專利名稱：大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是有關于ー種大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置。
背景技術：
隨著石油、化工、風電、核電等行業(yè)的發(fā)展，大直徑管狀坯料、筒狀坯料、環(huán)狀坯料以及大斷面高質量實心錠坯料需求不斷増加，傳統鑄錠鍛造沖孔、擴孔技術無法滿足質量、效率、成本的需求，隨著鑄件斷面直徑的加大，中心疏松、縮孔、偏析惡化，出品率低(50-65% )、生產效率低下等嚴重制約著該行業(yè)的發(fā)展。而連續(xù)鋳造技木，由于受到大斷面?zhèn)鳠岬挠绊?，鑄坯內部質量與生產效率也隨斷面直徑的加大顯著降低，即使液芯輕壓下技術隨著直徑的進ー步増大，圓形坯表層變形向中心的傳遞變得越來越弱，以致直徑IOOOmm以上的實心連鑄坯成了連續(xù)鑄造難于逾越的·禁區(qū)。

實用新型內容本實用新型的目的是，提供ー種大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其可適合大規(guī)格的實心鑄坯的制造。本實用新型的上述目的可采用下列技術方案來實現ー種大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，所述鑄造裝置包括內結晶器，外結晶器，上蓋機構，基座機構，斷面為實心圓狀的圓柱形引錠器，帶加熱的中間包和鑄流分配器；基座機構與上蓋機構的內部相互連通，上蓋機構和基座機構上下固定連接；外結晶器固定連接在所述基座機構的下方；所述內結晶器為倒置的火箭頭狀結構，內結晶器固定連接在上蓋機構上，且內結晶器的下方穿設于上蓋機構和基座機構的內部，使所述內結晶器的下部位于外結晶器的內側，并被外結晶器同心環(huán)繞設置，所述鑄流分配器將中間包內的金屬液分配為一流或多流導入上蓋機構內，所述內結晶器和外結晶器之間填充有金屬液；在開澆初期，所述圓柱形引錠器設置在外結晶器下方的圓形腔體底部，所述金屬液經過內、外結晶器的冷卻形成凝固的圓坯，所述圓坯位于圓柱形引錠器上。本實用新型實施例的特點和優(yōu)點是其采用內結晶器與外結晶器相結合，對鑄坯進行雙向冷卻，使鑄坯冷卻和凝固可適應的有效斷面大大增加，從而可適合大規(guī)格的實心鑄坯，此外，本實用新型實施例還可實現連續(xù)和半連續(xù)鑄造。

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的ー些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型實施例的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置的結構斷面示意圖；[0010]圖2是本實用新型實施例的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置連鑄機部件的裝配過程示意圖；圖3是本實用新型實施例的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置的內結晶器的結構示意圖；圖4是本實用新型實施例的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置中為了顯示外結晶器的局部放大示意圖；圖5是本實用新型實施例的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置中為了顯示第二水冷系統的局部放大不意圖；圖6是本實用新型實施例的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置的上蓋機構的仰視示意圖； 圖7是沿著圖6的A-O-A線剖面示意圖；圖8是本實用新型實施例的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置的基座機構的仰視示意圖；圖9是沿著圖8的B-0-01-B線剖面示意圖；圖10是本實用新型實施例的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置的超大斷面連鑄芯部縮松壓合過程示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。實施方式一如圖I和圖2所示，本實用新型實施例提出的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其包括內結晶器I、外結晶器2、上蓋機構5、基座機構6，斷面為實心圓狀的圓柱形引錠器10，帶加熱的中間包7和鑄流分配器8。所述上蓋機構5和基座機構6的內部相互連通，上蓋機構5和基座機構6上下固定連接，并構成了環(huán)形金屬液熔池3。所述外結晶器2固定連接在基座機構6的下方；所述內結晶器I為倒置的火箭頭狀結構，內結晶器I固定連接在上蓋機構5上，且內結晶器I的下方穿設于上蓋機構5和基座機構6的內部，使所述內結晶器I的下部位于所述外結晶器2的內側，并被外結晶器2同心環(huán)繞設置，鑄流分配器8將中間包7內的金屬液分配為一流或多流導入上蓋機構5內，所述內、夕卜結晶器1、2之間填充有金屬液。在開澆初期，所述圓柱形引錠器10設置在外結晶器2下方的圓形腔體底部，所述金屬液經過內、外結晶器1、2的冷卻形成凝固的圓坯4，所述圓坯4位于圓柱形引錠器10上。其中，內結晶器I為倒置的火箭頭結構是指，內結晶器I具有圓柱狀的本體，在本體的頭部為鈍形圓錐頭狀。本實施例中，內結晶器I的下部設置在外結晶器2的內側中心處，內結晶器I和外結晶器2之間填充有金屬液，即，金屬液在內結晶器I和外結晶器2之間被兩個結晶器實施雙向冷卻，在冷卻之后以凝固的圓坯4從兩結晶器的下方被拉出。進ー步而言，本實施例采用內結晶器I與外結晶器2相結合，對圓坯4進行雙向冷卻，使圓坯4冷卻和凝固可適應的有效厚度大大增加，從而可適合更大規(guī)格的圓坯的制造。本實施例中，上述內結晶器I和外結晶器2通過上蓋機構5和基座機構6而固定連接在一起，以此使內、外結晶器固定、同心設置，如此使得各部件的更換變得更加容易方便。此外，本實施例的整個火箭頭結晶器被浸泡在金屬液之中，結晶器下方構成了實心的鑄坯，通過更換不同直徑和錐角的火箭頭可生產不同斷面的實心鑄坯。參見圖3所示，所述內結晶器I包括進水直導管lh，回水導管Ii和冷卻水回路。回水導管Ii間隔地圍設在所述進水直導管Ih外，所述回水導管Ii包括上下連接的回水直導管Ij和內結晶器外套lk，所述內結晶器外套Ik呈V型，所述回水導管Ii的外部包覆有第一隔熱套Ig ;冷卻水回路設置在所述內結晶器I的內部。所述冷卻水回路包括進水回路la，回水回路Ib和水孔lc。所述進水回路Ia位于所述進水直導管Ih內，所述進水回路Ia的上端為進水口 Id ;所述進水直導管Ih與回水導管Ii之間的間隙構成所述回水回路lb，所述回水回路Ib的上端為回水口 Ie ;水孔Ic設置在所述進水直導管Ih的下端與所述內結晶器外套Ik之間，所述進水回路Ia和回水回路Ib·通過水孔Ic相連通。參見圖3的箭頭方向所示，冷卻水從進水口 Id進入進水回路la，接著通過水孔Ic流入回水回路lb，再從回水口 Ie流出。其中，進水口 Id和回水口 Ie均位于內結晶器I的上端，水孔位于內結晶器I的下端，如此冷卻水在內結晶器I內流動，可充分地冷卻環(huán)形金屬液熔池3中的內結晶器I附近的金屬液。所述第一隔熱套Ig包括高溫耐火管Im和高強度石墨In，所述高溫耐火管Im包覆在所述回水直導管Ij的外部，所述高強度石墨In包覆所述內結晶器外套Ik的外部。本實施例中，回水直導管Ij外圍設高溫耐火管Im將外部高溫過熱的金屬液與回水直導管Ij隔開，高強度石墨In圍設于內結晶器外套Ikタト，將內結晶器外套Ik與金屬液隔開起到傳熱同時保護內結晶器的作用。所述內結晶器I的上方具有內結晶器法蘭lf，所述內結晶器I通過所述內結晶器法蘭If而固定在所述上蓋機構5上，S卩，內結晶器I中在內結晶器法蘭If位置下方的部位處于環(huán)形金屬液熔池3內，在內結晶器法蘭If位置上方的部位處于環(huán)形金屬液熔池3外。所述回水導管Ii還包括回水冒導管lp，所述回水冒導管Ip間隔地套設在所述進水直導管的外部，并連接在回水直導管Ij的頂部，所述回水冒導管與進水直導管之間的間隙與所述回水回路相連通，所述回水口 Ie設置在回水冒導管Ip上，所述內結晶器法蘭If位于所述回水直導管Ij的頂部。其中，所述回水冒導管Ip可直接與回水直導管Ij直接連接，例如焊接；或者，如圖6所示，回水冒導管Ip的下端連接回水冒法蘭lq，回水冒法蘭Iq與內結晶器法蘭If配合連接，進而使回水冒導管Ip與回水直導管Ij連接。配合圖I和圖4所示，所述外結晶器2包括從外至內依次間隔設置的外結晶器外套2a、外結晶器內套2b和結晶器銅管2c，所述外結晶器內套2b和外結晶器外套2a之間連接有橫向放置的隔離板2d，所述隔離板2d的內側端連接外結晶器內套2b，外側端連接外結晶器外套2a，隔離板2d可位于外結晶器內套2b在高度方向的中間位置上；所述外結晶器內、外套2b、2a之間具有電磁攪拌器2e，所述電磁攪拌器2e位于所述隔離板2d的上方；所述外結晶器外套2a上分別設有入水ロ 2f和出水ロ 2g，所述入水ロ 2f位于所述隔離板2d的下方，出水ロ 2g位于隔離板2d的上方；所述外結晶器內套2b的上、下端分別貫穿有水流孔2h ;所述外結晶器2上與所述鑄坯4連接處設有第二隔熱套2i，即第二隔熱套2i位于外結晶器2的內側。其中，所述外結晶器2可通過外結晶器法蘭2j而連接在所述基座機構6上，在此處，外結晶器法蘭2j連接在結晶器銅管2c的頂端，外結晶器法蘭2j與第二基座法蘭6g結合，以將外結晶器2連接在基座機構6上。所述第二隔熱套2i可為高強度石墨。電磁攪拌器2e配置于外結晶器2內，可對晶粒進行破碎、攪拌以形成大量晶核。本實施例中，外結晶器內、外套2b、2a之間具有間隙，隔離板2d將內、外套2b、2a之間的間隔分隔成上下兩個獨立的空間；外結晶器內套2a與結晶器銅管2c之間具有間隙。如圖4中的箭頭方向所示，冷卻水從入水口 2f進入外結晶器內、外套2b、2a之間的下方的間隙中，接著從外結晶器內2a下端的水流孔2h流入外結晶器內套2a與結晶器銅管2c之間的間隙，接著通過外結晶器內2a上端的水流孔2h流入內、外套2b、2a之間的上方的間隙中，再接著從出水口 2g流出。冷卻水在外結晶器2內流動，與外結晶器2內部的金屬液進行熱交換后，從出水口 2g流出熱水。根據本實用新型的實施方式，如圖6和圖7所示，所述上蓋機構5包括呈門形的上蓋殼體5a，所述上蓋殼體5a的底部外側連接有第一上蓋法蘭5b，用來連接所述基座機構6。所述上蓋殼體5a的下部連接有絕熱保溫襯體5c。所述上蓋機構5的中心軸向貫穿設有內結晶器穿孔5d，所述上蓋機構5上軸向貫穿設有水ロ穿入孔5e，所述水ロ穿入孔5e位于所述內結晶器穿孔5d的外側，所述上蓋殼體5a的頂部對應內結晶器穿孔5d的位置設有第二上蓋法蘭5f，用來連接所述內結晶器I。本實施例中，內結晶器I穿過內結晶器穿孔5d而固定在第二上蓋法蘭5f上，使內結晶器I與上蓋機構5結合在一起，金屬液從水口穿入孔5e流入上蓋機構5內，同時，水口穿入孔5e可以用來觀察液面的情況。在此處，在內結晶器穿孔5d的四周設有兩個均勻分布的水口穿入孔5e。在所述絕熱保溫襯體5c的底部，從所述內結晶器穿孔5d的邊緣向外側沿切線方向延伸設有擋渣板5g，擋渣板5g將分布在環(huán)形金屬液熔池3內的金屬液與上層浮渣進行分離，如圖9所示，在此處具有兩個擋渣板5g。所述上蓋機構5上軸向貫穿設有放散孔5h，所述放散孔5h位于所述內結晶器穿孔5d的外側，在所述上蓋殼體5a的上部設有蓋在所述放散孔5h上端的絕熱蓋板5i，絕熱蓋板5i可避免環(huán)形金屬液熔池3內的熱量從放散孔5h擴散。在此處，在內結晶器穿孔5d的四周設有兩個均勻分布的放散孔5h，放散孔5h用于排放澆鑄初期和澆鑄過程中環(huán)形金屬液熔池3型腔內產生和帶入的氣體，此外，放散孔還可以作為觀察、測溫孔等。如圖7所示,所述絕熱保溫襯體5c包括耐火打結料5j和絕熱耐火內襯5k,所述絕熱耐火內襯5k連接在所述上蓋殼體5a的內腔的底部，所述上蓋殼體5a與所述絕熱耐火內襯5k之間填充所述耐火打結料5j。當內結晶器I插入內結晶器穿孔5d后，耐火打結料5j和絕熱耐火內襯5k分別呈上下位置地包圍在內結晶器I處于上蓋機構5中的部位。如圖8和圖9所示，所述基座機構6包括呈凹字形的基座殼體6a，所述基座殼體的頂部外側連接有用來連接所述上蓋機構的第一基座法蘭6b，所述第一基座法蘭與所述第一上蓋法蘭5b通過緊固連接件固定結合，進而將上蓋機構5和基座機構6固定連接在一起，其中，緊固連接件可例如為法蘭螺栓5m和法蘭螺母6j的組合。所述基座殼體6a上設有耐火襯體6c，所述基座機構6的中心軸向貫穿設有基座中心孔6d，所述基座殼體6a的底部對應基座中心孔6d的位置設有用來連接所述外結晶器2的第二基座法蘭6g。所述基座機構6上部開設有與所述基座中心孔切向布置的切線內澆道6h，所述切線內澆道的外端與上述水口穿入孔5e相對應，內端與所述基座中心孔6d相連通。所述基座機構下部，位于所述外結晶器上部環(huán)設有變頻感應線圈6e，變頻感應線圈環(huán)繞在所述基座中心孔6d的外側，變頻感應線圈6e之外設有線圈保護罩6f。其中，變頻感應線圈6e與金屬液間可由耐火襯體6c隔開。在正常拉坯過程,變頻感應線圈6e采用低頻有輔助攪拌、破碎初生晶粒、均勻化內外溫度及向外傳熱，并將形核核心傳遞到芯部的作用，在拉坯后期，采用エ頻或中頻，用于剩余鋼液加熱、保溫作用。此外，在變頻感應線圈6e外部并在線圈保護罩6f內部還可圍設有磁礪導磁體6p。所述基座機構6上軸向設有排渣ロ 3a，所述排渣ロ與上述放散孔5h相對應，在所述排渣ロ與所述基座中心孔6d之間連接有排渣溝6i。在此處，具有兩個均勻分布的切線內澆道6h，且具有兩個均勻分布的排渣溝6i。
本實施例中，進入上蓋機構5的金屬液從切線內澆道6h進入基座機構6，切線內澆道6h將金屬液從垂直方向改為沿環(huán)形腔體的切線方向，后沿環(huán)形腔體做圓周運動，漂浮在金屬液上方的液態(tài)渣在隨同金屬液旋轉過程中被上蓋機構5上的擋渣板5g擋住，并順著排渣溝6i流出排渣ロ 3a。此外，其中，如圖I所示，安裝時，可將基座機構6安裝在鋼結構基礎3b上，在鋼結構基礎3b上對應排渣ロ 3a的位置可放置儲渣盤3c，使得從排渣ロ 3a排出的浮渣落入儲渣盤3c中。所述耐火襯體6c包括高溫耐火襯6k，碳素耐火磚內襯6m和打結耐火料6n，所述高溫耐火襯6k設于所述基座殼體6a的內腔的上部，所述碳素耐火磚內襯6m設于所述高溫耐火襯6k的下部并位于所述基座中心孔6d周圍，所述打結耐火料6n填充于所述高溫耐火襯6k和基座殼體6a之間，并位于所述線圈保護罩6f的外部。也就是說，本實施例中，高溫耐火襯6k和碳素耐火磚內襯6m均與高溫金屬液接觸,碳素耐火磚內襯6m的下端與外結晶器2相鄰,變頻感應線圈6e設于碳素耐火磚內襯6m的外圍，并被線圈保護罩6f保護；聞溫耐火襯6k和碳素耐火磚內襯6m構成基座內層工作襯,基座殼體6a與基座內層工作襯之間由打結耐火料6n填充。如圖I和圖5所示，所述鑄造裝置還包括第二水冷系統9，所述第二水冷系統9連接在所述外結晶器2的下方，所述第二水冷系統9包括外ニ水冷噴射組件9a和ニ冷段足輥9e。所述外ニ水冷噴射組件9a包括沿著圓坯4軸向設置的多排外ニ冷噴嘴環(huán)組9b，每排外ニ冷噴嘴環(huán)組9b具有沿圓坯外圓周均布的多個外ニ水冷噴嘴9c，在外ニ水冷噴射組件9a外部設有蒸汽回收箱9d。ニ冷段足輥9e設置在上下相鄰的兩個外ニ水冷噴嘴環(huán)組9b之間，以使外ニ水冷噴嘴9c噴射出的水流盡可能多地噴向圓坯4，而不會被ニ冷段足輥9e擋住，ニ冷段足輥9e可用來夾持帶有液芯的紅熱鑄坯4。本實施例中，外ニ水冷噴射組件9a的外ニ水冷噴嘴9c用于繼續(xù)冷卻出結晶器的鑄坯外表面，外ニ水冷噴射組件9a包括了沿著圓坯4的長度方向設置的九排外ニ水冷噴嘴環(huán)組％，圖只是示意，噴嘴數視冷卻長度可在5 50排，每個外ニ水冷噴嘴環(huán)組9b具有多個外ニ水冷噴嘴9c，外ニ水冷噴嘴9c的數量可根據需要以及圓坯4的直徑大小來決定，在此處，每個外ニ水冷噴嘴環(huán)組9b具有6 12個外ニ水冷噴嘴9c。[0046]如圖I所示，所述中間包7可為采用電磁加熱的中間包，中間包7的底部有個出鋼液ロ ；鑄流分配器8的頂部具有一個接鋼液ロ，鑄流分配器8的下部可均勻分布有I至4個分流管8a，分流管8a的數量與上蓋機構5的水口穿入孔5e的數量相同，在此處，具有兩個分流管8a，S卩，在此處，鑄流分配器8將中間包7內的水流分配為對稱180°兩流導入上蓋機構5內；當然，根據需要，鑄流分配器8還可將中間包7內的水流分配為一流、三流或三流以上導入上蓋機構5內。在所述外結晶器2下方環(huán)設有多排夾持導向輥12，用來夾持由內結晶器I和外結晶器2出來的帶有液芯的紅熱鑄坯4。所述鑄造裝置還包括升降推桿11，所述升降推桿11連接在所述圓柱引錠器10的底部，并帶動圓柱形引錠器10上下移動。本實施例中，在開澆初期，圓柱形引錠器10將所述外結晶器2下方的圓形腔體底部封住，隨著澆鑄的進行，升降推桿11向下拖動圓柱形引 錠器10，使鑄坯坯殼從結晶器中脫出。此外，升降推桿11在向下拖動圓柱形引錠器10的同時還可做周期性上下振動，使鑄坯坯殼相對內、外結晶器做上下運動，起到鑄坯坯殼與內、外結晶器1、2更易脫殼之目的，且坯殼與內結晶器I間上下相對運動，起到半固態(tài)下搗實中心組織、消除中心縮孔、疏松作用。如圖10所示，在鑄坯及坯殼整個上下搗固周期中，可用下面四個階段過程來描述如圖10(a)所示，第一階段為初始狀態(tài)，此時為內結晶器I與下方實心固相間距離拉長過程，將上方的高溫液相，即高溫過熱金屬液4c放入中心V熔池，在鋳造腔內，在高溫過熱金屬液4c與正常鑄坯4之間從上向下依次為，富集大量晶核的過冷金屬液4d(固相比例0-30% )，第一半固態(tài)兩相區(qū)4e (固相比例60-90% )和密實的高溫固相4g ；如圖10(b)所示，第二階段為第一凝固形核階段，此時為進入中心熔池的富集大量晶核的過冷金屬液4d(固相比例0-30% )受下方和側面的傳熱和受上方及內側內結晶器I的傳熱冷卻，形成靠近下凝固體的下V型固液兩相區(qū)4e (固相比例> 60-90% )和靠近上V型內結晶器的上V型固液兩相區(qū)4f，上V型固液兩相區(qū)4f亦稱第二半固態(tài)兩相區(qū)(固相比例 30-60% )；如圖10(c)所示，第三階段為第二凝固形核階段，上、下V型固液兩相區(qū)4f、4e的固相分數比例繼續(xù)増大，同時中間的純液相區(qū)不斷縮小，最后上、下固液兩相區(qū)趨于合并；如圖10(d)所示，第四階段為半固態(tài)壓合階段，內結晶器I與下方實心固相4g間距離相對縮短，即依靠鑄坯4與內結晶器I的相對擠壓運動，將中部的半固態(tài)液固兩相區(qū)壓合，使伴生在兩相區(qū)內的疏松孔洞壓實，起到消除疏松縮孔的目的，整個運動周期結束；內結晶器與下方實心固相間距離再次拉開進入下ー個循環(huán)。此外，內結晶器I與鑄還還殼的上下相對運動，即內結晶器I與下方實心固相4g間的相對運動的方法，除了上述升降推桿在向下拖動圓柱形引錠器10的同時還可做周期性上下振動，使鑄坯坯殼相對內、外結晶器做上下運動之外，還具有方法如下可通過拉坯機構的上下運動來實現，上部的內、外結晶器1、2連同基座機構6、上蓋機構5不動；或者，可通過安裝在鋼結構基礎3b間的液壓振動機構，拖動基座機構6與內、外結晶器1、2進行上下周期運動實現；或者，可通過安裝在上蓋機構5上的內結晶器法蘭If上的升降機構驅動內結晶器I的周期性上下運動來。其中，拉坯機構，液壓振動機構和升降機構為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。如圖I所示，下面說明本實用新型實施例的操作過程(I)裝配如圖3所示，完成各部件裝配工作，并將引錠器10設置在內結晶器I和外結晶器2的下方腔體中，并處理周邊縫隙，即可待料澆鑄；(2)澆鑄將合格鋼水吊至中間包7上方，打開鋼水包水口控制系統，待中間包7內的鋼水量達到80%后開啟中間包7的出液ロ，鋼液從中間包7的出鋼液ロ經由鑄流分配器8分別引入互為180度的上蓋機構5的水口穿入孔5e中，鋼液接著由切線內澆道6h旋轉著進入基座機構6的圓坯鑄腔內，金屬液在鑄腔內做圓周運動，漂浮在金屬液面上的浮渣在旋轉過程中靠比重差實現鋼、渣分離，并被安裝在上蓋機構5上的擋渣板5g分離而進入排渣溝6i，從排渣ロ 3a排出;金屬液受到內結晶器I和外結晶器2的冷卻凝固并形成坯殼，坯殼通過引錠器10·在向下拉坯的同時，升降推桿11帶動引錠器、鑄坯相對結晶器1、2做上下振動，使坯殼與結晶器脫離，在拉坯速度下逐漸向下移動，同時坯殼逐漸增厚，在結晶器內形成沿內外結晶器1、2兩側的V型凝固坯殼及芯部V型液芯；當坯殼拉出內、外結晶器瞬間紅熱的坯殼暴露在空氣當中，進入第二水冷系統9 ;(3)冷卻控制進入第二水冷系統9的帶有液芯的紅熱大斷面鑄坯，外表面受到來自外結晶器2下方的外ニ水冷噴嘴9c的冷卻，溫度逐漸下降，液芯比例逐漸減小至V型底部完全形成固體；(4)電磁攪拌與加熱停澆過熱金屬液注入型腔后，受內結晶器I和外結晶器2上的冷卻水回路以及變頻感應線圈6e的冷卻溫度下降，在圓柱面內腔上形成微弱的凝固層或過冷金屬層；在正常澆鑄過程，變頻感應線圈6e主要使用周期性低頻交變磁場對過冷金屬層實施攪拌，將過冷金屬液與液體中部較高溫的液體進行混合，增進金屬液內非均勻核心數量；澆鑄后期，配合拉速逐漸降低，直至停止拉拔，上方補縮液體僅用來補充V型液芯凝固所需的等同于冒ロ的那部分吋，變頻感應線圈6e的工作頻率改為エ頻或中頻持續(xù)供電，此時水冷變頻感應線圈6e充當感應加熱保溫爐作用，起到冒ロ保溫加熱效果；隨后，隨著液芯不斷減少，液芯末端逐步進入結晶器內吋，逐步減小內結晶器I內的冷卻水，并緩慢提升內結晶器I直至變頻感應線圈6e內剰余金屬液全部進入坯殼內，完全拔出內結晶器1，在剰余金屬液上方覆蓋保溫材料，直至完全凝固；(5)脫錠在完全凝固區(qū)下端在正常連續(xù)鑄造過程，通過熱鉅將已凝固鋼坯從澆鑄系統中取出，實現連續(xù)鑄坯；也可以連續(xù)鋳造一定長度后，停止?jié)茶T直至剰余金屬液完全凝固為止(如上述第(4)中的停澆步驟)，最后將整個錠坯一次取出，實現半連續(xù)鑄坯。本實用新型實施例與傳統方法相比具有以下優(yōu)點I、由于本實用新型實施例采用上蓋機構5、基座機構6與中心內結晶器I的特殊固定方式，使內、外結晶器1、2的固定、同心更換變得更加容易方便。2、由于本實用新型實施例采用內、外結晶器1、2對鑄坯的雙向冷卻，使鑄坯冷卻、凝固可適應的有效厚度大大增加，可鋳造的鑄坯直徑與傳統方法增厚近一倍。3、由于本實用新型實施例的實心鑄坯采用了特殊的火箭頭內結晶器I的結構和特殊的芯部半固態(tài)搗固壓實方法，起到了強制軋合中心縮孔、疏松，對消除大斷面中心凝固缺陷起到了決定性作用，與傳統鑄坯表面液芯輕壓下方法相比機構更加簡單、效果更加明顯。4、由于本實用新型實施例采用立式澆鑄拉坯方法，避免了大斷面圓坯水平鑄造圓周上下凝固不一致，雜質或偏析在上半部分聚集的不足，保證了整個鑄坯質量的一致性。5、由于本實用新型實施例澆鑄系統采用了雙切線式內澆ロ結構,金屬液從切線內澆道6h旋轉進入型腔，避免了整個斷面特別是超大斷面鋳造的溫度、凝固不一致現象，同時還有利用鋼渣比重差分離鋼渣作用。6、由于本實用新型實施例在上蓋金屬液旋轉的軌跡上設置了渣鐵分離擋板機構，即具有擋渣板5g，可以有效的實現浮渣與純凈金屬液的分離、排出。 7、由于本實用新型實施例內、外結晶器1、2均采用了高強度石墨復合工作襯，可有效的起到保護銅套結晶器作用、有潤滑脫殼輔助功效，可實現無保護渣鑄造。8、由于本實用新型實施例設置了變頻感應線圈6e，實現了正常生產過程電磁攪拌、細化晶粒、調整腔內金屬液溫度的有利作用，配合尾坯拉坯速度的變化，同時起到了尾坯冒ロ加熱保溫，縮短尾坯縮孔、縮管，提高鑄坯成材率的重要效果。綜上所述，由于以上措施的應用，使得本實用新型實施例的超大斷面實心鑄坯的連鑄不再受斷面規(guī)格的限制，內外結晶器冷卻系統、內外表面噴水的第二水冷系統以及半固相搗固方法、變頻感應線圈尾坯加熱保溫作用，起到了提高鑄件質量、提高成材率的作用。本實用新型實施例的鋳造裝置的鋳造方法，其包括步驟A、提供內結晶器I、外結晶器2、上蓋機構5和基座機構6 ;基座機構與上蓋機構5的內部相互連通，上蓋機構5和基座機構6上下固定連接；外結晶器2固定連接在所述基座機構6的下方；內結晶器I為倒置的火箭頭狀結構，內結晶器I固定連接在所述上蓋機構5上，且內結晶器I的下方穿設于所述上蓋機構5和基座機構6的內部，使所述內結晶器I的下部位于所述外結晶器2的內側，并被所述外結晶器2同心環(huán)繞設置；B、提供斷面為實心圓狀的圓柱形引錠器10和升降推桿11，升降推桿11連接在圓柱形引錠器的底部，并帶動引錠器上下移動，將所述圓柱形引錠器設置在所述外結晶器2下方的腔體底部；C、將金屬液引入上蓋機構5內，進而使金屬液填充在所述內結晶器I和外結晶器2之間，金屬液經過內結晶器I和外結晶器2的雙向冷卻形成坯殼，同時升降推桿帶動圓柱形引錠器向下運動，同時使坯殼與內、外結晶器之間產生周期性的上下相對運動；坯殼與內結晶器之間的上下相對運動對坯殼起到搗固作用，坯殼與外結晶器之間的上下相對運動，起到坯殼的外表面與外結晶器脫殼的作用；D、隨著坯殼的逐漸增厚，形成凝固的圓坯。進ー步而言，所述步驟C中使坯殼與內結晶器之間產生周期性上下相對運動的方法有以下幾種(I)使所述升降推桿11帶動所述圓柱形引錠器10向下運動的同時，使升降推桿11帶動圓柱形引錠器10上下運動，使坯殼與內、外結晶器1、2之間產生周期性上下相對運動；此時，內、外結晶器1、2連同基座機構6、上蓋機構5不動。[0082](2)在圓柱形引錠器10上另外設置拉坯機構，通過拉坯機構帶動圓柱形引錠器10上下運動，使坯殼與內、外結晶器1、2之間產生周期性上下相對運動；此時，內、外結晶器I、2連同基座機構6、上蓋機構5不動。(3)在所述內結晶器I上設置升降機構，升降機構驅動內結晶器I做周期性上下運動?；蛘撸?(4)在鋼結構基礎3b上安裝液壓振動機構，通過液壓振動機構拖動基座機構6與內、外結晶器1、2進行周期性上下運動。 以上所述僅為本實用新型的幾個實施例，本領域的技術人員依據申請文件公開的可以對本實用新型實施例進行各種改動或變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。
權利要求1.一種大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述鑄造裝置包括內結晶器(1)，外結晶器(2)，上蓋機構(5)，基座機構(6)，斷面為實心圓狀的圓柱形引錠器(10)，帶加熱的中間包(7)和鑄流分配器(8);基座機構(6)與上蓋機構(5)的內部相互連通，上蓋機構(5)和基座機構(6)上下固定連接；外結晶器(2)固定連接在所述基座機構(6)的下方；所述內結晶器⑴為倒置的火箭頭狀結構，內結晶器⑴固定連接在上蓋機構(5)上，且內結晶器(I)的下方穿設于上蓋機構(5)和基座機構(6)的內部，使所述內結晶器(I)的下部位于外結晶器(2)的內側，并被外結晶器(2)同心環(huán)繞設置，所述鑄流分配器(8)將中間包(7)內的金屬液分配為一流或多流導入上蓋機構(5)內，所述內結晶器(I)和外結晶器(2)之間填充有金屬液；在開澆初期，所述圓柱形引錠器(10)設置在外結晶器(2)下方的圓形腔體底部，所述金屬液經過內、外結晶器(1、2)的冷卻形成凝固的圓坯(4)，所述圓坯位于圓柱形引錠器(10)上。
2.根據權利要求I所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述內結晶器(I)包括進水直導管，回水導管和冷卻水回路；回水導管間隔地圍設在所述進水直導管外，所述回水導管包括上下連接的回水直導管和內結晶器外套，所述內結晶器外套呈V型，所述回 水導管的外部包覆有第一隔熱套；冷卻水回路設置在所述內結晶器的內部。
3.根據權利要求2所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述冷卻水回路包括進水回路(Ia)，回水回路(Ib)和水孔(Ic);進水回路(Ia)位于所述進水直導管內，所述進水回路(Ia)的上端為進水口(Id);所述進水直導管(Ih)與回水導管(Ii)之間的間隙構成所述回水回路(Ib)，所述回水回路(Ib)的上端為回水口(Ie);水孔(Ic)設置在所述進水直導管(Ih)的下端與所述內結晶器外套(Ik)之間，所述進水回路(Ia)和回水回路(Ib)通過水孔(Ic)相連通。
4.根據權利要求2所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述第一隔熱套(Ig)包括高溫耐火管(Im)和高強度石墨(In)，所述高溫耐火管(Im)包覆在所述回水直導管(Ij)的外部，所述高強度石墨(In)包覆所述內結晶器外套(Ik)的外部。
5.根據權利要求2所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述內結晶器(I)的上方具有內結晶器法蘭(If)，所述內結晶器(I)通過所述內結晶器法蘭(If)而固定在所述上蓋機構(5)上。
6.根據權利要求2所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述回水導管(Ii)還包括回水冒導管(Ip)，所述回水冒導管(Ip)間隔地套設在所述進水直導管的外部，并連接在回水直導管(Ij)的頂部，所述回水冒導管與進水直導管之間的間隙與所述回水回路相連通，所述回水口(Ie)設置在回水冒導管(Ip)上，所述內結晶器法蘭(If)位于所述回水直導管(Ij)的頂部。
7.根據權利要求I所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述上蓋機構(5)包括呈門形的上蓋殼體(5a)，所述上蓋殼體(5a)的底部外側連接有用來連接所述基座機構(6)的第一上蓋法蘭(5b)，所述上蓋殼體(5a)的內腔砌筑有絕熱保溫襯體(5c);所述上蓋機構(5)的中心軸向貫穿設有內結晶器穿孔(5d)，所述上蓋機構(5)上軸向貫穿設有水口穿入孔(5e)，所述水口穿入孔(5e)位于所述內結晶器穿孔(5d)的外側，所述上蓋殼體(5a)的頂部對應內結晶器穿孔(5d)的位置設有用來連接所述內結晶器(I)的第二上蓋法蘭(5f)。
8.根據權利要求7所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，在所述絕熱保溫襯體(5c)的底部，從所述內結晶器穿孔(5d)的邊緣向外側沿切線方向延伸設有擋渣板(5g);所述上蓋機構(5)上軸向貫穿設有放散孔(5h)，所述放散孔(5h)位于所述內結晶器穿孔(5d)的外側，在所述上蓋殼體(5a)的上部設有蓋在所述放散孔(5h)上端的絕熱蓋板(5i)。
9.根據權利要求7所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述絕熱保溫襯體(5c)包括耐火打結料(5j)和絕熱耐火內襯(5k),所述絕熱耐火內襯(5k)連接在所述上蓋殼體(5a)的內腔的底部，所述上蓋殼體(5a)與所述絕熱耐火內襯(5k)之間填充所述耐火打結料(5j)。
10.根據權利要求I所述的大斷面圓坯的鑄造裝置，其特征在于，所述基座機構(6)包括呈凹字形的基座殼體(6a)，所述基座殼體的頂部外側連接有用來連接所述上蓋機構的第一基座法蘭(6b)，所述第一基座法蘭與所述第一上蓋法蘭(5b)通過緊固連接件固定結合，所述基座殼體上設有耐火襯體(6c)，所述基座機構的中心軸向貫穿設有基座中心孔(6d)，所述基座殼體^a)的底部對應基座中心孔的位置設有用來連接所述外結晶器(2)的第二基座法蘭(6g)。
11.根據權利要求10所述的大斷面圓坯的鑄造裝置，其特征在于，所述基座機構(6)上部開設有與所述基座中心孔切向布置的切線內澆道(6h)，所述切線內澆道的外端與上述水口穿入孔(5e)相對應，內端與所述基座中心孔^d)相連通。
12.根據權利要求10所述的大斷面圓坯的鑄造裝置，其特征在于，所述基座機構下部，位于所述外結晶器上部環(huán)設有變頻感應線圈(6e)，變頻感應線圈環(huán)繞在所述基座中心孔的外側，變頻感應線圈之外設有線圈保護罩(6f)。
13.根據權利要求10所述的大斷面圓坯的鑄造裝置，其特征在于，所述基座機構(6)上軸向設有排渣口(3a)，所述排渣口與上述放散孔(5h)相對應，在所述排渣口與所述基座中心孔(6d)之間連接有排渣溝(6i)。
14.根據權利要求12所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述耐火襯體(6c)包括高溫耐火襯(6k)，碳素耐火磚內襯(6m)和打結耐火料(6n)，所述高溫耐火襯(6k)設于所述基座殼體^a)的內腔的上部，所述碳素耐火磚內襯^m)設于所述高溫耐火襯(6k)的下部并位于所述基座中心孔(6d)周圍，所述打結耐火料(6n)填充于所述高溫耐火襯(6k)和基座殼體(6a)之間，并位于所述線圈保護罩(6f)的外部。
15.根據權利要求I所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述鑄造裝置還包括第二水冷系統(9)，所述第二水冷系統(9)連接在所述外結晶器(2)的下方，所述第二水冷系統(9)包括外二水冷噴射組件(9a)和二冷段足輥(9e);所述外二水冷噴射組件(9a)包括沿著鑄坯(4)軸向設置的多排外二冷噴嘴環(huán)組(9b)，每排外二冷噴嘴環(huán)組(9b)具有沿鑄坯外圓周均布的多個外二水冷噴嘴(9c)，在外二水冷噴射組件(9a)外部設有蒸汽回收箱(9d) ;二冷段足輥(9e)設置在上下相鄰的兩個外二水冷噴嘴環(huán)組(9b)之間，用來夾持帶有液芯的紅熱圓坯(4)。
16.根據權利要求5所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述內結晶器法蘭(If)上設有升降機構，所述升降機構驅動所述內結晶器(I)周期性上下運動。
17.根據權利要求I所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，所述鑄造裝置還包括升降推桿(11)，所述升降推桿(11)連接在所述圓柱形引錠器(10)的底部，并帶動圓柱形引錠器上下移動。
18.根據權利要求I所述的大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，其特征在于，在所述外結晶器(2)下方環(huán)設有多排夾持導向輥(12)?！?br> 專利摘要一種大斷面圓坯的連續(xù)鑄造裝置，裝置包括內、外結晶器，上蓋機構，基座機構，斷面為實心圓狀的圓柱形引錠器，帶加熱的中間包和鑄流分配器；基座機構與上蓋機構的內部連通且上下固定；外結晶器固定在基座機構下方；內結晶器為倒置的火箭頭狀結構，內結晶器固定連接在上蓋機構上，且內結晶器的下方穿設于上蓋機構和基座機構內部，使內結晶器的下部位于外結晶器的內側，并被外結晶器同心環(huán)繞設置，鑄流分配器將中間包內的金屬液分配為一流或多流導入上蓋機構內，內、外結晶器之間填充有金屬液；在開澆初期，圓柱形引錠器設置在外結晶器下方的圓形腔體底部，金屬液經過內、外結晶器的冷卻形成凝固的圓坯，圓坯位于圓柱形引錠器上。
文檔編號B22D11/041GK202571213SQ201220276360
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權日2012年6月12日
發(fā)明者周守航, 耿明山, 黃衍林, 張西鵬 申請人:中冶京誠工程技術有限公司