CN2887489Y - 一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，它属于冶金领域无缝复合管生产技术中一种近终型连铸设备。本连铸机是由内结晶器1、上结晶器10、下结晶器18、引锭切割车22、翻转辊道30五部分设备组成。本连铸机特征在于将上、下垂直安装的上结晶器10和下结晶器18，通过一台内结晶器1串联起来组合使用，其中上结晶器10浇铸不锈钢水5，下结晶器18浇铸低碳钢水13，可铸出内复合空心管坯；反之上结晶器浇铸低碳钢水，下结晶器浇铸不锈钢水，则可铸出外复合空心管坯；若使用三台结晶器连续作业，还可铸出双面复合空心管坯。使用这种复合空心管坯生产不锈钢无缝复合管，可省去实心坯穿孔工序，使生产工艺简化为：复合空心管坯→轧管→减、定径，最终实现不锈钢无缝复合管的近终型连铸连轧，从而达到缩短工艺流程、减少设备投入、节约能源和降低生产成本的目的。

Description

一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机

技术领域

本实用新型涉及一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，它属于冶金领域不锈钢无缝复合管生产技术中一种近终型连铸设备。本连铸机特征在于两台上、下垂直安装的上结晶器10和下结晶器18，是通过一台内结晶器1串联起来组合使用，它不仅能生产不锈钢内、外单面复合空心管坯，还可以生产出双面复合空心管坯。使用这种复合空心管坯生产不锈钢无缝复合管，可省去实心坯穿孔工序，使生产工艺简化为：复合空心管坯→轧管→减、定径，最终实现无缝复合钢管生产的近终型连铸连轧。

技术背景

不锈钢这种特殊的金属材料，因其具有高强度、耐腐蚀和美丽光泽而被广泛应用于生产、生活等各个领域。而且国内、外市场需求以每年12％的速度在增长，可是生产不锈钢所需要的稀有金属材料镍、铬、钛却越来越少，其价格也越来越昂贵，这使不锈钢的生产和应用受到极大的限制，为解决这个矛盾，人们开始研究探索用不锈钢的复合材料来代替纯不锈钢材料。目前某些应用领域出现的不锈钢复合板、带、管，就是在这种市场背景下产生的，但迄今为止，在市场上见到的不锈钢复合材料依然为数不多，其中所见的复合管也基本上都是高频焊管或机械套管，而真正的不锈钢无缝复合管几乎见不到，其重要原因之一是无缝复合管生产即困难又复杂，可以说用传统的实心坯穿孔工艺是无法生产出不锈钢无缝复合管的。近年来生产领域出现的几种新方法，如离心浇铸法、机械堆焊法、一次性芯杆法和喷铸法，都可以生产出不锈钢无缝复合管坯，但这些已有的生产方法存在共同的缺点：即生产流程间断、手工操作工序多、生产效率低、成本高，而且难以实现连续化、规模化和自动化生产。

实用新型内容

为了克服原有生产技术的缺点和不足，本实用新型目的在于提供一种能够连续化、规模化和自动化生产不锈钢无缝复合管空心管坯的设备，它不仅能生产不锈钢内、外单面复合的空心管坯，还可以生产双面复合的空心管坯，而且两种金属材料的复合是冶金结合。使用这种空心管坯才能实现不锈钢无缝复合管的近终型轧制，从而达到缩短工艺流程、提高生产效率、减少设备投入、节约能源和降低生产成本的目的。

本实用新型的目的是通过以下技术措施实现的。一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，其特征在于将两台上、下垂直安装的结晶器10和18通过一台内结晶器1串联起来连续使用，其中上结晶器10用以浇铸不锈钢水，下结晶器18用以浇铸低碳钢水，这样可铸出内复合空心管坯，反之则铸出外复合空心管坯；如果再增加一台外结晶器，即上、下结晶浇铸不锈钢水，中间结晶器浇铸低碳钢水，则铸出的是双面复合的空心管坯。本连铸机是由内结晶器1、上结晶器10、下结晶器18、引锭切割车22、翻钢辊道30五部分设备组成。

a、内结晶器1通过振动器2安装在上机架37上，其上端安装的冷却水进口3和出水口4分别与结晶器内的进水管41、出水管42相通；内结晶器1沿轴向分为上、中、下三个冷却段，其中上冷却段处在中间包8的钢水以上；中冷却段处在不锈钢水中和上结晶器10的A冷却段之间，该段是钢水冷却结成坯壳的主要区段；下冷却段处在上结晶器10的B、C冷却段并一直插入下结晶器18中，该段是管坯结成坯壳后的强冷却区段；该段内结晶器截面的特点，是由原来圆型整体结构变为由四“瓣”组成的圆型结构，各“瓣”均有独立的进、出水通道，并且各“瓣”之间留有一定间隙，由于这种多“瓣”组成的结构特点，使各“瓣”之间均有径向弹力。

b、上结晶器10通过上出口盘9，安装在上中间包8的底部，上中间包8固定在中机架38上；其上侧设有不锈钢水5的上钢水包6和上浇铸槽7，其中两个上浇铸槽7和7a分别安装在上中间包8上口两侧切线位置，并且出钢口与钢水液面成45度斜角；上结晶器10的冷却室沿轴向分为A、B、C三个冷却段，各冷却段都有独立的高压水进口43和排水口44；在上结晶器10下侧，设有不锈钢管坯的上牵引辊11和上喷淋装置12，不锈钢空心管坯19在牵引过程中受到上喷淋装置12汽水喷淋二次冷却。

c、下结晶器18与上结晶器10组合起来使用，用来浇铸复合管坯。下结晶器18是通过下出口盘17安装在下中间包16的底部，下中间包16固定在下机架39上，其上设有低碳钢水13的下钢水包14和下浇铸槽15，其中两个下浇铸槽15安装在下中间包16上口两侧切线位置，并且出钢口与钢水液面成45度斜角；下结晶器16的冷却室与上结晶器10的冷却室结构相同，也是沿轴向分为A、B、C三个冷却段，各段都有独立的高压冷却水进口和出口；在下结晶器18下侧，设有复合管坯29的下牵引辊20和下喷淋装置21，复合管坯29在牵引过程中受到下喷淋装置21汽水喷淋二次冷却。

d、引锭切割车22是将引锭机构和切割装置设计在一台升降小车上的，它是由切割器23、夹送辊24、夹紧器25、升降小车26、牵引装置27和轨道28组成。其中切割器23安装在升降小车26上侧，夹送辊24和夹紧器25安装下侧，升降小车26在牵引装置27带动下可沿轨道28上、下升降，轨道28固定在底机架40和地面机架上。

e、翻转辊道设备是由翻转辊道30、输送辊道34、取送辊道35、和引锭杆36组成。其中翻转辊道30设在引锭切割车22下侧，并与其保持一定距离，它是由接钢筒31、夹送辊道32、油缸33组成；在翻转辊道30的右侧设有输送辊道34，左侧安装了取送辊道35；翻转辊道30具有两个功能：其一是开始铸坯时，它用来取送引锭杆36；其二是铸坯正常生产时，它将定尺复合管坯29装入接钢筒31，再由夹送辊道32送上输送辊道34。

本实用新型优点：

1、由于本连铸机采用了两台上、下垂直安装的结晶器，并且用一台内结晶器串联起来连续使用，不仅能生产不锈钢内、外单面复合空心管坯，如果使用三台外结晶器连续作业，还可以生产出双面复合空心管坯。使用这种空心管坯生产不锈钢无缝复合管，可省去传统工艺中的穿孔工序，使生产流程简化为：复合空心管坯→轧管→减、定径，最终实现无缝复合钢管生产的近终型轧制，从而达到缩短生产流程、提高生产效率、减少设备投入、节约能源和降低生产成本的目的。

2、由于本连铸机内结晶器1的下冷却段采用了分“瓣”组合的结构，使得结晶器各“瓣”均有径向弹力，在此弹力作用下，内结晶器各“瓣”的外冷却壁始终紧贴在管坯内壁，因此使管坯得到最充分的冷却。采用这种具有径向弹力的内结晶器，即可消除冷却壁与铸坯间的“气隙”，也避免了因管坯收缩将内结晶器“箍死”的事故发生，还可以将内结晶器设计的更长，从而使管坯内壁得到更充分的冷却。

3、由于本连铸机上、下结晶器的冷却腔，沿轴向分为A、B、C三个冷却段，而且每段都有各自独立的进、排水通道，这使高压冷却水调整更加方便灵活，铸坯时可根据管坯结晶状态，随时调整各段的冷却水流和水压，从而使管坯得到最佳冷却与结晶条件。

4、在传统连铸工艺中，把钢水注入中间包，通常是将浸入式水口垂直插入中间包钢水中，这样注入钢水并不旋转。而本连铸机的上浇铸槽7和下浇铸槽15都是安装在中间包上口处的切线位置，并且出钢口与钢水液面成一斜角，这使钢水注入中间包时产生切向冲击力，在此切向力作用下，钢水不停地环绕内结晶器旋转，其作用相当于电磁搅拌，这不仅破坏了枝状结晶体的形成，也使偏析现象明显减少，同时有利于夹杂物与气泡的上浮，这对提高空心管坯铸造质量十分有利。

5、由于本连铸机将引锭机构和切割设备合并设计在一台升降小车26上，所以车上设备如切割器23、夹紧装置25、夹送辊24均可两种功能共用：当开始铸坯时，车上设备当引锭机构使用，即将引锭杆送入结晶器内，再把管坯从结晶器中拉出；当铸坯进入正常生产状态时，车上设备当切割设备使用，即由切割器23将管坯切成定尺，再由夹送辊24送入下道工序。这样结构的引锭切割设备，实现了一机多用，即减少设备投入，又提高设备的利用率，同时也缩短了生产工艺流程。

6、由于翻转辊道30是由接钢筒31、夹送辊道32、油缸33组成，并且接钢筒31可在油缸33的推动下做90度翻转，夹送辊道32在传动装置带动下可正、反两个方向转动，故翻转辊道30具有两项功能：其一在铸坯开始时，它用来取、送引锭杆；其二在铸坯进入正常生产时，它用来接、送定尺管坯，这样可以实现一机两用，减少设备投入，缩短工艺流程。

附图说明

图1、一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机结构主视图

图2、内结晶器纵向结构剖视图

图3、内结晶器上冷却段横向剖视图

图4、内结晶器中冷却段横向剖视图

图5、内结晶器下冷却段横向剖视图

图6、下结晶器纵向结构剖视图

图7、下结晶器横向结构剖视图

图8、中间包钢水浇铸示意图

图中：1、内结晶器  2、振动器  3、冷却水进口  4、出水口  5、不锈钢水  6、上钢水包  7、上浇铸槽  8、上中间包  9、上出口盘  10、上结晶器  11、上牵引辊  12、上喷淋装置  13、低碳钢水  14、下钢水包15、下浇铸槽  16、下中间包  17、下出口盘  18、下结晶器  19、不锈钢管坯  20、下牵引辊  21、下喷淋装置  22、引锭切割车  23、切割器24、夹送辊  25、夹紧器  26、升降小车  27、牵引装置  28、轨道  29、复合管坯  30、翻转辊道  31、接钢筒  32、夹送辊道  33、油缸  34、输送辊道  35、取送辊道  36、引锭杆  37、上机架  38、中机架  39、下机架40、底机架  41、进水管  42、出水管  43、高压水进口  44、排水口  45、金属外壳  46、内冷铜套  47、高压水喷头  48、高压水通道  49、高压水腔  50、低压水腔  51、排水通道

见图1

本实用新型是由内结晶器1、上结晶器10、下结晶器18、引锭切割车22、翻转辊道30五部分设备组成。其中内结晶器1的上冷却段处在不锈钢水之上并通过振动器2安装在上机架37上，其上端设有冷却水进口3和出水口4，下冷却段穿过上结晶器10并插入下中间包16和下结晶器18中。上结晶器10通过上出口盘9安装在上中间包8底部，上中间包固定在中机架38上，其上设置的两台上钢水包6和两台上浇铸槽7用来浇铸不锈钢水5，在上结晶器下侧设有上牵引辊11和上喷淋装置12，不锈钢管坯19在牵引过程中受到二次冷却。下结晶器18通过下出口盘17安装在下中间包16底部，下中间包固定在下机架39上，其上设置的两台下钢水包14和两台下浇铸槽15用来浇铸低碳钢水13，在下结晶器18下侧设有下牵引辊20和下喷淋装置21，复合管坯29在牵引过程中受到二次冷却。引锭切割车22是由切割器23、夹送辊24、夹紧器25、升降小车26、牵引装置27、轨道28组成；其中切割器23安装在小车上侧，夹送辊24、夹紧器25安装其下侧；升降小车26在牵引装置27的牵引下可在轨道28上下升降，翻转辊道30右侧是输送辊道34，左侧是取送辊道35，其中输送辊道34用来输送定尺管坯，取送辊道35是用来取送和停放引锭杆36；翻转辊道33是由接钢筒31、夹送辊到32、油缸33组成，其中接钢筒31可在油缸推动下翻转90度，夹送辊道32在传动装置带动下可正、反两个方向转动，因此它即能取送引锭杆又可以输送管坯。

见图2、图3、图4、图5

内结晶器1沿轴向分为上、中、下三个冷却段，其中上冷却段和中冷却段中心圆管是进水管41，周围环型管是出水管42；下冷却段截面由原来圆型整体结构变为四“瓣”组合的圆型结构，每个“瓣”都有独自的进水管41和出水管42。内结晶器上端中心圆孔是冷却段进水口3，侧面两个横向圆孔是出水口4。

见图6、图7

上结晶器10和下结晶器18结构相同，都是由金属外壳45、内冷铜套46、高压水喷头47、高压水通道48、高压水腔49、低压水腔50、排水通道51、高压水进口43和排水口44组成；结晶器冷却室沿轴向分A、B、C三个冷却段，各段都有独自高压水进口43和排水口44。冷却水经高压水通道48进入高压水腔49，再经高压水喷头47喷在内冷铜套46上；冷却水从低压水腔50带走大量热量，经排水通道51和排水口44排出结晶器。

见图8

上浇铸槽7和下浇铸槽16安装位置相同，都是安装在中间包上口的切线位置，其出钢口与钢水液面成45度斜角，这样钢水注入中间包后产生切向冲击力，在此切向力作用下，钢水环绕内结晶器1不停地旋转，起到了搅拌钢水的作用。

具体实施方案

1、(见图1)以生产不锈钢内复合管坯为例，在开始铸坯时，先将引锭杆36送入上结晶器10，同时将引锭杆上的引锭环置入下结晶器，封好后再将不锈钢水5通过上钢水包6和上浇铸槽7注入上结晶器10，不锈钢水在内、外结晶器强冷下立即结成坯壳，同时随引锭杆向下移动，当移到上结晶器出口时钢水全部结晶成管坯，管坯继续下移进入上牵引辊11，这时喷淋装置12将汽水均匀喷在管坯上，使其受到二次冷却；管坯继续下移进入下中间包16和下结晶器18，这时再将低碳钢水13通过下钢水包14和下浇铸槽15注入下中间包16，低碳钢水在环形结晶腔内，外侧接触冷却壁开始结晶成坯壳，内侧接触不锈钢管坯19开始与之复合，随着不锈钢管坯下移，低碳钢水结晶成环形的坯壳并焊合在不锈钢管坯上，当移到下结晶器出口时，低碳钢水全部结晶成复合管坯29，复合管坯继续下移进入下牵引辊20，这时下喷淋装置21将汽水均匀喷在复合管坯29上，在牵引过程中复合管坯受到二次冷却，并开始进入引锭切割车22，当引锭杆头越过切割器23时，夹紧器25立即将引锭杆“抱死”，这时引锭切割车22开始与管坯同步下移，同时四台切割器23开始启动切割管坯，切割器转动90度，管坯立即被切断，这时升降小车26在牵引装置27的带动下迅速下移将引锭杆送入翻转辊道30，同时夹紧器25立即松开，小车迅速上升返回原来位置等待切割下一根管坯。引锭杆进入接钢筒31，翻转辊道22在油缸33推动下翻转90度成水平位置，这时夹送辊道32转动将引锭杆36送上取送辊道35。当切割管坯时，翻转辊道22同样翻转90度成水平位置，但夹送辊道32做反向转动，将管坯29送上输送辊道34。

2、(见图1)在生产不锈钢外复合管坯时，上结晶器10用来浇铸低碳钢水，下结晶器18用来浇铸不锈钢水，其他工作程序与浇铸内复合管坯程序相同，这样就可以生产出不锈钢外复合空心管坯。

3、(见图1)在生产不锈钢双面复合管坯时，需要在上结晶器上侧再设置一组结晶器，并把内结晶器加长，也就是由上、中、下三台结晶器串联起来连续作业，即上、下结晶器浇铸不锈钢水，中间结晶器浇铸低碳钢水，其它工序与生产单面复合管坯相同，这样就可以生产出不锈钢双面复合空心管坯。

Claims (6)

1、一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，其结构是由内结晶器、外结晶器、牵引辊、引锭切割车、翻转辊道五部分组成，本连铸机特征是在下结晶器(18)的上侧设置一个上结晶器(10)，并且上结晶器(10)和下结晶器(18)共用同一个内结晶器(1)，同时上、下结晶器(10)和(18)分别设置各自的上牵引辊(11)和下牵引辊(20)，其中：

a、内结晶器(1)沿轴向是由三个冷却段构成，其中上冷却段通过振动器(2)安装在上机架(37)上，其上端安装的冷却水进口(3)和出水口(4)，分别与结晶器内的进水管(41)和出水管(42)相通，中冷却段处在上结晶器(10)的钢水中，下冷却段穿过上结晶器(10)一直插入下结晶器(18)中；

b、上结晶器(10)通过上出口盘(9)安装在上中间包(8)的底部，上中间包(8)固定在中机架(38)上，在上结晶器(10)的上侧设置不锈钢水(5)的上钢水包(6)和上浇铸槽(7)，下侧设置不锈钢管坯(19)的上牵引辊(11)和上喷淋装置(12)；上结晶器(10)的冷却室沿轴向分为A、B、C三个冷却段，并且各冷却段都设有独立的高压水进口(43)和排水口(44)；

c、下结晶器(18)通过下出口盘(17)安装在下中间包(16)的底部，下中间包(16)固定在下机架(39)上，在下结晶器(18)上侧设置低碳钢水(13)的下钢水包(14)和下浇铸槽(15)，下侧设置复合管坯(29)的下牵引辊(20)和下喷淋装置(21)，下结晶器(16)的冷却室结构与上结晶器(10)相同，也是沿轴向分为A、B、C三个冷却段，并且各冷却段都有独立的高压水进口(43)和排水口(44)；

d、引锭切割车(22)安装在下牵引辊(20)的下侧，它是由切割器(23)、夹送辊(24)、夹紧器(25)、升降小车(26)、牵引装置(27)和轨道(28)组成，其中切割器(23)安装在升降小车(26)上侧，夹送辊(24)、夹紧器(25)安装其下侧，升降小车(26)通过四个导向轮与轨道(28)滚动接触，并与牵引装置(27)柔性连接；

e、翻转辊道(30)设在引锭切割车(22)下侧，并与其保持一定的升降距离，它是由接钢筒(31)、夹送辊道(32)、油缸(33)组成，在翻转辊道(30)左侧安装引锭杆(36)的取送辊道(35)，右侧安装复合管坯(29)的输送辊道(34)。

2、根据权利要求1所述的一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，其特征是所述的内结晶器(1)沿轴向由三个冷却段构成，其中上冷却处在上中间包(8)的钢水之上，中冷却段置入上中间包(8)的钢水中和上结晶器(10)的A冷却段之间，下冷却段穿过上结晶器(10)的B、C冷却段并一直插入下结晶器(18)，尤其是内结晶器(1)的下冷却段的截面是由四“瓣”组合的圆形结构组成，各“瓣”均有独自的进、出水通道与上冷却段的进、出水口相通，并且各“瓣”之间设有一定的间隙，由于这种多“瓣”组合结构特点，使各“瓣”之间均具有径向弹力。

3、根据权利要求1所述的一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，其特征在于上结晶器(10)和下结晶器(18)都是采用高压水喷淋方式冷却内冷铜套(46)，并且上、下结晶器的冷却室沿轴向都是由三个冷却段A、B、C构成，各冷却段都设有独立的高压水进口(43)和排水口(44)；在结晶器内腔内冷铜套(46)为整体套筒安装其内侧，高压水喷头(47)按不同密度分别安装在三个冷却室的高压水腔(49)的内壁上；高压水腔(49)是由内、外两层金属壳(45)组合而成，它通过进水孔与高压水通道(48)相通，低压水腔(50)有过桥水管穿过高压水腔(49)与排水通道(51)相联通。

4、根据权利要求1所述的一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，其特征是所述的上中间包(8)上侧设置的两个上浇铸槽(7)和(7a)，其安装位置在中间包(8)上口的切线方向上，并且浇铸槽的出钢口与钢水液面成45度斜角；下中间包(16)上侧设置的两个下浇铸槽(15)，其安装位置是在下中间包(16)上口的切线方向上，并且浇铸槽的出钢口与钢水液面也是成45度斜角。

5、根据权利要求1所述的一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，其特征是所述的引锭切割车(22)，是将引锭机构和切割装置安装在同一升降小车(26)上，其切割装置是由四个切割器(23)组成，并且相互成90度夹角安装在小车上侧的回转盘上；引锭机构是由夹送辊(24)、夹紧器(25)、升降小车(26)和牵引装置(27)组成，其中夹送辊(24)安装在小车中心管坯通过位置，并与传动装置联接，夹紧器(25)安装在各夹送辊之间位置，升降小车(26)通过四个导向轮与轨道(28)滚动接触，并与牵引装置(27)柔性连接。

6、根据权利要求1所述的一种不锈钢无缝复合空心管坯连铸机，其特征是所述的翻转辊道(30)上的接钢筒(31)，通过销轴安装在水平辊道架上，其右侧支板下端与翻转油缸(33)联接；在接钢筒(31)两侧，安装多组夹送辊组成的夹送辊道(32)，夹送辊道(32)与传动装置联接。

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