專(zhuān)利名稱(chēng)：水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了連續(xù)鑄造鋼等金屬，使所供給的熔融金屬(稱(chēng)做金屬熔液)冷卻、凝固成鑄坯的結(jié)晶器，尤其是涉及能夠均勻冷卻鑄坯的水平連續(xù)鑄設(shè)備的可調(diào)結(jié)晶器。
連續(xù)鑄造是將貯留在中間罐(盛熔融金屬)中的鋼等熔融金屬供給結(jié)晶器，熔融金屬在結(jié)晶器中被冷卻，至少外部形成凝固鑄坯，然后用設(shè)置在結(jié)晶器下流側(cè)的拉引裝置將鑄坯連續(xù)拉出來(lái)進(jìn)行的。在這種連續(xù)鑄造中使用的鑄型(結(jié)晶器)，通常將結(jié)晶器制成管狀，借助冷卻(多為水冷)其外壁，使供給結(jié)晶器中空部分的熔融金屬凝固成鑄坯。結(jié)晶器按照所希望的鑄坯斷面形狀、尺寸由具有中空部分的導(dǎo)熱性良好的材料構(gòu)成。結(jié)晶器外側(cè)裝有冷卻水套，以構(gòu)成沿結(jié)晶器外壁流通的冷卻水。從而，熔融金屬的熱量被冷卻水導(dǎo)走而冷卻、凝固成鑄坯。象這樣進(jìn)行的連續(xù)鑄造的鑄造方向(結(jié)晶器軸(縱向)方向)不局限于垂直方向，有時(shí)設(shè)置成水平或傾斜方向，結(jié)晶器的中空部分?jǐn)嗝嬉灿芯匦?、多角形、圓形等多種。
按照這種結(jié)晶器的形態(tài)分類(lèi)，以下分為所述的兩種類(lèi)型。
(a)整體形成管狀體的結(jié)晶器為了得到小斷面鑄坯(鋼坯)，以整體的圓管或角管作為鑄型，稱(chēng)做所謂管式結(jié)晶器。為了得到大斷面的矩形鑄坯(扁坯和大型鋼坯)，將沿鑄造方向分割的數(shù)個(gè)鑄型器部件緊密組合成管狀體，將這種鑄型稱(chēng)做所謂組合式結(jié)晶器。但是，這些結(jié)晶器都有連續(xù)閉合斷面的中空部分內(nèi)壁，中空部分的斷面尺寸在鑄造中作為不變化的固定鑄型使用。在此鑄坯凝固，隨著冷卻而收縮，斷面尺寸變小。
在這樣整體形成的管狀體的結(jié)晶器中，為了保持鑄型與鑄坯接觸，鑄型內(nèi)壁形成合適的錐度，使其下流側(cè)成為小尺寸。然而，鑄坯的收縮率因鑄造金屬種類(lèi)、澆注溫度、鑄造拉坯速度等多種因素而異。由于這種原因，僅僅在鑄型內(nèi)壁形成錐度，難以保持鑄型內(nèi)壁與鑄坯表面均勻接觸。
因此，作為消除這個(gè)缺點(diǎn)的措施是縮短固定鑄型，往往在其下流側(cè)設(shè)置下面所說(shuō)的可調(diào)鑄型(可調(diào)結(jié)晶器)。
(b)用相互分離獨(dú)立的數(shù)個(gè)鑄型部件形成管狀體的結(jié)晶器是將相互分離獨(dú)立的、在鑄造斷面半徑方向可移動(dòng)的若干個(gè)部件配置成管狀的結(jié)晶器。這稱(chēng)做所謂可調(diào)結(jié)晶器，其中空部分的斷面尺寸在鑄造中作為可調(diào)鑄型使用。這種可調(diào)結(jié)晶器的各部件在鑄造斷面圓周方向不緊密地有間隔配置，借助彈簧和液壓缸等來(lái)壓到鑄坯表面上。而且，為了能夠進(jìn)行這樣的移動(dòng)，在可調(diào)結(jié)晶器的各部件間形成間隙。再者，這些部件設(shè)置在熔融金屬表面形成合適凝固層后的位置，亦即固定鑄型的下流側(cè)。
如上所述，鑄坯伴隨冷卻和凝固而收縮。但是，如使用這種可調(diào)結(jié)晶器，由于各鑄型部件壓在鑄坯表面上，鑄型與鑄坯表面接觸良好，與固定鑄型相比，鑄坯能夠更均勻地冷卻。
特公昭61-32104號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)做“現(xiàn)有技術(shù)”)公開(kāi)了以這些固定鑄型與可調(diào)鑄型作為組合鑄型。這種現(xiàn)有技術(shù)，如圖13和圖14所示那樣，包括第1鑄型部分241(這相當(dāng)于固定鑄型)和在第1鑄型部分的下流側(cè)配置的第2鑄型部分242和243(這相當(dāng)于可調(diào)鑄型)，第2鑄型部分有在各自的鑄造斷面圓周方向4分割的壁部分244(這相當(dāng)于冷卻板)。該壁部分244借助在平行于鑄造方向設(shè)置的調(diào)整裝置245(例如由雙動(dòng)式液壓缸構(gòu)成)能夠形成沿鑄造斷面半徑方向移動(dòng)。而且，調(diào)整裝置245，利用將相對(duì)鑄造方向平行的調(diào)整裝置245的運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換成大致相對(duì)于鑄造方向的直角方向(相當(dāng)于鑄造半徑方向)的直角杠桿246連接壁部分244的入口部247和出口部248。
然而，用象這樣的現(xiàn)有技術(shù)的連續(xù)鑄造鑄型進(jìn)行連續(xù)鑄造時(shí)有如下缺點(diǎn)。即因鑄坯進(jìn)行偏冷卻，容易產(chǎn)生鑄坯變形和開(kāi)裂，直角杠桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)作沒(méi)有充分可靠性。
1)鑄坯的變形和開(kāi)裂的發(fā)生①根據(jù)周密計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，每次鑄造金屬前，預(yù)先規(guī)定在固定鑄型的中空部分設(shè)計(jì)的錐度。如果鑄造的錐度值大于鑄坯的收縮量，就不能平滑地拉出鑄坯。相反，如果錐度值小，因鑄坯與鑄型間形成的間隙妨礙熱傳遞，不能進(jìn)行鑄坯冷卻。
可是，實(shí)際進(jìn)行連續(xù)鑄造時(shí)，鑄坯按鑄型錐度進(jìn)行收縮是很少見(jiàn)的?？傊?yàn)殍T坯的收縮率隨鑄造速度和熔融金屬溫度而變化，即使鑄造金屬種類(lèi)或者成分相同，收縮率也隨鑄造過(guò)程或者鑄造中經(jīng)過(guò)的時(shí)間而變化。其結(jié)果是，鑄坯伴隨冷卻并凝固的進(jìn)行很少發(fā)生與原來(lái)斷面相似的收縮，在大多數(shù)情況下，鑄坯的圓形斷面變成橢圓，或者矩形斷面變成近似菱形。
如上所述，在鑄坯表面與鑄型間形成間隙就妨礙熱轉(zhuǎn)移。因此，如上所述，鑄坯變形使其與鑄型接觸不均勻，接觸部分與有間隙部分的冷卻就產(chǎn)生極大差別。由于產(chǎn)生冷卻強(qiáng)度的這種分布，鑄坯收縮與其說(shuō)助長(zhǎng)上述變形，莫如說(shuō)直至鑄坯拉出時(shí)更加進(jìn)行偏冷卻和變形。其結(jié)果是在鑄坯內(nèi)部形成不均勻的或非對(duì)稱(chēng)的凝固組織，或者產(chǎn)生裂紋。
使鑄型部件壓緊在鑄坯表面上的可調(diào)結(jié)晶器是將固定鑄型縮短而接在其下流，從而可以使這樣的鑄坯不發(fā)生偏冷卻和變形。然而，按照現(xiàn)有技術(shù)的連續(xù)鑄造鑄型，由于在鑄造斷面半徑方向的可調(diào)結(jié)晶器的壓緊力不能進(jìn)行控制，壓在鑄坯上的結(jié)晶器壁部244(冷卻板)容易一端接觸強(qiáng)度低的部分，也就是熔融金屬表面凝固層薄的鑄坯部分(靠近固定鑄型部分)。其結(jié)果是容易發(fā)生鑄坯變形或者破裂。
而且，在這種情況下，由于第1鑄型部分241(固定鑄型)的長(zhǎng)度較短，在第1鑄型部分241中被冷卻而形成的鑄坯表面的凝固層厚度就薄，如上所述，在可調(diào)結(jié)晶器入口處的鑄坯就容易被壓坯。
反之，在第1鑄型部分241(固定鑄型)長(zhǎng)度較長(zhǎng)的情況下，由于在第1鑄型部分241內(nèi)的不均勻冷卻，鑄坯變形相當(dāng)大。由于這種原因，不能期待借助可調(diào)結(jié)晶器防止不均勻冷卻來(lái)達(dá)到抑制鑄坯變形的效果。
②再者，由于不能控制可調(diào)結(jié)晶器的壓緊力，可調(diào)結(jié)晶器與熔融金屬表面凝固層的摩擦力非常大。因此，或壓壞鑄坯使凝固中的鑄坯內(nèi)的熔融金屬冒出，或凝固鑄坯內(nèi)的金屬熔液靜壓變成負(fù)壓，冷卻不能充分進(jìn)行。
2)由于采用直角杠桿機(jī)構(gòu)而降低可靠性①現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)直角杠桿246轉(zhuǎn)換調(diào)整裝置245(液壓缸)的運(yùn)動(dòng)方向是使可調(diào)結(jié)晶器壁部分244(冷卻板)工作的方式。因此，在高溫多濕下，在處于粉塵多的環(huán)境條件下的連續(xù)鑄造設(shè)備中不能期待正確的工作。
②壁部分244(冷卻板)由裝入的萬(wàn)向接頭249(球形萬(wàn)向接頭)支承，而且，直角杠桿246借助有游隙250的銷(xiāo)子251接合在壁部分244(冷卻板)上。因此，不能規(guī)定正確的壓下量。
鑒于上述實(shí)際情況，本發(fā)明的目的是提供這樣的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器，該結(jié)晶器使薄且強(qiáng)度低的鑄坯凝固殼不被壓壞和擠曲，以平衡于凝固收縮的合適力使冷卻板接觸壓在鑄坯上，安全且能均勻冷卻，并且能平滑地反復(fù)連續(xù)進(jìn)行正確的動(dòng)作，也容易掌握壓下力。
為了達(dá)到上述目的，有關(guān)本發(fā)明的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器配備有中間罐和與其密閉結(jié)合的管狀結(jié)晶器，所述結(jié)晶器由密閉管狀結(jié)晶器管和在該密閉管狀結(jié)晶器管后續(xù)配置的、在鑄造斷面周邊方向分割成若干個(gè)部件并且以消耗材料內(nèi)襯的冷卻板構(gòu)成的可調(diào)結(jié)晶器組成，該可調(diào)結(jié)晶器的若干個(gè)冷卻板在鑄造斷面半徑方向能夠移動(dòng)。另外，以可能決定位置的支持軸支持上述可調(diào)結(jié)晶器的各冷卻板的上流端的同時(shí)，使上述密閉管狀結(jié)晶器管的出口端的內(nèi)徑尺寸與可調(diào)結(jié)晶器的上流端的內(nèi)徑尺寸一致，通過(guò)上述可調(diào)結(jié)晶器的各冷卻板的下流端部和靠近中間罐的上述密閉結(jié)晶器管設(shè)置的冷卻箱架的側(cè)壁部之間設(shè)置的液壓缸的伸縮，使上述可調(diào)結(jié)晶器的幾個(gè)冷卻板圍繞上述支持軸旋轉(zhuǎn)，從而能夠形成沿鑄造斷面半徑方向移動(dòng)。
另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，利用設(shè)置在可調(diào)結(jié)晶器入口處的位置調(diào)整裝置能夠調(diào)整地給定上述可調(diào)結(jié)晶器內(nèi)徑尺寸，上述可調(diào)結(jié)晶器的出口端利用在鑄造斷面半徑方向上設(shè)置的液壓缸使沿該半徑方向能夠移動(dòng)，構(gòu)成連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是適用本發(fā)明的可調(diào)結(jié)晶器的水平連鑄設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的可調(diào)結(jié)晶器的第1實(shí)施例的放大縱剖側(cè)面圖。
圖3是用于本發(fā)明第1實(shí)施例的密閉管狀結(jié)晶器的橫剖正面圖。
圖4是本發(fā)明第1實(shí)施例的可調(diào)結(jié)晶器的橫剖正面圖。
圖5是本發(fā)明第2實(shí)施例的可調(diào)結(jié)晶器的放大縱剖側(cè)面圖。
圖6是本發(fā)明第3實(shí)施例的可調(diào)結(jié)晶器的放大縱剖側(cè)面圖。
圖7是在圓形斷面鑄坯連續(xù)鑄造設(shè)備中適用的本發(fā)明可調(diào)結(jié)晶器的橫剖正面圖。
圖8是本發(fā)明第4實(shí)施例的可調(diào)結(jié)晶器的放大縱剖側(cè)面圖。
圖9是沿圖8的IX-IX線(xiàn)的箭頭方向的剖面圖。
圖10是圖9所示可調(diào)結(jié)晶器的中空部分是矩形斷面時(shí)的剖面圖。
圖11是圖8所示位置調(diào)整裝置具備液壓缸時(shí)的局部放大剖面圖。
圖12是結(jié)晶器管(管狀結(jié)晶器)內(nèi)的鑄坯斷面形狀說(shuō)明圖。
圖13是現(xiàn)有技術(shù)的水平連續(xù)鑄造設(shè)備的可調(diào)結(jié)晶器的縱剖側(cè)面圖。
圖14是這個(gè)可調(diào)結(jié)晶器的放大圖。
下面按照


本發(fā)明的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器的實(shí)施例。
圖1是適用于本發(fā)明的可調(diào)結(jié)晶器的水平連續(xù)鑄造設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)圖。
在圖1中，1是盛鋼桶，保持在盛鋼桶中的熔融金屬(金屬熔液)M貯留在在盛鋼桶下部設(shè)置的中間罐2中。3是結(jié)晶器，它與上述的中間罐2密閉結(jié)合。4是拉引裝置，將從上述結(jié)晶器3送出的鑄坯5沿支持滾子6水平方向間歇地拉引。7是火焰式切割器，將利用上述拉引裝置4拉引的鑄坯5切割成規(guī)定長(zhǎng)度，切斷后的鑄坯5經(jīng)過(guò)輸送輥道8，以便供給冷卻床9。
圖2是在本發(fā)明第1實(shí)施例的可調(diào)結(jié)晶器中使用的中間罐2和結(jié)晶器3的放大縱剖側(cè)面圖。在圖2中，2A是在靠近上述中間罐2底部側(cè)壁上設(shè)置的中間罐水口，通過(guò)在其外側(cè)的連接環(huán)10安裝陶瓷制的開(kāi)啟環(huán)11。上述結(jié)晶器3由密閉管狀結(jié)晶器管12和從該密閉管狀結(jié)晶器管12在鑄造方向(長(zhǎng)度方向)的下流側(cè)設(shè)置的可調(diào)結(jié)晶器13構(gòu)成。上述開(kāi)啟環(huán)11嵌入密閉管狀結(jié)晶器管12的入口端部。上述密閉結(jié)晶器管12的外壁固定在具有冷卻水通路14A的冷卻箱框架14上的同時(shí)，該冷卻箱框架14固定在設(shè)置在地面上的結(jié)晶器架15上。在該結(jié)晶器架15上開(kāi)有連通上述冷卻水通路14A的冷卻水入口16。在上述密閉結(jié)晶器管12是如圖3所示的矩形斷面時(shí)，如圖4所示，可調(diào)結(jié)晶器13由在鑄造斷面的周邊方向分割成4個(gè)、每個(gè)內(nèi)面內(nèi)襯石墨或銅板、鐵板等消耗構(gòu)件17A-17D的冷卻板18A-18D構(gòu)成。這4個(gè)冷卻板18A-18D的鑄造方向的上流端部分別通過(guò)在上述冷卻箱框架14側(cè)壁上的軸19A-19D定位，以使上述密閉管狀結(jié)晶器管12的出口端內(nèi)徑尺寸d與可調(diào)結(jié)晶器13的上流端的內(nèi)徑尺寸d1一致。而且借助上述各軸19A-19D的圓周旋轉(zhuǎn)，結(jié)晶器13能夠沿鑄造斷面半徑方向移動(dòng)。在這些冷卻板18A-18D的鑄造方向的下流端部分別安裝自由旋轉(zhuǎn)的基座滾子20A-20D。
在設(shè)置在上述冷卻箱框架14的側(cè)壁上的上述支持軸19A-19D外側(cè)安裝的軸21A-21D和靠近上述冷卻板18A-18D的下流端部安裝的軸22A-22D之間，分別架設(shè)液壓缸23A-23D。借助這些液壓缸23A-23D的伸縮，可調(diào)結(jié)晶器13的各冷卻板18A-18D圍繞上述支持軸19A-19D旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成位置調(diào)整裝置，使沿鑄造斷面半徑方向驅(qū)動(dòng)移動(dòng)。另外，在上述密閉管狀結(jié)晶器管12和可調(diào)結(jié)晶器13的上流端面的連接部插入間隙用密封墊24。再者，如圖4和圖7所示那樣，利用設(shè)置在可調(diào)結(jié)晶器13的消耗構(gòu)件17A-17D的各拐角處的耐熱密封墊24b和24c能夠起到可調(diào)結(jié)晶器13的后端的鑄造斷面周邊方向間隙的密封墊作用。另外，通過(guò)調(diào)整在活塞桿23′A-23′D上螺紋連接的螺母式檔塊25A-25D來(lái)確定上述各冷卻板18A-18D的鑄造斷面半徑方向移動(dòng)的限度。但是，為此也可以采用其他以下任何手段。
下面說(shuō)明這樣所構(gòu)成的本發(fā)明第1實(shí)施例的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用結(jié)晶器的作用。首先，從圖1所示的盛鋼桶1供給的金屬熔液M貯留在其下部設(shè)置的中間罐2內(nèi)。然后，金屬熔液M經(jīng)過(guò)圖2所示的中間罐水口2A和開(kāi)啟環(huán)11流入結(jié)晶器3的密閉管狀結(jié)晶器12。在該結(jié)晶器管12中金屬熔液開(kāi)始凝固，將大致相當(dāng)于結(jié)晶器管12斷面的矩形斷面的凝固殼引拉到可調(diào)結(jié)晶器內(nèi)。
此時(shí)，上述可調(diào)結(jié)晶器13的各冷卻板18A-18D隨著液壓缸23A-23D的伸長(zhǎng)動(dòng)作，圍繞支持軸19A-19D旋轉(zhuǎn)，沿鑄造斷面徑向移動(dòng)。由此，這些冷卻板18A-18D接觸凝固殼的各面，使其冷卻。這里如圖1所示，上述可調(diào)結(jié)晶器13的上流端的內(nèi)徑尺寸d1與密閉管狀結(jié)晶器管12的出口端的內(nèi)徑尺寸d一致。因此，處于密閉管狀結(jié)晶器管12出口端的溫度高、壁薄且強(qiáng)度低的生外力(擠壓力)作用，防止結(jié)晶器管12和支座滾子20A-20D之間的鑄坯部分壓彎，能夠提高鑄坯5的質(zhì)量。
再有，圖6是按照本發(fā)明實(shí)施例3的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器主要部分的縱剖側(cè)面圖。與上述第1和第2實(shí)施例的不同點(diǎn)是，可調(diào)結(jié)晶器13沿鑄造方向分為兩段，即前段可調(diào)結(jié)晶器13和后段可調(diào)結(jié)晶器13R同心配置。因?yàn)槌蠖慰烧{(diào)結(jié)晶器13R外，其他結(jié)構(gòu)與圖2所示的實(shí)施例相同，所以相當(dāng)部分給予相同符號(hào)，省略這些詳細(xì)說(shuō)明。還有，由于后段可調(diào)結(jié)晶器13R與前段可調(diào)結(jié)晶器13的結(jié)構(gòu)相同，所以對(duì)相當(dāng)于前段可調(diào)結(jié)晶器13的各構(gòu)成構(gòu)件的后段可調(diào)結(jié)晶器13R的各構(gòu)成構(gòu)件，在前段各構(gòu)成構(gòu)件的符號(hào)后分別附加符號(hào)R。另外，在本實(shí)施例中，支座滾子20A-20D僅僅安裝在后段可調(diào)結(jié)晶器13R的各冷卻板18AR-18DR的下流端部。
可是，如圖2所示第1實(shí)施例那樣，如可調(diào)結(jié)晶器13做成一段，就非常容易地與密閉管狀結(jié)晶管12找正。但是，如圖6所示，即使是兩段可調(diào)結(jié)晶器13和13R，借助通過(guò)支架26A-26D連接兩個(gè)結(jié)晶器13和13R的結(jié)構(gòu)，也能容易地與密閉管狀結(jié)晶器管12找正。因此，鑄坯5的冷卻時(shí)間大大加長(zhǎng)，從而能提高冷卻效果。
另外，在上述各實(shí)施例中，雖然說(shuō)明了密閉管狀結(jié)晶器管12和鑄坯5是矩形斷面的情況，但是在圓形斷面鑄坯5的連續(xù)鑄設(shè)備中使用的本發(fā)明結(jié)晶器時(shí)，如圖7所示，只要使可調(diào)結(jié)晶器13中的各冷卻板18A-18D的內(nèi)襯消耗構(gòu)件17A-17D的內(nèi)表面適合鑄坯5的圓形斷面，形成圓弧狀，可與上述各實(shí)施例同樣地構(gòu)成。
圖8是本發(fā)明第4實(shí)施例的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器的縱剖側(cè)面圖。在第4實(shí)施例中，如圖8所示，作為固定鑄型使用的管狀凝固殼不會(huì)由于各冷卻板18A-18D的擠壓而壓壞，僅僅平衡鑄坯5的凝固收縮的量、各冷卻板18A-18D壓在凝固殼上。從而使鑄坯5進(jìn)行安全且均勻的冷卻。
另外，在這個(gè)第1實(shí)施例中，因?yàn)楦骼鋮s板18A-18D分別借助各自的液壓缸23A-23D驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，作為可調(diào)結(jié)晶器13整體的動(dòng)作是極平穩(wěn)的，還有，對(duì)鑄坯5的壓下壓力掌握到哪種程度變得容易。
而且，在上述第1實(shí)施例中，因?yàn)橐栽诳烧{(diào)結(jié)晶器13的各冷卻板18A-18D的下流端部分別安裝支座滾子20A-20D作為結(jié)構(gòu)，所以這些支座滾子20A-20D的間隔等的調(diào)整也變得簡(jiǎn)單，能合適地進(jìn)行拉引鑄坯5。
另外，借助在可調(diào)結(jié)晶器13的四角設(shè)置的密封墊24b和24c，防止在鑄造過(guò)程中從可調(diào)結(jié)晶器13流出金屬熔液并防止凝固中的鑄坯表面氧化。
圖5是按照本發(fā)明第2實(shí)施例的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用結(jié)晶器主要部分的縱剖側(cè)面圖。與上述第1實(shí)施例的不同點(diǎn)是，在構(gòu)成可調(diào)結(jié)晶器13的4塊冷卻板18A-18D中，在垂直方向上將位于最下方的冷卻板18c的鑄造方向的下流端部支持在與上述結(jié)晶器架15連接并向側(cè)面延伸的結(jié)晶器支持架15A上，通過(guò)調(diào)整軸25M能調(diào)整高度。因?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)與圖2所示的本發(fā)明的第1實(shí)施例相同，所以相當(dāng)部分給予相同符號(hào)，省略這些詳細(xì)說(shuō)明。
按照?qǐng)D5所示的第2實(shí)施例的情況，在構(gòu)成可調(diào)結(jié)晶器13的4塊冷卻板18A-18D中，將對(duì)鑄坯5的擠壓力由于重力緣故而最小的、最下方的冷卻板18c的位置固定。因此，伴隨這些重量差產(chǎn)結(jié)晶器管102通過(guò)連接耐火材料103密閉結(jié)合在貯留熔融金屬液M的中間罐101上。接在該結(jié)晶器管102之后設(shè)置作為可調(diào)鑄型使用的可調(diào)結(jié)晶器104a和104b，而且在其下流側(cè)安置拉引用滾子105。
一旦金屬熔液M供入中間罐101并在此貯留之后，經(jīng)連接耐火材料103流入結(jié)晶器管102內(nèi)。金屬熔液與結(jié)晶器管102的內(nèi)壁接觸的同時(shí)，在其接觸面，即金屬熔液外層形成凝固層Sc。但是，因?yàn)榻Y(jié)晶器管102內(nèi)的凝固層Sc的厚度比金屬熔液直徑小，所以在該部分的鑄坯5的強(qiáng)度是不夠的。然后，鑄坯5隨著可調(diào)結(jié)晶器104a和104b的冷卻，其凝固層Sc的厚度增加，在可調(diào)結(jié)晶器104b的出口附近的凝固層Sc的厚度可達(dá)10-50mm，這樣就具有足夠的強(qiáng)度。然后，鑄坯5用位于下流側(cè)的拉引滾子105拉出，用合適的切割裝置(未示出)切斷成規(guī)定長(zhǎng)度。
在圖8所示的本發(fā)明第4實(shí)施例中，結(jié)晶器管102是銅合金制的整體管狀結(jié)晶器，將由于冷卻而產(chǎn)生的鑄坯5的收縮估計(jì)在內(nèi)，其中空部分的斷面形成具有在鑄造方向上縮小的錐度的圓管狀。結(jié)晶器管102的外側(cè)設(shè)有冷卻水套106，以使由冷卻水套106供給的冷卻水沿結(jié)晶器管102的外壁流通。
如圖9所示那樣，可調(diào)結(jié)晶器104a是由包圍圓形中空部分的總計(jì)4個(gè)部件107a、107b、107c和107d形成的管狀體。各個(gè)部件107a、107b、107c和107d分別由在板108內(nèi)側(cè)的銅合金制冷卻板109的內(nèi)面上裝有石墨內(nèi)襯110構(gòu)成。在冷卻板109內(nèi)，裝有若干個(gè)流過(guò)冷卻水的導(dǎo)管111。在圖8中，冷卻水從可調(diào)結(jié)晶器104a和104b的一側(cè)端部E1流入，從另側(cè)端部在垂直于紙面的方向排出。
另外，如圖9所示，因?yàn)槭珒?nèi)襯在具有耐熱性的同時(shí)，還具有自潤(rùn)滑性，所以能光滑地拉引鑄熱5。如圖9所示那樣，在可調(diào)結(jié)晶器104a的鑄造方向的大致中間位置的板108的外側(cè)，液壓缸113的活塞桿114的端部連在結(jié)合構(gòu)件112上，并且液壓缸113的基端固定在框架115上。
再者，如圖8所示那樣，在從結(jié)晶器管102出口側(cè)的框架116突出設(shè)置的支持板117上螺紋結(jié)合的位置調(diào)整螺釘118前端，在框架116內(nèi)止住的同時(shí)，沿框架116外面(可調(diào)結(jié)晶器104a一側(cè))在鑄造斷面半徑方向(兩個(gè)箭頭A方向)固定在能滑動(dòng)的金屬零件119上。
而且，金屬零件119與在可調(diào)結(jié)晶器104a的入口側(cè)固定的結(jié)合部件120通過(guò)連接部件121相互連接。從而，利用調(diào)整位置調(diào)整螺釘118，金屬零件119沿框架116在鑄造斷面半徑方向(A方向)移動(dòng)。其結(jié)果，在使可調(diào)結(jié)晶器104a的入口內(nèi)徑尺寸與結(jié)晶器管102的出口內(nèi)徑尺寸一致的位置上，能夠固定可調(diào)結(jié)晶器104a的入口。
另外，在可調(diào)結(jié)晶器104a的鑄造方向出口側(cè)附近，連接部件123連接在固定在可調(diào)結(jié)晶器104a上的結(jié)合部件122上。并且在連接部件123的另一端的板124與可調(diào)結(jié)晶器104a之間裝入彈簧125，用螺栓126系緊。
而且，如圖9所示那樣，可調(diào)結(jié)晶器104b也由4個(gè)構(gòu)件107a、107b、107c和107d構(gòu)成，在鑄造方向的大致中間位置設(shè)與液壓缸113相同結(jié)構(gòu)的液壓缸。再者，在可調(diào)結(jié)晶器104b的鑄造方向入口側(cè)和出口側(cè)分別設(shè)置與上述相同結(jié)構(gòu)的結(jié)合部件122、連接部件123、板124、彈簧125和螺栓126。
圖10示出可調(diào)結(jié)晶器104a的各構(gòu)件107a1、107b1、107c1和107d1的內(nèi)面中空部分是矩形斷面的情況。在這種情況下，結(jié)晶器管102的中空斷面也使用矩形斷面。
圖11示出圖8所示的位置調(diào)整裝置具備液壓缸的情況。沿結(jié)晶器管102出口側(cè)的板116，在鑄造斷面半徑方向上可滑動(dòng)的金屬零件119上，連接有連接部件127，在其中空?qǐng)A管狀部分128中嵌裝可自由滑動(dòng)的活塞129。并且活塞桿130的前端與固定在可調(diào)結(jié)晶器104a入口側(cè)的結(jié)合部件120連接。上述中空?qǐng)A管狀部分128由上部?jī)?nèi)室131和下部?jī)?nèi)室132構(gòu)成，在上部?jī)?nèi)室131中能流入高壓流體。也就是說(shuō)，由中空?qǐng)A管狀部分128、上部?jī)?nèi)室131、下部?jī)?nèi)室132、活塞129和活塞桿130構(gòu)成了液壓缸。
在連續(xù)鑄造中，在上部?jī)?nèi)室131中被供入高壓流體狀態(tài)時(shí)，借助位置調(diào)整螺釘118調(diào)整并固定可調(diào)結(jié)晶器104a的內(nèi)徑，以使結(jié)晶器管102的出口內(nèi)徑與可調(diào)結(jié)晶器104a的入口內(nèi)徑一致。在鑄造終期，通過(guò)抽出上部?jī)?nèi)室131的高壓流體，活塞桿130向B方向移動(dòng)，這樣就能瞬時(shí)間完成可調(diào)結(jié)晶器104a入口內(nèi)徑的擴(kuò)大。
下面就使用構(gòu)成本發(fā)明第4實(shí)施例的可調(diào)結(jié)晶器制造圓形斷面鋼坯時(shí)的連續(xù)鑄造加以說(shuō)明。
1)結(jié)晶器管102內(nèi)的鑄坯舉動(dòng)如圖8所示那樣，從中間罐101流入結(jié)晶器管102的金屬熔液M與結(jié)晶器管102的內(nèi)壁接觸而冷卻，其外層形成凝固層Sc。并且隨著拉引滾子105拉引鑄坯5，凝固層Sc的厚度逐漸增加，另一方面，由于凝固層Sc的厚度這樣增加，鑄坯5的斷面逐漸縮小。結(jié)晶器管102是固定在中間罐101上的鑄型，是不隨鑄坯形狀變化的。但是，考慮到象這樣的鑄坯斷面尺寸減小，結(jié)晶器管102的內(nèi)面從上流側(cè)直到下流側(cè)應(yīng)形成內(nèi)壁斷面尺寸減少的錐度形狀。然而，如上所述那樣，由于鑄坯5的收縮率隨多種因素而變化，所以在所有場(chǎng)合不可能保持結(jié)晶器管102內(nèi)壁與鑄坯5均勻接觸。
如圖12所示那樣，鑄坯5在與結(jié)晶器管102內(nèi)壁接觸部位的一部分上形成間隙G，因而形成不均勻接觸狀態(tài)，產(chǎn)生某種程度的偏冷卻。其結(jié)果，結(jié)晶器管102出口側(cè)的鑄坯形狀僅稍微變形。因此，希望作為固定鑄型的結(jié)晶器管102的長(zhǎng)度短一些。但是，另一方面，如過(guò)分短，凝固層厚度變薄，鑄坯5的強(qiáng)度就過(guò)低，鑄坯5容易破斷，內(nèi)部高溫的金屬熔液就有可能冒出，所以結(jié)晶器管102的長(zhǎng)度不能短于規(guī)定以下。
2)可調(diào)結(jié)晶器104a內(nèi)的鑄坯5的舉動(dòng)按照?qǐng)D8和圖9進(jìn)行說(shuō)明。在可調(diào)結(jié)晶器104a的入口側(cè)設(shè)置位置調(diào)整螺釘118。利用該位置調(diào)整螺釘118調(diào)整構(gòu)件107a、107b、107c和107d的位置，使可調(diào)結(jié)晶器104a的入口內(nèi)徑尺寸與結(jié)晶器管102的出口內(nèi)徑尺寸一致，從而能夠順利地拉引鑄坯5。而且，借助下流側(cè)的拉引滾子105拉引鑄坯5的同時(shí)，利用冷卻板109一邊間接冷卻，鑄坯5的凝固層Sc的厚度一邊向下流側(cè)逐漸增大，與此相應(yīng)，鑄坯5的斷面尺寸逐漸縮小。但是，由于入口側(cè)的鑄坯5的凝固層Sc的厚度與出口側(cè)的厚度相比是相當(dāng)薄的，所以入口側(cè)的鑄坯5的強(qiáng)度低。因而，如果可調(diào)結(jié)晶器104a的各構(gòu)件的鑄造斷面半徑方向的移動(dòng)量在鑄坯的鑄造方向上不受控制的情況下，全移動(dòng)構(gòu)件容易碰在強(qiáng)度低的入口側(cè)的鑄坯5上，結(jié)果造成入口側(cè)的鑄坯開(kāi)裂。
但是，在本實(shí)施例中，在可調(diào)結(jié)晶器104a的鑄造方向的大致中間部位設(shè)置液壓缸113，該液壓缸113抵抗彈簧125的彈力，以入口E為支點(diǎn)使構(gòu)件107a、107b、107c和107d向縮徑方向靠。因此，構(gòu)件107a、107b、107c和107d這樣好地沿鑄坯形狀追隨，能夠確保鑄坯5在寬范圍內(nèi)與可調(diào)結(jié)晶器104a接觸。其結(jié)果是，鑄坯5在可調(diào)結(jié)晶器104a內(nèi)均勻冷卻，幾乎不產(chǎn)生變形和偏冷卻。而且，如圖9所示那樣，因?yàn)樵跇?gòu)件107a、107b、107c和107d的內(nèi)面上裝有石墨內(nèi)襯110，所以降低構(gòu)件內(nèi)表面與鑄坯5的摩擦，能夠更可靠地防止鑄坯5的裂紋。
3)可調(diào)結(jié)晶器104b內(nèi)的鑄坯5的舉動(dòng)如圖8所示那樣，在可調(diào)結(jié)晶器104a內(nèi)已冷卻的鑄坯5的凝固層Sc的厚度在可調(diào)結(jié)晶器104b的入口側(cè)部分是結(jié)晶器全部凝固厚度的大致一半，具有足夠的強(qiáng)度。因而，借助液壓缸113抵抗彈簧125的彈力，使可調(diào)結(jié)晶器104a的各構(gòu)件向縮徑方向靠，各構(gòu)件107a、107b、107c和107d大體上全面地接觸在鑄坯5的表面上。因此，鑄坯5和可調(diào)結(jié)晶器104b沒(méi)有一端接觸。
這就是說(shuō)，鑄坯5隨著下流側(cè)的拉引滾子105產(chǎn)生的拉引在鑄造方向均勻冷卻，斷面尺寸以一定比例收縮，不產(chǎn)生變形和裂紋。
象這樣，供給中間罐101的金屬熔液M，利用拉引滾子105一邊連續(xù)拉出，借助作為固定鑄型的結(jié)晶器管102和作為可調(diào)鑄型的可調(diào)結(jié)晶器104a和104b，一邊均勻冷卻，一邊從表面層逐次進(jìn)行凝固。其結(jié)果是，能夠得到已收縮斷面與結(jié)晶器管102入口側(cè)斷面形狀大體上相似的近似正圓形狀的鋼坯。
但是，鑄造終期時(shí)的鑄坯5的凝固容易不穩(wěn)定，表面往往粗糙。這種粗糙部分如原封不動(dòng)地通過(guò)鑄型內(nèi)，就有損傷在可調(diào)結(jié)晶器104a和104b的內(nèi)壁上安裝的石墨內(nèi)襯110的危險(xiǎn)。如圖11所示那樣，在可調(diào)結(jié)晶器104a入口設(shè)置的位置調(diào)整裝置具備液壓缸的場(chǎng)合，借助抽出構(gòu)成液壓缸的圓管狀部128的上部?jī)?nèi)室131的高壓流體，使活塞桿130向箭頭B方向移動(dòng)，使可調(diào)結(jié)晶器104a的入口內(nèi)徑瞬時(shí)擴(kuò)大。與此同時(shí)，借助使可調(diào)結(jié)晶器104a和104b的液壓缸向擴(kuò)徑方向移動(dòng)，避免損傷石墨內(nèi)襯110。
象上述那樣構(gòu)成本發(fā)明第4實(shí)施例的結(jié)晶器，所以達(dá)到下述的效果。
①可調(diào)結(jié)晶器的各構(gòu)件以固定的入口部分為中心，僅僅平衡鑄坯的凝固收縮的量在半徑方向(縮徑方向)移動(dòng)，各構(gòu)件與鑄坯表面一樣接觸而進(jìn)行均勻冷卻。因此，不會(huì)壓壞在結(jié)晶器管出口的高溫、凝固層薄且強(qiáng)度低的鑄坯，也不發(fā)生鑄坯的變形和開(kāi)裂或者膨脹(內(nèi)壓引起的膨脹)。因此，能夠得到軸對(duì)稱(chēng)形成凝固組織的優(yōu)質(zhì)鑄坯。
②通過(guò)調(diào)整設(shè)置在可調(diào)結(jié)晶器入口的位置調(diào)整裝置，使可調(diào)結(jié)晶器的入口內(nèi)徑尺寸與結(jié)晶器管的出口內(nèi)徑尺寸一致，能順利地拉引鑄坯。
③根據(jù)通過(guò)的鑄坯的表面狀態(tài)，利用液壓缸使可調(diào)結(jié)晶器的入口和出口向擴(kuò)徑方向移動(dòng)，可以不損傷可調(diào)結(jié)晶器的內(nèi)壁。
權(quán)利要求
1.水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器，其特征在于，它備有中間罐和與中間罐密閉結(jié)合的管狀結(jié)晶器管，在該管狀結(jié)晶器管后續(xù)配置了在鑄造斷面周邊方向分割成若干個(gè)部件且在鑄造斷面半徑方向能移動(dòng)的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器，其中借助設(shè)置在可調(diào)結(jié)晶器的入口端的位置調(diào)整裝置可以調(diào)整、固定上述可調(diào)結(jié)晶器的內(nèi)徑尺寸，借助設(shè)置在鑄造斷面半徑方向上的液壓缸，上述可調(diào)結(jié)晶器的出口端能在該半徑方向上移動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的可調(diào)結(jié)晶器，其特征在于，上述位置調(diào)整裝置備有液壓缸，利用該液壓缸能夠擴(kuò)大或縮小可調(diào)結(jié)晶器的內(nèi)徑尺寸。
3.水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器，其特征在于，它備有中間罐和與中間罐密閉結(jié)合的管狀結(jié)晶器管，上述結(jié)晶器由密閉管狀結(jié)晶器管和在該密閉管狀結(jié)晶器管后續(xù)配置、在鑄造斷面周邊方向分割成若干個(gè)部件且以消耗部件內(nèi)襯的冷卻板構(gòu)成的可調(diào)結(jié)晶器組成，該可調(diào)結(jié)晶器的數(shù)塊冷卻板在鑄造斷面半徑方向上能移動(dòng)，在這樣構(gòu)成的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器中，用能決定位置的支持軸支持上述可調(diào)結(jié)晶器的各冷卻板的上流端，使上述密閉管狀結(jié)晶器管的出口端內(nèi)徑尺寸與可調(diào)結(jié)晶器的上流端的內(nèi)徑尺寸一致，同時(shí)通過(guò)在上述可調(diào)結(jié)晶器的各冷卻板的下流端部與靠近上述中間罐設(shè)置的冷卻箱框架側(cè)壁之間架設(shè)的液壓缸的伸縮，使上述可調(diào)結(jié)晶器的數(shù)塊冷卻板圍繞上述支持軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能在鑄造斷面半徑方向上移動(dòng)。
4.按照權(quán)利要求3所述的可調(diào)結(jié)晶器，其中在構(gòu)成上述可調(diào)結(jié)晶器的數(shù)塊冷卻板中，在垂直方向上位于最下方的冷卻板的下流端部可調(diào)整地被支撐在上述密閉結(jié)晶器管的冷卻箱框架側(cè)壁上或與結(jié)晶器架臺(tái)連設(shè)的結(jié)晶器支架臺(tái)上。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的可調(diào)結(jié)晶器，其中由上述數(shù)塊冷卻板構(gòu)成的可調(diào)結(jié)晶器沿鑄造方向至少配置兩段。
6.按照權(quán)利要求3或4所述的可調(diào)結(jié)晶器，其特征在于，在上述密閉管狀結(jié)晶器管與可調(diào)結(jié)晶器的上流端面的連接部位插裝上密封墊，而且，在上述密閉管狀結(jié)晶器管后續(xù)配置的在鑄造斷面周邊方向上分割成數(shù)個(gè)構(gòu)件的上述可調(diào)結(jié)晶器的鑄造斷面周邊方向的各構(gòu)件的間隙中設(shè)置具有密封作用的耐熱密封墊。
全文摘要
一種水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器，它備有中間罐和與中間罐密閉結(jié)合的管狀結(jié)晶器管，在該管狀結(jié)晶器管后續(xù)配置了在鑄造斷面周邊方向分割成若干個(gè)部件且在鑄造斷面半徑方向能移動(dòng)的水平連續(xù)鑄造設(shè)備用可調(diào)結(jié)晶器，其中借助設(shè)置在可調(diào)結(jié)晶器的入口端的位置調(diào)整裝置可以調(diào)整、固定上述可調(diào)結(jié)晶器的內(nèi)徑尺寸，借助設(shè)置在鑄造斷面半徑方向上的液壓缸，上述可調(diào)結(jié)晶器的出口端能在該半徑方向上移動(dòng)。
文檔編號(hào)B22D11/05GK1064229SQ9111193
公開(kāi)日1992年9月9日 申請(qǐng)日期1991年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月29日
發(fā)明者神代初義, 清輔泰三, 崗二郎, 小菅俊洋, 末岡和明 申請(qǐng)人:川崎重工業(yè)株式會(huì)社, 新日本制鐵株式會(huì)社