CN220760962U - 一种带储气室的振动冲击锤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金属凝固和连续铸造领域，特别是一种带储气室的振动冲击锤装置，其包括：冲击锤(1)、冲击锤壳体(3)、冲击锤上的气体通路(2)、储气室(4)、进气通道(5)；储气室(4)与冲击锤壳体(3)的空腔连通，冲击锤上的气体通路(2)与外部环境相连，高压气体通过进气通道(5)进入冲击锤壳体(3)，储气室(4)的体积与冲击锤壳体(5)的空腔的体积之间成比例。该装置具有设备简单、冲击能量大、节约用气、冲击到位准确等优点，以使冲击锤有足够大的行程和能量锤击带液芯的铸坯，以破碎粗大的中心等轴晶、细化凝固组织、改善铸坯芯部质量。

Description

一种带储气室的振动冲击锤装置

技术领域

本发明涉及金属凝固和连续铸造领域，特别是一种带储气室的新型振动冲击锤装置。

背景技术

随着世界冶金技术的发展，现代连铸技术不断进步，可浇铸钢种不断扩大，一些高合金、高品质特殊钢已经不断在大型钢铁企业连铸生产流程中得以生产。为了解决上述问题，长期以来冶金科技工作者在该技术方面开发形成了许多专利和技术。目前大规模应用于工业化生产的主要有电磁搅拌技术和凝固末端轻压下或铸轧技术。

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。中国专利申请No.201310412579.8公开了‘一种连铸坯用的震动锤装置及使用方法’，该装置给出了采用振动的方式给凝固坯壳施加振动力，其目的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，上述技术方案并没有详细描述震动锤装置的结构特征。中国专利申请No.201621208030.2公开了‘一种活塞式气动振动器’，为一种单气路供气条件下的气动振动器，该装置有两个缺点：一是振动件向下运动供气时间短，后期主要依靠气体膨胀做推力，因此无法实现长行程运动；二是向上运动需要压缩气体，无法实现振动件有效撞击到装置的顶部。另外，向下运动时进气时间越长，向上运动的距离就越短。

上述现有技术的方案中，在单一进气孔连续进气，不采用换向阀换向操作的条件下，造成振动件运动末期冲击动能降低、无法实现长行程振动的缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种带储气室的新型振动冲击锤装置，是在振动锤壳体的下部设置一个独立的储气室，储气室与振动锤壳体的空腔相通，使冲击锤有足够大的行程和能量锤击带液芯的铸坯。

为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种带储气室的振动冲击锤装置，其包括：构成一个滑动副的冲击锤1和冲击锤壳体3，冲击锤1包括锤头15、锤杆16和推板17，推板17与冲击锤壳体3之间为气体密封，所述锤头15直接作用于铸坯8外表面，该装置还包括冲击锤的气体通路2、储气室4和进气通道5，其中：密封的储气室4与冲击锤壳体3的空腔气体连通，冲击锤内部的气体通路2具有与外部环境相连的第一端口和通向冲击锤壳体3的第二端口，冲击锤壳体3设置有贯通壳体的进气通道5，该进气通道5与所述第一端口间歇的气体连通，高压气体通过进气通道5进入冲击锤壳体3并作用于推板17，驱动冲击锤1往复运动；储气室4的内腔体积V2与冲击锤壳体3的内腔体积V1之间比例为：V2：V1为0.25～10，最佳范围0.5～2。

冲击锤1的行程L1为20～1500mm。

冲击锤壳体3上端厚度L2比冲击锤1的行程L1小10～150mm。

所述储气室4具有以下结构之一：

A.储气室4为一个单独的空腔，气体连通地设置在冲击锤壳体3的下部或侧面；

B.储气室4与冲击锤壳体3集成为一体，直接设置在冲击锤壳体3的下部。

当储气室4为设置在冲击锤壳体3侧面的单独个体时，冲击锤壳体3和储气室4下部设置有共同的密封的下盖板6，下盖板6上设置有连通冲击锤壳体3和储气室4的连接通道7；

所述下盖板6与冲击锤壳体3之间为通过螺栓、螺钉或螺纹的可拆卸的固定连接。

当储气室4直接设置在冲击锤壳体3的下部与冲击锤壳体3集成为一体时，储气室4的横截面积可以大于、等于或小于冲击锤壳体3上部的横截面积；在冲击锤1的锤头设置第一限位块9，或在下盖板6上设置第二限位块13，或在推板17的下部设置第三限位块14。

所述冲击锤壳体3分为上盖板31和壳体32两部分，两部分之间为可拆卸的连接。

冲击锤(1)的锤头(15)的横截面形状为是圆形、方形、矩形、椭圆形之一，冲击锤(1)的推板(17)的横截面形状为是圆形、方形、矩形、椭圆形之一；冲击锤1的锤头15与推板17的横截面形状可以相同，也可以不同，冲击锤1上部横截面积S1与下部的横截面积上S2之比为0.1～0.9。

在冲击锤1的锤头15加保护帽10，并通过螺栓或销钉11与冲击锤1的锤头15进行固定，锤头15与铸坯8接触面的形状是平面、凸弧面、凹弧面或上述多种形状的组合。

在冲击锤1的推板17与冲击锤壳体3之间设置有密封环12。

该振动冲击锤装置的外表侧面设置水冷套，或进行喷淋冷却。

该振动冲击锤装置放置在铸坯8的一侧或多侧位置，对带液芯的铸坯坯壳进行敲击。

该振动冲击锤装置放置在如结晶器出口、二冷区、凝固末端等多个位置；每个位置放一组或多组；每个铸坯侧面放置一个或多个该振动冲击锤装置。

驱动该振动冲击锤装置的动力源介质是气体，动力源介质的压力为0.2～15MPa。

该振动冲击锤装置适用于方坯、矩形坯、板坯、圆坯以及其它形状的铸坯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出了一种带储气室的新型振动冲击锤装置，其关键是在振动锤壳体的下部设置一个独立的储气室，该储气室与振动锤壳体的空腔相通，它的体积与振动锤壳体的空腔的体积之间有一个合适的比例。在向上运动时，尽管该振动冲击锤装置也是采用短时充气、然后依靠气体膨胀实现向上加速运动，但是由于有了该储气室，所以向上运动的压力减小的较少，这可以保证在整个冲击锤壳体3上端厚度L2的行程范围内，冲击锤1的向上运动始终保持加速状态，直到冲击锤上的气体通路2与外界环境相通，然后实现对铸坯8的连续敲击。同时，可以保证冲击锤装置具有较长的L2行程。当冲击锤向下运动时，储气室内的气体压力很低，等于环境气体压力，向下的进气压力很容易将冲击锤壳体3内的气体压缩进储气室内，它使得储气室内压力有所增加的同时，也使得冲击锤准确的回到底部起点。起到节约气体用量、缩短充气时间的功效。

该带储气室的新型振动冲击锤装置具有设备简单、冲击能量大、节约用气、冲击到位准确等优点。它可以使冲击锤有足够大的行程和能量锤击带液芯的铸坯，以破碎粗大的中心等轴晶、细化凝固组织、改善铸坯芯部质量。

附图说明

图1为本实用新型的带储气室的振动冲击锤装置示意图；

图2为本实用新型的振动冲击锤装置中，储气室为一个单独的个体的示意图；

图3为本实用新型的振动冲击锤装置中，当储气室的横截面积大于冲击锤壳体内腔的横截面积时的结构示意图；

图4为本实用新型的振动冲击锤装置中，当储气室的横截面积与冲击锤壳体内腔的横截面积相同时的结构示意图；

图5为本实用新型的振动冲击锤装置中，当储气室的横截面积小于冲击锤壳体内腔的横截面积时的结构示意图；

图6a、图6b、图6c分别为冲击锤的横截面形状为圆形、正方形、长条形的示意图；

图7为本实用新型的冲击锤1设置保护帽10的结构示意图；

图8a为一个振动冲击锤装置在铸坯8任一横截面上的布置图；

图8b为两个振动冲击锤装置在铸坯8任一横截面上的布置图；

图8c为四个振动冲击锤装置在铸坯8任一横截面上的布置图。

其中的附图标记为：

1 冲击锤 2 冲击锤上的气体通路

3 冲击锤壳体 4 储气室

5进气通道 6下盖板

7 连接通道 8 铸坯

9 第一限位块 10 保护帽

11 螺栓或销钉 12 密封环

13 第二限位块 14 第三限位块

15锤头 16锤杆

17推板

31上盖板 32壳体

L1冲击锤的行程 L2冲击锤壳体上端厚度

V1冲击锤壳体的内腔体积 V2储气室的内腔体积

S1冲击锤上部的横截面积 S2冲击锤下部的横截面积

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图1～图8所示，一种带储气室的新型振动冲击锤装置，其包括：冲击锤1、冲击锤上的气体通路2、冲击锤壳体3、储气室4、进气通道5。

冲击锤1分为锤头15、锤杆16和推板17，气体通路2从锤头通向锤杆底部；在冲击锤壳体3的下部设置一个独立的储气室4，该储气室4与冲击锤壳体3的空腔相通，储气室4的体积与冲击锤壳体的空腔的体积之间有一个合适的比例。在初始状态，如图1所示，冲击锤上的气体通路2在锤头外围与外部环境相连，储气室4中压力为环境大气压，由于储气室4的存在，高压气体通过进气通道5持续进入，作用于推板上，很容易将冲击锤1移动到冲击锤壳体3的底部，同时也将冲击锤壳体3内部的气体压缩到储气室4内，并增加储气室4内的气体压力，做到节约用气；此时，冲击锤上的气体通路2与进气通道5连通，经过短暂的充压，储气室4内的气体与进气通道5内的气体压力基本达到平衡，在压力作用下，冲击锤1开始向上运动，储气室4内气体压力也随着气体膨胀，开始缓慢降低，这就可以保证在整个冲击锤壳体3上端厚度L2的行程范围内，冲击锤1的向上运动始终保持加速状态，直到冲击锤上的气体通路2与外界环境相通，以此依靠冲击锤1的向上运动惯性实现对铸坯8的敲击。并实现往复运动和对铸坯8的连续敲击。

在该带储气室的新型振动冲击锤装置中，储气室4的内腔体积V2与冲击锤壳体3的内腔体积V1之比是非常重要的设计参数，是确保冲击锤1长行程的关键。其合理的取值范围是0.25～10。当冲击锤1上部(锤头)横截面积S1与下部(推板)的横截面积上S2之比较小时，要求储气室4的内腔体积V2与冲击锤壳体3的内腔体积V1的比值要小；当冲击锤1上部横截面积S1与下部的横截面积上S2之比较大时，要求储气室4的内腔体积V2与冲击锤壳体3的内腔体积V1的比值要大；最佳的比值范围是0.5～2。

该带储气室的新型振动冲击锤装置中冲击锤1的行程范围L1为20～1500mm。

在使用中，冲击锤壳体3上端厚度L2比冲击锤1的行程L1略小，其值约小10～150mm。

储气室4可以通过螺栓、螺钉、螺纹等方式固定在冲击锤壳体3的下部，如图1所示，储气室4也可以是一个单独的个体，如图2所示；通过在冲击锤壳体3的下部增加下盖板6，将冲击锤壳体3进行密封，同时设置连接通道7与储气室4连通。下盖板6与冲击锤壳体3可以通过螺栓、螺钉或螺纹等方式固定连接。

储气室4也可以直接设置在冲击锤壳体3的下部，与冲击锤壳体3连成一体，此时，储气室4的横截面积可以大于(见图3)、等于(见图4)或小于(见图5)冲击锤壳体3上部的横截面积；为了避免冲击锤1下降过深，可以在冲击锤1的头部设置第一限位块9；也可以在下盖板6上设置第二限位块13，见图4；或冲击锤1的下部设置第三限位块14，如图7所示。

为了便于设备安装，可以将冲击锤壳体3分为上盖板31和壳体32两部分，两部分之间采用螺栓或螺钉进行连接，如图5所示。

冲击锤1上部与下部的横截面形状可以是圆形的、方形的、矩形的、椭圆形的，也可以是上述多种形状的组合，如图6a、6b、6c所示。冲击锤1上部与下部的横截面形状可以相同，也可以不同。冲击锤1上部横截面积S1与下部的横截面积上S2之比为0.1～0.9。

为了提高冲击锤1的使用寿命，可以在冲击锤1的头部加保护帽10，如图7所示，并通过螺栓或销钉11与冲击锤1的头部进行固定。其与铸坯接触面的形状可以是平面的，也可以是凸弧面的或凹弧面的，也可以是上述多种形状的组合。

为了提高密封效果，可以在冲击锤1与冲击锤壳体3之间设置密封环12，如图4所示。

为了提高冲击锤1的使用寿命，可以在新型振动冲击锤装置的外表侧面设置水冷套，或进行喷淋冷却。

在使用时，该振动冲击锤装置可以放置在铸坯8的一侧或多侧位置，对带液芯的铸坯坯壳进行敲击，见图8。

该振动冲击锤装置可以放置在如结晶器出口、二冷区、凝固末端等多个位置；每个位置可以放一组，也可以放多组；每个铸坯侧面可以放置一个该振动冲击锤装置，也可以放置多个。

驱动该振动冲击锤装置的动力源介质是气体，动力源介质的压力为0.2～15MPa。

该振动冲击锤装置适用于方坯、矩形坯、板坯、圆坯以及其它形状的铸坯。

Claims (15)

1.一种带储气室的振动冲击锤装置，其包括：构成一个滑动副的冲击锤(1)和冲击锤壳体(3)，冲击锤(1)包括锤头(15)、锤杆(16)和推板(17)，推板(17)与冲击锤壳体(3)之间为气体密封，所述锤头(15)直接作用于铸坯(8)外表面，其特征在于：

该装置还包括冲击锤的气体通路(2)、储气室(4)和进气通道(5)，其中：密封的储气室(4)与冲击锤壳体(3)的空腔气体连通，冲击锤内部的气体通路(2)具有与外部环境相连的第一端口和通向冲击锤壳体(3)的第二端口，冲击锤壳体(3)设置有贯通壳体的进气通道(5)，该进气通道(5)与所述第一端口间歇的气体连通，高压气体通过进气通道(5)进入冲击锤壳体(3)并作用于推板(17)，驱动冲击锤(1)往复运动；储气室(4)的内腔体积V2与冲击锤壳体(3)的内腔体积V1之间比例为：V2：V1为0.25～10，最佳范围0.5～2。

2.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：冲击锤(1)的行程L1为20～1500mm。

3.如权利要求1或2所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：冲击锤壳体(3)上端厚度L2比冲击锤(1)的行程L1小10～150mm。

4.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：所述储气室(4)具有以下结构之一：

A.储气室(4)为一个单独的空腔，气体连通地设置在冲击锤壳体(3)的下部或侧面；

B.储气室(4)与冲击锤壳体(3)集成为一体，直接设置在冲击锤壳体(3)的下部。

5.如权利要求4所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：当储气室(4)为设置在冲击锤壳体(3)侧面的单独个体时，冲击锤壳体(3)和储气室(4)下部设置有共同的密封的下盖板(6)，下盖板(6)上设置有连通冲击锤壳体(3)和储气室(4)的连接通道(7)；

所述下盖板(6)与冲击锤壳体(3)之间为通过螺栓、螺钉或螺纹的可拆卸的固定连接。

6.如权利要求4所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：当储气室(4)直接设置在冲击锤壳体(3)的下部与冲击锤壳体(3)集成为一体时，储气室(4)的横截面积可以大于、等于或小于冲击锤壳体(3)上部的横截面积；在冲击锤(1)的锤头设置第一限位块(9)，或在下盖板(6)上设置第二限位块(13)，或在推板(17)的下部设置第三限位块(14)。

7.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：所述冲击锤壳体(3)分为上盖板(31)和壳体(32)两部分，两部分之间为可拆卸的连接。

8.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：冲击锤(1)的锤头(15)的横截面形状为是圆形、方形、矩形、椭圆形之一，冲击锤(1)的推板(17)的横截面形状为是圆形、方形、矩形、椭圆形之一；冲击锤(1)的锤头(15)与推板(17)的横截面形状相同或不同，冲击锤(1)上部横截面积S1与下部的横截面积上S2之比为0.1～0.9。

9.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：在冲击锤(1)的锤头(15)加保护帽(10)，并通过螺栓或销钉(11)与冲击锤(1)的锤头(15)进行固定，锤头(15)与铸坯(8)接触面的形状是平面、凸弧面、凹弧面或上述多种形状的组合。

10.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：在冲击锤(1)的推板(17)与冲击锤壳体(3)之间设置有密封环(12)。

11.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：该振动冲击锤装置的外表侧面设置水冷套，或进行喷淋冷却。

12.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：该振动冲击锤装置放置在铸坯(8)的一侧或多侧位置，对带液芯的铸坯坯壳进行敲击。

13.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：该振动冲击锤装置放置在如结晶器出口、二冷区、凝固末端多个位置；每个位置放一组或多组；每个铸坯侧面放置一个或多个该振动冲击锤装置。

14.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：驱动该振动冲击锤装置的动力源介质是气体，动力源介质的压力为0.2～15MPa。

15.如权利要求1所述的带储气室的振动冲击锤装置，其特征在于：该振动冲击锤装置适用于方坯、矩形坯、板坯、圆坯形状的铸坯。