CN1166474C - 一次性芯棒连铸管坯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的是一种一次性芯棒连铸管坯的方法，属于金属管坯制造技术。它依次按照以下工序进行：熔炼、浇铸、结晶凝固、拉坯、锯切、清除芯棒。本发明以一次性使用的芯棒，随着铸坯运动，而形成包芯管坯，且与管坯一起被拉出来，再经由芯棒清除，而得制品管坯为其主要特征。本发明克服了已有技术工序多、投资大、能耗高、工效低，结晶器芯棒和管坯易拉断，生产成本高等不足，是目前一种优质高效生产空心管坯的先进方法。

Description

一次性芯棒连铸管坯的方法

技术领域

本发明属于金属管坯的制造技术，而具体涉及的是一种一次性使用的芯棒，随着铸坯运动而与铸坯一起被拉出来的一次性芯棒连铸管坯的方法。

背景技术

已有的空心管坯生产技术，主要有方法1实心铸坯穿孔法，方法2固定芯棒连铸法，和方法3离心铸造法等三种。而方法1，已在工业生产上应用多年，是目前管坯的主要制造方法。但其存在着工序多、投资大、能耗高、成材率低(仅为80％)和生产成本高等不足。且很多钢种被穿孔后，存在着内裂严重的质量问题。而方法2则由于管坯运动阻力大，芯棒耐用性差，和管坯或结晶器常会被拉断等技术课题未彻底解决，而目前尚处在工业小试阶段。而方法3则主要用于天然气、煤气和石化工业输送介质的大型铸铁管的生产。

发明内容

本发明的目的在于，针对已有技术固定芯棒连铸法作改进，而提供一种一次性芯棒连铸管坯的方法，以克服已有技术的不足。

本发明的技术总构思在于，令一次性芯棒(即一次性使用芯棒)在管坯连铸过程中，随着管坯运动，且直至管坯生产的完成。采用这种芯棒与管坯联动的技术方案，使用常规的垂直或水平连铸设备和结晶器，来加工制造连铸空心管坯。这是本发明区别于已有技术的主要特征。而常规垂直连铸设备、工艺和技术，是成熟的，是易于掌握的。也就是说，本发明几乎与实心坯连铸方法相同，操作过程也就那么简单。而用软质石墨或耐火材料制备的芯棒，可以从管坯中被轻易地破碎和清除干净。

本发明实现其目的的技术方案，是在加设芯棒导入装置的常规垂直连铸设备上实施。它仍然包括熔炼、浇铸、结晶凝固、拉坯、锯切工序，而其发明点在于，依次按照以下工序进行：熔炼、浇铸、结晶凝固、拉出管坯、管坯定尺锯切、清除芯棒。且在改进前后，浇铸、结晶凝固、拉坯和锯切，四者系同步连续进行的。而有鉴于管坯的生产过程，是在一个连铸设备上连续完成的(芯棒清除除外)，即由一台设备完成多道工序，故本明将步骤称之为工序。工序即为步骤。而在结晶凝固工序，是将一次性芯棒插入结晶器内部，且所说芯棒由凝固金属所包容抱合后，随着铸坯同步运动，而由结晶器内与铸坯被同步拉出来；而在清除芯棒工序，是将包容抱合在定尺锯切后的管坯中的芯棒清除干净。

而一次性芯棒插入结晶器内的操作方法，可以是人工的或者是机动的，或者是人工与机动相结合的操作方法。而本发明推荐的是人工与机动相结合的操作方法，即由人工将芯棒置设在芯棒导入装置内，而再经由芯棒导入装置持续不断地插入结晶器内。由于芯棒导入装置的作用，可以保证所插入的芯棒，处于结晶器的中心位置。从而确保了管坯的内孔与外圆的同心度。

而一次性芯棒必须充分满足耐高温，在常温和高温条件下具有足够的抗拉强度和抗压强度等力学性能，且经过高温而再转为常温状态下又具有良好的溃散性，即易于破碎和清除的特性。据此，本发明优选的芯棒，是软质石墨芯棒，或者是软质耐火材料如二氧化硅(石英砂)、碳化硅和刚玉芯棒。而特别推荐的是软质石墨芯棒。为了方便芯棒的模压成形、焙烧等的制作，同时也为了方便运输、储存和芯棒插入结晶器的人工操作，而本发明优选的芯棒长度为500mm～1200mm。为了提高管坯的内孔的圆正度和表面光洁度，本发明特别提出，对芯棒的表面，采用车或磨等机加工进行表面处理。而持续不断地将芯棒导入结晶器的目的，是通过芯棒首尾对接连结的方法而实现的。而这种首尾对接连结的方法，必须是简便快捷，且正确到位。本发明所提供的芯棒首尾对接连结，是呈 形的承插式紧配合对接连结，或者是螺纹对接连结，或者是榫头(燕尾榫)对接连结。而当芯棒导入装置为强制式机动导入装置者，则芯棒可以采用承插式对接连结；而当芯棒导入装置为非强制式从动导入装置者，则芯棒应当采用螺纹或榫头对接连结，以免产生管坯内漏问题。

而芯棒的清除，则是本发明的最后一道工序，它可以是人工清除，也可以是机动清除。但为了提高工作效率和管坯产量，降低劳动强度和用工人数，本发明特地为之配套设计了机动长杆钻，用来清除芯棒。具体地说，当拉出结晶器的包芯管坯，经由定尺锯切后，在台架上用机动长杆钻，将软质芯棒破碎并清除干净。当然，为了获得无任何残留芯棒的颗粒物或片状物，以免影响后续加工的轧管、拉管的质量，也可以再采用机动长杆刷，对管坯内孔作净化处理。而经清除出来的芯棒废料，可以回收后再供作制备芯棒的原料。

具体实施方式

以下通过具体实施方式的描述，将会对本明的目的及其技术方案更加明了。

具体实施方式之一。采用本申请人已申请中国专利的“一次性芯棒连铸管坯的设备”。在中频感应电炉上，将1Cr18Ni9Ti材质的不锈钢进行熔炼，完成后将其倒入连铸中间钢包。该钢包为连铸结晶器提供钢水并控制其铸造温度和流量。连铸装置为常规垂直下引连铸设备。Φ40×800mm规格的石墨芯棒，通过导向装置，一根对接一根地垂直进入结晶器，并随铸坯一起被拉出。连铸是成功的。Φ90×25mm的内包石墨芯棒管坯，以4.5m/min的速度从结晶器中拉出；按一定的长度进行定尺切断后，冷却到环境温度。随后管坯被输送到台架上，用机动长杆钻将石墨芯棒钻碎并吹扫干净，即制得成内孔清洁、尺寸精确的空心连铸管坯。由于是环型结晶，钢水凝固时的偏析等缺陷都呈环型分布，对管体质量起到良好作用。事实证明，这种超长连铸空心管坯，通过表面加工处理，最适合作为后道次的行星轧管机的管坯。通过行星轧管机轧制后的管材，再经盘拉机和在线感应退火，进行盘到盘的多次拉伸及退火，从而得到内外表面光亮、质量极佳的精密盘管。由钢水到不锈钢管成品的成材率，可达到85％以上。且流程短，成本低。这种方法生产的空心管坯，用于加工薄壁管时，具有明显的优势。连铸是成功的。

具体实施方式之二。采用本申请人已申请中国专利的“一次性芯棒连铸管坯的设备”，在中频感应电炉上，将GH30材质的耐高温合金钢进行熔炼，完成后将其倒入连铸中间钢包。该钢包为连铸结晶器提供钢水并控制其铸造温度和流量。Φ40×800mm规格的软质耐火材料芯棒，通过导向装置，一根对接一根地进入结晶器，并随铸坯同步拉出。Φ90×25mm的内包软质耐火材料芯棒管坯，以设定的速度从结晶器中拉出，按规定的长度进行定尺切断后，冷却到环境温度。随后管坯被输送到台架上，用机动长杆钻将软质耐火材料芯棒钻碎并吹扫干净，即可制得内孔清洁的管坯。由于钢水呈环型结晶，钢水凝固时的偏析等缺陷也都呈环型分布，这对管体成品质量有好处。这种连铸空心管坯，通过表面加工后，经三辊行星轧管机轧成Φ47×3mm的超长钢管并预弯成卷，后道次可实现盘到盘方式的拉拔，中间和成品退火采用在线感应退火方式，最后可得到内外表面光亮、质量极佳的精密管材。由钢水到管材的成材率可达到85％以上。生产成本比现有技术低很多。连铸是成功的。

综上所述的技术方案和由具体实施方式的验证，本发明所具有的投资少，工效高，生产成本低，成材率高，“一机多序”，操作简便，结晶器和管坯不会被拉断，管坯质量好等特点是显而易见的。本发明与已有技术特别是固定芯棒连铸法相比较，具有实质性显著特点和突出的进步，是目前一种优质高效管坯连铸的先进方法。

本发明的应用范围不受说明书所描述的限制，它可以广泛适用于各种单一金属管坯和合金管坯的连铸生产。

Claims (6)

1、一种一次性芯棒连铸管坯的方法，包括熔炼、浇铸、结晶凝固、拉坯、锯切工序，且浇铸、结晶凝固、拉坯和锯切，系同步连续进行，其特征在于，依次按照以下工序进行：熔炼、浇铸、结晶凝固、拉坯、定尺锯切、清除芯棒，且在结晶凝固工序，是将一次性芯棒插入结晶器内部，而所说芯棒由凝固金属所包容抱合后，随着铸坯由结晶器内被同步拉出来；而在清除芯棒工序，则是将包容在定尺锯切后的管坯中的芯棒清除干净。

2、根据权利要求1所述的一次性芯棒连铸管坯的方法，其特征在于，在结晶凝固工序，是采用芯棒导入装置，而将一次性芯棒插入结晶器内的。

3、根据权利要求1所述的一次性芯棒连铸管坯的方法，其特征在于，所说的插入结晶器内的一次性芯棒是石墨芯棒，或者是二氧化硅芯棒，或者是碳化硅芯棒。

4、根据权利要求1所述的一次性芯棒连铸管坯的方法，其特征在于，在清除芯棒工序，是采用机动长杆钻将芯棒从管坯中清除干净的。

5、根据权利要求1或3所述的一次性芯棒连铸管坯的方法，其特征在于，所说的一次性芯棒是定尺的，其长度为500mm～1200mm，而其圆周表面是经过机加工处理的，且将所说的一次性芯棒，经由首尾对接连结而持续不断地插入结晶器内的。

6、根据权利要求5所述的一次性芯棒连铸管坯的方法，其特征在于，所说的一次性芯棒的首尾对接连结，是呈 形承插式紧配合对接连结，或者是螺纹对接连结，或者是榫头对接连结。