坯53。

本实施例的工作流程：

(1)开始连铸前，整个装置各部分均处于复位状态：引锭杆(连铸开始前尚未形成连铸杆坯53时，替代连铸杆坯53的零件)深入结晶器29合适位置，牵引夹持器51闭合，使铸坯牵引机构5夹紧引锭杆；滑动框架6和铸坯切割机构8处于起始位置，复位夹持器72和滑动夹持器65均处于打开状态；

(2)启动电机减速机组I，使齿圈23连同转动框架2和坩埚熔腔300转动到A位置，使结晶器29的入口和加料口390等高处于最高位置，停止；

(3)打开加料口塞331，通过坩埚后端盖39的加料口390向坩埚熔腔300中加入适量金属液，使金属液的自由液面稍低于结晶器29的入口位置，然后，封闭加料口塞331，电加热组件36通电加热，使坩埚熔腔300内的金属液保持在合适的温度；

(4)启动电机减速机组I，使齿圈23连同转动框架2和坩埚熔腔300转动到B位置，使结晶器29入口适当低于坩埚熔腔300内金属液自由液面的位置，稍停，启动冷却装置4，启动铸坯牵引机构5，以合适的速度将引锭杆拉出结晶器29；其中，冷却装置4的工作原理是：冷却水由进水口48进入左区域，通过水流导向体45的锥状部分与锥形孔441之间的间隙与正在经过的连铸杆坯53接触，并经过连铸杆坯53与水流导向体45的过坯通孔451之间的缝隙从水流导向体45的右端口流入右区域，最后由出水口49排出；

(5)在引锭杆或连铸杆坯53被连续拉出过程中，重新启动电机减速机组I，使转动框架2和坩埚熔腔300以合适速度倾转，保持坩埚熔腔300内金属液自由液面高出结晶器29入口适当高度；

(6)待拉出的连铸杆坯53达到切割长度时，闭合滑动夹持器65，滑动夹持器65夹紧连铸杆坯53，使滑动框架6和铸坯切割机构8随连铸杆坯53一起移动，启动铸坯切割机构8的摇动电机86和切割机82，对连铸杆坯53进行切割；

(7)切割完成后，关闭切割机82，铸坯切割机构8的摇动电机86反转，使铸坯切割机82构复位；

(8)松开滑动夹持器65，闭合复位夹持器72，使复位牵引机构7夹紧复位牵引杆74，启动复位牵引机构7，使滑动框架6反向移动复位，等待下一次对连铸杆坯53的切割操作。

该装置也可以这样操作：在上述第(3)步中，保持加料口塞331处于开启状态；在第(5)步之后，由其它的辅助设备向坩埚熔腔300中补充金属液，由另外的金属液面检测和控制电路调控驱动转动框架2的电机减速机组I正反来回转动，使转动框架2和坩埚熔腔300来回倾转，保持坩埚熔腔300内金属自由液面高出结晶器29入口的位置稳定在合适状态，这样就可以避免停炉加料造成的生产间断，使生产连续性更加持久。

需要说明的是，在整个连铸装置的工作流程中，需要注意“连续铸造”、“铸坯切割”、“切割机构复位”这三个操作的关系。本连铸装置中的所有机械动作都是电控操作的，其中的牵引夹持器51、滑动夹持器65、复位夹持器72是三个电磁夹持器，相互配合实现上述三个操作之间的协调。“连续铸造”是持续不断进行的，因此，连铸杆坯53是持续移动的，牵引夹持器51是持续夹紧连铸杆坯53的；“铸坯切割”是在连续铸造过程不中断的情况下间歇操作的，这时，固定在滑动框架6上的滑动夹持器65夹紧连铸杆坯53，使切割机构8随着连铸杆坯53一起移动；切割结束后，滑动夹持器65松开，固定在转动框架2上的复位牵引机构7的复位夹持器72夹紧与滑动框架6固联的复位牵引杆74，带动滑动框架6反向移动，使切割机构8复位，准备进行下一次切割操作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：包括坩埚炉体组件、连铸机组、转动框架和托滚驱动机构，其中：

所述坩埚炉体组件包括坩埚熔腔、结晶器和电加热组件，所述坩埚熔腔为水平放置的柱形，用于盛装金属液，所述结晶器偏心设置在坩埚熔腔的一端并与其内部连通，所述坩埚熔腔的中心轴线和结晶器的中心轴线均与水平线平行，所述电加热组件用于加热坩埚熔腔；

所述坩埚炉体组件和连铸机组安装在所述转动框架中，所述转动框架在所述托滚驱动机构的承托和驱动下可绕水平轴线倾转，从而驱动所述坩埚熔腔绕其自身中心轴线旋转以改变坩埚熔腔内金属液面到结晶器之间的高度；

所述连铸机组包括冷却装置、铸坯牵引机构、滑动框架、复位牵引机构和铸坯切割机构，其中：

所述冷却装置与坩埚炉体组件连接，用于对由结晶器输出的连铸杆坯降温使其逐渐凝固；

所述铸坯牵引机构用于夹持连铸杆坯并将其持续拉出；

所述滑动框架上设置有滑动夹持器，所述滑动夹持器用于夹持连铸杆坯，以使滑动框架随着连铸杆坯一起水平移动；

所述铸坯切割机构安装在滑动框架中，用于在连铸杆坯达到切割长度时对其进行切割；

所述复位牵引机构用于在铸坯切割机构完成切割动作后驱动滑动框架使其复位。

2.根据权利要求1所述的用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：

所述转动框架包括从左至右依次且同轴布设的第一辊圈、第二辊圈、第三辊圈、齿圈、第四辊圈以及第五辊圈，其中：所述第一辊圈与第二辊圈之间、第二辊圈与第三辊圈之间、第四辊圈与第五辊圈之间分别通过若干个周向均匀设置的导杆连接固定；所述第三辊圈与齿圈之间通过若干个周向均匀设置的固定杆连接，所述第三辊圈上固定设置有辊圈芯板；所述齿圈与第四辊圈之间通过所述固定杆和一一配对的定位套连接；

所述托滚驱动机构包括底板、辊轮组件、止推辊轮组件、驱动齿轮组件、电机减速机组Ⅰ和联轴器Ⅰ，其中：所述辊轮组件、止推辊轮组件、驱动齿轮组件和电机减速机组Ⅰ均固定安装在底板上；所述辊轮组件两两成对，分别与转动框架的第一辊圈、第二辊圈和第五辊圈对应径向接触，所述止推辊轮组件两两成对，分别与转动框架的第三辊圈和第四辊圈对应径向接触；辊轮组件的轴线、止推辊轮组件的轴线以及驱动齿轮组件的轴线均与所述转动框架的水平回转轴线相平行；所述电机减速机组Ⅰ通过联轴器Ⅰ带动驱动齿轮组件的齿轮转动，所述驱动齿轮组件的齿轮与所述齿圈相啮合以驱动转动框架绕水平回转轴线转动。

3.根据权利要求2所述的用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：所述坩埚炉体组件固定安装于所述转动框架的第一辊圈和第二辊圈之间，所述坩埚炉体组件还包括炉壳筒体、炉前盖板、炉后盖板、保温隔热体、保温隔热盖，其中：

所述炉前盖板设于炉壳筒体靠近第二辊圈的一端，炉后盖板设于炉壳筒体靠近第一辊圈的一端；所述坩埚熔腔和电加热组件设于炉壳筒体内，所述坩埚熔腔与炉壳筒体共轴设置；所述电加热组件设于坩埚熔腔外侧，所述炉壳筒体与电加热组件之间填充有保温隔热体；所述结晶器设于坩埚熔腔靠近第二辊圈的一端，所述炉前盖板与结晶器对应的位置开设有安装止口，所述保温隔热盖设于坩埚熔腔远离结晶器的一端。

4.根据权利要求3所述的用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：所述冷却装置包括水冷套筒、水冷套前盖板、水冷套后盖板、内隔板、进水口、出水口，其中：

所述水冷套前盖板设于水冷套筒靠近第二辊圈的一端并与其紧固连接，所述水冷套后盖板设于水冷套筒远离第二辊圈的一端并与其紧固连接，所述水冷套前盖板与所述安装止口对应的位置设置有安装凸块，所述安装止口与安装凸块匹配，用于实现冷却装置和坩埚炉体组件的连接；

所述水冷套前盖板上开设有与结晶器同轴的过坯孔一以供连铸杆坯通过；所述水冷套后盖板上开设有与结晶器同轴的过坯孔二以供连铸杆坯通过；

所述内隔板设于水冷套筒中，用于将水冷套筒内部空间划分为左、右两个区域，所述进水口与左区域连通，出水口与右区域连通；所述内隔板的中心轴位置设置有水流导向体，所述水流导向体贯穿内隔板，左端伸入左区域，右端伸入右区域，所述水流导向体的中心轴位置开设有与结晶器同轴的过坯通孔，所述过坯通孔左端与左区域连通，右端与右区域连通；

所述连铸杆坯依次穿过水冷套前盖板的过坯孔一、水流导向体的过坯通孔以及水冷套后盖板的过坯孔二。

5.根据权利要求4所述的用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：所述铸坯牵引机构包括牵引机架、牵引夹持器、牵引辊轮轴组、联轴器Ⅱ、电机减速机组Ⅱ以及固定支杆，其中：

所述牵引机架固定在冷却装置远离坩埚炉体组件的一侧，所述固定支杆用于将电机减速机组Ⅱ固定在所述辊圈芯板上，所述牵引夹持器以双铰链方式安装在牵引机架上，所述牵引辊轮轴组安装在牵引夹持器上，并通过联轴器Ⅱ与电机减速机组Ⅱ的输出轴连接，所述牵引辊轮轴组的上下轴关于结晶器的中心轴线对称，并与结晶器的中心轴线垂直；

所述辊圈芯板上设置有与结晶器同轴的过坯孔三，所述连铸杆坯穿过水冷套后盖板的过坯孔二后，再依次穿过牵引辊轮轴组和辊圈芯板的过坯孔三。

6.根据权利要求5所述的用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：所述滑动框架包括两个与转动框架同轴的滑环，所述两个滑环之间通过若干个周向均匀布设的连杆固定连接，所述两个滑环分别通过其直线轴承安装于第四辊圈和第五辊圈之间的导杆上，均可沿导杆水平滑动，靠近第四辊圈的所述滑环上设置有滑环芯板二，所述滑环芯板二上开设有过坯孔四，靠近第五辊圈的所述滑环上设置有滑环芯板一，所述滑环芯板一上开设有过坯孔五，所述过坯孔四和过坯孔五均与结晶器同轴设置，所述滑环芯板二与过坯孔四对应的位置安装有用于夹持连铸杆坯的滑动夹持器，所述连铸杆坯穿过辊圈芯板的过坯孔三后，依次穿过过坯孔四和过坯孔五，当所述滑动夹持器夹紧连铸杆坯时，所述滑动框架随着连铸杆坯同步水平移动。

7.根据权利要求6所述的用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：所述复位牵引机构包括复位牵引机架、复位夹持器、复位辊轮轴组、复位牵引杆、联轴器Ⅲ以及复位电动机，其中：

所述复位牵引机构通过复位牵引机架固定在第三辊圈的辊圈芯板上；

所述复位夹持器以双铰链方式安装在复位牵引机架上；所述复位电动机固定安装在复位牵引机架上；

所述复位辊轮轴组安装在复位夹持器上，并通过联轴器Ⅲ与复位电动机的输出轴连接；

所述复位牵引杆与靠近第四辊圈的滑环上的滑环芯板二固定连接，并穿过所述辊圈芯板上开设的引杆孔；

当所述复位牵引杆被复位夹持器通过复位辊轮轴组夹紧时，所述滑动框架可在复位牵引机构的带动下移动复位。

8.根据权利要求7所述的用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：所述铸坯切割机构包括摇动支架、切割机、切割片、耳轴、耳轴轴承和摇动电机，其中：

所述切割片由切割机驱动旋转，所述切割机固定安装在摇动支架上；

所述摇动支架与耳轴之间键联接，所述耳轴通过耳轴轴承安装在所述滑环芯板二和滑环芯板一上，使得切割片、切割机和摇动支架处于所述滑环芯板二和滑环芯板一之间，并使得切割片垂直于连铸杆坯；

所述摇动电机固定安装在滑环芯板一上，所述摇动电机的输出轴与耳轴之间键连接，以使所述切割片可在摇动电机的驱动下靠近或离开连铸杆坯。

9.根据权利要求3所述的用于水平连铸的转动炉体式热型连铸装置，其特征在于：所述坩埚熔腔由坩埚筒体、坩埚前端盖、坩埚后端盖封闭形成，三者的回转轴线与所述转动框架水平回转轴线同轴；所述结晶器嵌于坩埚前端盖上开设的铸型孔中，并与坩埚熔腔相通；坩埚后端盖上偏离圆心的位置开设有加料口，加料口中心和结晶器轴心以坩埚熔腔回转轴心为圆心错角布置，以保证连铸过程中加料口总是高于坩埚熔腔内金属液的自由液面；

所述坩埚炉体组件还包括炉盖和加料口塞，炉盖与所述炉后盖板上对应于所述保温隔热盖的位置和尺寸而开设的炉口相匹配，加料口塞与所述保温隔热盖和炉盖上对应所述加料口的位置和尺寸而开设的通孔相匹配，以根据生产操作和设备维护的需要而方便地打开或封闭。