專利名稱：一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)鑄造鋼管(空心圓坯)設(shè)備，屬鋼鐵冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，現(xiàn)在鋼管生產(chǎn)工藝，除了用鋼板焊接工藝生產(chǎn)，就是通過鑄造實(shí)心圓坯利用斜軋穿孔軋制無縫鋼管，此外，利用離心鑄造工藝生產(chǎn)鋼管和空心圓鋼坯。但離心鑄造工藝，產(chǎn)能低，成本高，有一定局限性。近半個(gè)世紀(jì)以來，世界眾多發(fā)達(dá)國家都投入大量人力和物力，研究用直接連續(xù)鑄造工藝生產(chǎn)空心圓坯和鋼管，至今，都取得了一定的階段性成果，但還沒有一家公司投入工業(yè)化生產(chǎn)。其原因是，由于鋼水凝固收縮抱緊結(jié)晶器，造成滑脫困難，易使內(nèi)結(jié)晶器接觸的鋼水在結(jié)晶過程中拉漏，造成漏鋼與二次冷卻水結(jié)合，易產(chǎn)生爆炸事故等諸多問題，致使空心管坯連續(xù)鑄造還沒有一家投入工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備。該設(shè)備可以連續(xù)鑄造外徑 Φ 300-Φ 2000mm，壁厚大于70mm-300mm的鑄造鋼管。采用的技術(shù)方案是一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備，包括中間包、塞棒、振動(dòng)臺(tái)、組合式結(jié)晶器、冷卻裝置、剪切裝置、三輥夾送裝置。所述的塞棒安裝在中間包內(nèi)，所述的中間包固定在平臺(tái)上，中間包上安裝有中間包水口，所述的中間包水口與所述的內(nèi)外結(jié)晶器相連接，所述的組合式結(jié)晶器由內(nèi)結(jié)晶器和外結(jié)晶器組成，內(nèi)、外結(jié)晶器固定在振動(dòng)臺(tái)架上。所述的冷卻裝置由一次冷卻裝置及二次冷卻裝置構(gòu)成。所述的三輥夾送裝置安裝在立柱上，下邊安裝有剪切裝置，其特點(diǎn)在于內(nèi)、外結(jié)晶器由兩個(gè)不同直徑同心圓組成，兩個(gè)同心圓直徑之差是待鑄造鋼坯壁厚的二倍，內(nèi)外結(jié)晶器通過互成90°的四支單臂或互成120°三支單臂同時(shí)固定在振動(dòng)臺(tái)架上，所述的三輥夾送裝置設(shè)置在內(nèi)、外結(jié)晶器的下方6-8m處，所述的剪切裝置設(shè)置在內(nèi)、 外結(jié)晶器下方15-18m處。上述內(nèi)、外結(jié)晶器均采用環(huán)縫式水冷結(jié)構(gòu)，環(huán)縫選在2_6mm之間，水冷卻流速大于 10m/sec，水冷卻壓力大于1. 2MPa。上述外結(jié)晶器由純鋼鍍鉻或無磁性不銹鋼或銅制成，外結(jié)晶器采用環(huán)縫式水冷系統(tǒng)，環(huán)縫2-6mm，鋼制結(jié)晶器的水冷流速大于lOm/sec，水冷卻壓力大于1. 2MPa，銅制結(jié)晶器的水流速為8m/sec，水冷卻壓力大于0. 8-1. OMPa0上述內(nèi)外結(jié)晶器下方均設(shè)置有懸掛套筒，內(nèi)外套筒距離鋼環(huán)壁縫在IOmm-IOOmm 之間，采用蒸汽、氮?dú)饣蚱渌茄趸瘹怏w冷卻，氣體冷卻流速在常溫下大于Sm/sec，水冷卻壓力大于0. 8MPa。上述振動(dòng)臺(tái)采用正弦振動(dòng)或非正弦振動(dòng)，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率為240-420次/分鐘，振動(dòng)振幅為2mm-10mm。外結(jié)晶器材質(zhì)，采用純銅和有磁性或者無磁性不銹鋼或高剛度、高強(qiáng)度耐磨鋼制成。結(jié)晶器壁厚通過結(jié)晶器材質(zhì)的機(jī)械性能來確定。當(dāng)有電磁攪拌時(shí)，采用純銅或無磁性不銹鋼制成結(jié)晶器，當(dāng)沒有電磁攪拌時(shí)，可用有磁性高強(qiáng)度耐磨鋼板制成結(jié)晶器。采用純銅制成結(jié)晶器時(shí)，采用環(huán)縫式水冷系統(tǒng)，環(huán)縫為2-8mm，水流速度控制在8-20m/s ；當(dāng)用不銹鋼或其它鋼制作時(shí)，結(jié)晶器壁厚可減少40-60%，水冷流速控制在12-24m/s。用鋼制結(jié)晶器可提高結(jié)晶器使用壽命一倍以上(與銅管相比)。采用銅結(jié)晶器時(shí)，外結(jié)晶器長度控制在930mm 左右，當(dāng)用鋼制作時(shí)，外結(jié)晶器長度在930mm-1200mm之間，外結(jié)晶器上采用統(tǒng)一錐度，依據(jù)鋼種不同，錐度選在千分之二——千分之四之間。為解決內(nèi)結(jié)晶器在鋼水凝固過程中的收縮抱緊問題，內(nèi)結(jié)晶器采用高強(qiáng)度、高硬度鋼制成(可不考慮是否有磁性均不影響電磁攪拌)，其壁厚為16-20mm之間，采用環(huán)縫式水冷結(jié)構(gòu)，環(huán)縫為2-8mm之間，水流速控制在8-20m/s之間可調(diào)，結(jié)晶器長度1100-1200mm 之間，結(jié)晶器自上而下400-600mm無錐度垂直等徑。經(jīng)過等截面后，結(jié)晶器自上至下 400-600mm以下部分，采用千分之三向內(nèi)收縮型內(nèi)結(jié)晶器。鑄造圓坯內(nèi)圓離開內(nèi)結(jié)晶器，裸漏內(nèi)表面二次冷卻用蒸汽或者氮?dú)?或其它廉價(jià)非氧化氣體)冷卻，為了提高冷卻效果，在內(nèi)結(jié)晶器下方懸掛一個(gè)套筒，套筒外徑小于圓坯內(nèi)圓直徑lO-lOOmm，在澆鑄過程中，通過內(nèi)結(jié)晶器內(nèi)圓上部引入0. 8-1. 2MPa的蒸汽或氮?dú)?，使冷卻氣體經(jīng)過內(nèi)套筒和鑄坯內(nèi)圓之間夾縫流出。因?yàn)閺氐兹∠卫鋮s用水，消除了可能漏鋼造成遇水爆炸的隱患。同時(shí)可減少二冷不均造成裂紋和二次氧化損失。管坯外圓二次冷卻可用噴淋或水冷也可以在外結(jié)晶器下方置外套筒、套筒和管坯之間環(huán)縫可選在IO-IOOmm之間，冷卻氣體可通過外結(jié)晶器環(huán)形帶均勻噴入環(huán)縫之中，氣體冷卻壓力0. 8-2. 5mpa之間，氣體在窄環(huán)縫之間流速可控制在大于8m/s。內(nèi)外套筒長度7_8m左右，內(nèi)筒可長些。內(nèi)外結(jié)晶器均用氣體冷卻，有利于提高鑄坯質(zhì)量，減少二次氧化損失，杜絕可能產(chǎn)生的安全事故。振動(dòng)臺(tái)、內(nèi)外結(jié)晶器同時(shí)固定在振動(dòng)臺(tái)架上，振動(dòng)臺(tái)可采用正弦振動(dòng)或非正弦振動(dòng)、振動(dòng)頻率240次-420次/分之間，振幅控制2-10mm之間，經(jīng)常操作在5mm左右，振動(dòng)電機(jī)或液壓缸功率可選偏大些，應(yīng)充分考慮內(nèi)結(jié)晶器抱緊情況下，負(fù)滑脫增加功率消耗的影響，如有電磁攪拌，電磁攪拌裝置應(yīng)與振動(dòng)臺(tái)分離，但二冷段內(nèi)外套筒和結(jié)晶器連為一個(gè)整體，增加振動(dòng)負(fù)荷。通過在結(jié)晶器下方二冷段后，設(shè)置4-6道次三輥夾送輥拖動(dòng)。在大直徑管坯澆鑄時(shí)，采用三輥夾送輥拖動(dòng)有利增加夾送輥拖動(dòng)面積，減少夾送輥直徑，有效降低設(shè)備重量。 拉坯速度、拉坯前期引錠桿操作都通過布置在立式連鑄機(jī)機(jī)架上夾送輥控制，夾送輥拖動(dòng)方向和速度通過電機(jī)可調(diào)，拉坯速度控制在0. 8m-2. 5m/分之間。三輥式夾送裝置分別在結(jié)晶器下方7m處開始布置，每下降an布置一臺(tái)，在結(jié)晶處下方15m至18m處，開始剪切，在剪切上方，布置4臺(tái)至5臺(tái)三輥夾送裝置。剪切后使定尺剪斷的坯料平穩(wěn)送入下部傾翻機(jī)上，傾翻機(jī)有三臺(tái)同步行動(dòng)三輥式夾送裝置，可使剪斷的坯料平穩(wěn)送到水平輥道至成品庫冷床上，也可以從水平輥道上接收引錠棒后，傾翻垂直送到結(jié)晶下方，引錠棒大約長12. 5m。剪切可用我公司自己設(shè)計(jì)的機(jī)械雙剪，剪切也可用多頭火焰環(huán)形切割，剪切裝置要求隨拉坯速度同步運(yùn)行，確保坯料在60sec至90sec時(shí)間內(nèi)剪切結(jié)束，并將定尺坯料通過下部夾送輥平穩(wěn)送到傾翻機(jī)中。其工藝流程為在立式連鑄機(jī)上，經(jīng)潔凈高溫鋼水通過鋼包注入中間包，中間包用塞棒控制水口，注入由兩個(gè)同心圓組成的內(nèi)外結(jié)晶器形成的環(huán)形圓周截面上，經(jīng)過二次冷卻，夾送輥拖動(dòng)，然后用環(huán)形剪切或火焰切割成定尺，平穩(wěn)輸入翻鋼機(jī)，送至冷床進(jìn)成品庫。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用鋼制結(jié)晶器代替銅質(zhì)結(jié)晶器，徹底解決了坯料抱緊而不能滑脫的問題；由于采用了鋼質(zhì)的結(jié)晶器，使結(jié)晶器壽命大幅增高；二冷段采用氣體冷卻，徹底解決了由于漏鋼造成的爆炸；采用三輥夾送輥，在拉坯過程中可使連鑄坯得以加工，從而改善了鋼坯的組織結(jié)構(gòu)，使坯料內(nèi)部細(xì)晶增多，從而提高了坯料的物理性能。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明組合結(jié)晶器局部示意圖。圖3是圖1中A部放大圖。
具體實(shí)施例方式一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備，包括中間包1、塞棒2、振動(dòng)臺(tái)3、組合結(jié)晶器、冷卻裝置、 剪切裝置11、三輥夾送裝置4。塞棒2安裝在中間包1內(nèi)，組合結(jié)晶器由內(nèi)結(jié)晶器5和外結(jié)晶器6構(gòu)成。內(nèi)外結(jié)晶器5、6固定在振動(dòng)臺(tái)支架7上，中間包1上設(shè)置有中間包水口 8，中間包水口 8與內(nèi)外結(jié)晶器5、6組成閉環(huán)相連接，冷卻裝置由一次冷卻裝置13及二次冷卻裝置12構(gòu)成。三輥夾送裝置4安裝在立柱上，且位于內(nèi)、外結(jié)晶器5、6下方7m處。剪切裝置 11設(shè)置在內(nèi)、外結(jié)晶器5、6下方16m處。內(nèi)、外結(jié)晶器5、6由兩個(gè)不同直徑同心圓組成，兩個(gè)同心圓直徑之差是鑄造鋼坯壁厚的二倍，內(nèi)外結(jié)晶器通過互成90°的四支單臂同時(shí)固定在振動(dòng)臺(tái)支架7上。內(nèi)結(jié)晶器5采用環(huán)縫式水冷結(jié)構(gòu)，環(huán)縫選在3mm之間，水冷卻流速為 15m/sec，水冷卻壓力為1.4MPa。外結(jié)晶器由純鋼鍍鉻制成，外結(jié)晶器6采用環(huán)縫式水冷系統(tǒng)，環(huán)縫4mm，鋼制結(jié)晶器的水冷流速為14m/sec，水冷卻壓力為1. 4MPa。內(nèi)、外結(jié)晶器5、6 下方均設(shè)置有密封懸掛內(nèi)、外套筒9、10，內(nèi)、外套筒9、10距離鋼環(huán)壁縫為15mm，氣體冷卻流速在常溫下為lOm/sec，水冷卻壓力為IMPa。振動(dòng)臺(tái)3采用正弦振動(dòng)或非正弦振動(dòng)，振動(dòng)臺(tái) 3的振動(dòng)頻率為300次/分鐘，振動(dòng)振幅為4mm。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備，包括中間包、塞棒、振動(dòng)臺(tái)、組合式結(jié)晶器、冷卻裝置、剪切裝置、三輥夾送裝置；所述的塞棒安裝在中間包內(nèi)，所述的中間包固定在平臺(tái)上，中間包上安裝有中間包水口，所述的中間包水口與所述的內(nèi)外結(jié)晶器相連接，所述的組合式結(jié)晶器由內(nèi)結(jié)晶器和外結(jié)晶器組成，內(nèi)、外結(jié)晶器固定在振動(dòng)臺(tái)架上；所述的冷卻裝置由一次冷卻裝置及二次冷卻裝置構(gòu)成；所述的三輥夾送裝置安裝在立柱上，下邊安裝有剪切裝置，其特征在于內(nèi)、外結(jié)晶器由兩個(gè)不同直徑同心圓組成，兩個(gè)同心圓直徑之差是待鑄造鋼坯壁厚的二倍，內(nèi)外結(jié)晶器通過互成90°的四支單臂或互成120°三支單臂同時(shí)固定在振動(dòng)臺(tái)架上，所述的三輥夾送裝置設(shè)置在內(nèi)、外結(jié)晶器的下方6-8m處，所述的剪切裝置設(shè)置在內(nèi)、外結(jié)晶器下方15-18m處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備，其特征在于所述的內(nèi)結(jié)晶器采用高強(qiáng)度、高硬度鋼制成，其壁厚為16-20mm之間，采用環(huán)縫式水冷結(jié)構(gòu)，環(huán)縫為2_8mm之間，水流速控制在8-20m/s之間可調(diào)，結(jié)晶器長度1100-1200mm之間，結(jié)晶器自上而下400-600mm 無錐度垂直等徑，經(jīng)過等截面后，結(jié)晶器自上至下400-600mm以下部分，采用千分之三向內(nèi)收縮型內(nèi)結(jié)晶器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備，其特征在于所述的外結(jié)晶器由純鋼鍍鉻或無磁性不銹鋼或銅制成，外結(jié)晶器采用環(huán)縫式水冷系統(tǒng)，環(huán)縫2-8mm，鋼制結(jié)晶器的水冷流速為8-20m/sec，水冷卻壓力大于1. 2MPa，銅制結(jié)晶器的水流速為8m/sec，水冷卻壓力大于0. 8-1. OMPa,用銅結(jié)晶器時(shí)，外結(jié)晶器長度控制在930mm左右，當(dāng)用鋼制作時(shí)，外結(jié)晶器長度在930mm-1200mm之間，外結(jié)晶器上采用統(tǒng)一錐度，依據(jù)鋼種不同，錐度選在千分之二——千分之四之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備其特征在于所述的內(nèi)外結(jié)晶器下方均設(shè)置有懸掛套筒，內(nèi)外套筒距離鋼環(huán)壁縫在IOmm-IOOmm之間，采用蒸汽、氮?dú)饣蚍茄趸瘹怏w冷卻，氣體冷卻壓力大于0. 8-2. 5MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備，其特征在于所述的振動(dòng)臺(tái)采用正弦振動(dòng)或非正弦振動(dòng)，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率為240-420次/分鐘，振動(dòng)振幅為2mm-10mm。
全文摘要
一種連續(xù)鑄造鋼管設(shè)備，包括中間包、塞棒、振動(dòng)臺(tái)、組合式結(jié)晶器、剪切裝置、三輥夾送裝置；塞棒安裝于固定在平臺(tái)上的中間包內(nèi)，中間包上安裝有與內(nèi)外結(jié)晶器相連接中間包水口，組合式結(jié)晶器由固定在振動(dòng)臺(tái)架上的內(nèi)、外結(jié)晶器組成；三輥夾送裝置安裝在立柱上，下邊安裝有剪切裝置，內(nèi)、外結(jié)晶器由兩個(gè)不同直徑同心圓組成，直徑之差是待鑄造鋼坯壁厚的二倍，內(nèi)外結(jié)晶器通過互成90°的四支單臂或互成120°三支單臂同時(shí)固定在振動(dòng)臺(tái)架上，三輥夾送裝置設(shè)置在內(nèi)、外結(jié)晶器的下方6-8m處，剪切裝置設(shè)置在內(nèi)、外結(jié)晶器下方15-18m處。本發(fā)明徹底解決了坯料抱緊而不能滑脫的問題，并徹底解決了由于漏鋼造成的爆炸，改善了鋼坯的組織結(jié)構(gòu)，從而提高了坯料的物理性能。
文檔編號(hào)B22D11/00GK102416449SQ201010292779
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者周久樂 申請人:周久樂