一種連續(xù)鑄造空心管坯工藝和設備的制作方法
【專利摘要】一種連續(xù)鑄造空心管坯工藝和設備，其設備包括鋼水精煉設備、大包回轉(zhuǎn)臺、多澆口中間包、塞棒和塞棒開閉裝置、可更換的長水口、組合式結(jié)晶器、振動臺、二冷段內(nèi)外冷卻裝置、剪切裝置、夾送裝置、圓坯收集裝置、引錠裝置、冷卻水和壓縮空氣站、排風裝置；一種連續(xù)鑄造空心管坯工藝，包括以下工藝過程：根據(jù)空心管坯規(guī)格和鋼種不同，其拉坯速度可控制在0.1m/min-2.5m/min之間，壁厚薄的拉速高，壁厚厚的拉速低，大直徑拉速低，為盡可能的避免鋼水二次氧化，采用長水口埋入結(jié)晶器鋼水中澆注，為保證連澆和鑄坯質(zhì)量，水口可以快速更換，鑄坯經(jīng)過二次冷卻本發(fā)明徹底解決了由于漏鋼造成的爆炸問題，使連鑄空心管坯的安全問題得到了徹底的解決。
【專利說明】一種連續(xù)鑄造空心管坯工藝和設備

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種連鑄工藝和設備，尤其是一種連續(xù)鑄造空心管坯工藝和設備。
技術(shù)背景:
[0002]鋼管按成型方法分為兩種，一種是焊接鋼管，另一種是無縫鋼管。焊接鋼管的原料為鋼板或鋼帶，無縫鋼管大都是利用實心圓坯，通過穿孔軋制而成。連續(xù)鑄造空心鋼管坯料工藝和設備的專利，也有諸多報道，但仍沒有一家投入工業(yè)化生產(chǎn)。其主要原因，由于漏鋼易與二冷水結(jié)合造成爆炸事故，難以克服；其次是由于鋼水凝固收縮抱緊內(nèi)結(jié)晶器，造成滑脫困難，再次是成本問題、大型化問題、安全環(huán)保等諸多問題的困擾，使工業(yè)化應用極為困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明目的在于提出一種連續(xù)鑄造空心管坯工藝和設備的解決方案。本發(fā)明的工藝和設備適合于連續(xù)鑄造外徑為Φ400mm-Φ4000mm,壁厚100mm-1200mm范圍的空心管還。
[0004]采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種連續(xù)鑄造空心管坯設備，包括大包回轉(zhuǎn)臺、多澆口中間包、塞棒、塞棒開閉裝置、組合式結(jié)晶器、振動臺、二冷段內(nèi)外冷卻裝置、剪切裝置、圓坯收集裝置、引錠裝置、冷卻水和壓縮空氣站、排風裝置等。
[0006]大包回轉(zhuǎn)臺設置在多澆口中間包上方，多澆口中間包下部設有可更換長水口，塞棒安裝在塞棒升降裝置上。振動臺安裝在多澆口中間包下方，組合式結(jié)晶器安裝在振動臺的下方，多澆口中間包通過可更換長水口同結(jié)晶器連接。結(jié)晶器下方設置有若干組三輥夾送裝置，若干組三輥夾送裝置安裝在機架上。在鑄機的二冷段設置筒式氣包，筒式氣包安裝在振動臺上，位于二冷段的鋼坯內(nèi)部，筒式氣包由筒體、進氣管和拉法爾噴嘴構(gòu)成，筒體長度8-12m，直徑比管坯內(nèi)圓小20-160mm，即間縫10_80mm之間，筒式氣包上部兩米范圍內(nèi)設置3-6行微型拉法爾噴嘴，每行圍繞氣包上部周向均勻布置8-24個。
[0007]機架上位于三輥夾緊裝置的下方裝設有無鋸夾緊車。無鋸夾緊車可以夾緊鋼坯延機架軸向方向運動。鎖緊裝置、剪切裝置、有鋸夾緊車從上到下依次安裝在機架上，無鋸夾緊車的下方，構(gòu)成坯料剪切機構(gòu)。傾翻機構(gòu)安裝在機架上，實現(xiàn)坯料的翻轉(zhuǎn)。在機架的側(cè)向設置有收集裝置，收集由傾翻機構(gòu)運來的坯料。
[0008]一種連續(xù)鑄造空心管坯工藝，其特征在于包括以下工藝過程:
[0009]根據(jù)空心管還規(guī)格和鋼種不同，其拉還速度可控制在0.lm/min-2.5m/min之間，壁厚薄的拉速高，壁厚厚的拉速低。大直徑拉速低，為盡可能的避免鋼水二次氧化，采用長水口埋入結(jié)晶器鋼水中澆注，為保證連澆和鑄坯質(zhì)量，水口可以快速更換，鑄坯經(jīng)過二次冷卻。超過冶金長度處，開始切割。本專利切割均用組合多頭圓盤鋸同步鋸切，切割成定尺長度后到下部收集。
[0010]振動臺采用電動式非正弦振動，振動頻率為240-420次/min,振幅控制在之間，電機功率應比正常設計提高1.5-2.0倍左右。配合剛性內(nèi)結(jié)晶器設計，在振動過程中，使鋼坯內(nèi)圓有強制擴徑壓縮作用，此舉既有利于鋼坯滑脫，又改善內(nèi)表面質(zhì)量。
[0011]內(nèi)、外結(jié)晶器由兩個不同直徑同心圓環(huán)組合而成，外結(jié)晶器的內(nèi)徑和內(nèi)結(jié)晶器的外徑之差是待鑄鋼坯壁厚的二倍，內(nèi)外結(jié)晶器通過互成90度的四支單臂或互成120度三支單臂共同固定在振動臺架上。內(nèi)、外結(jié)晶器均采用環(huán)縫式水冷結(jié)構(gòu)，環(huán)縫選在之間，水冷卻流速大于lOm/s，水冷壓力大于1.2MPa。內(nèi)結(jié)晶器材質(zhì)用高強度耐磨薄鋼板制造(例如2Crl3、3Crl3等馬氏體不銹鋼)，結(jié)晶器長度900-1100mm，上口向下400mm為直線段，400-1100mm為倒錐形，錐度0.3-0.6%。結(jié)晶器壁厚16_25mm，視坯料規(guī)格而定。結(jié)晶器內(nèi)冷卻水流速大于12m/s。通過降低冷卻水溫和提高冷卻水流速，延長內(nèi)結(jié)晶器長度，控制鑄造溫度和拉速等措施來彌補鋼制結(jié)晶器導熱性不如銅制結(jié)晶器導熱性的不足。這是解決鋼水凝固收縮抱緊的根本措施。外結(jié)晶器也可用鋼制作。
[0012]厚壁管坯采用電磁攪拌以防止鋼水偏析，提高鑄坯質(zhì)量。但采用電磁攪拌時，結(jié)晶器用無磁性鋼板制造。
[0013]在結(jié)晶器下方，外圓二冷段后，設置4-6道次三輥夾送拖動，在大直徑管坯澆鑄時，采用三輥夾送拖動，有利于增加夾送輥拖動面積，減小夾送輥直徑，有效降低設備重量。通過夾送輥控制拉坯速度，控制拉坯前期引錠管操作，夾送輥拖動方向上下可調(diào)，速度可調(diào)，夾送輥對未完全凝固鑄坯有輕壓下作用，有利于改善鑄坯表面質(zhì)量。拉坯速度根據(jù)鋼種和規(guī)格控制在0.2-2.5m/min之間，厚還選下限,薄還選上限。
[0014]二冷段空心坯料的內(nèi)部冷卻通過筒式氣包來完成。鑄坯內(nèi)圓結(jié)晶器下方二冷段采用超低溫空氣或者氮氣冷卻。氣包內(nèi)高壓空氣或氮氣出口溫度低于-100°C，氣流出口速度
1.5-2.5倍音速，氣體在鑄坯內(nèi)圓表面和筒式氣包夾縫中流速50-300m/s ;氣包中壓力控制在0.6MPa-l.2MPa之間。每噸鋼水消耗氣體量不大于170m3。
[0015]超過結(jié)晶器下方冶金長度終點處(大致在15-18m)開始剪切。剪切依靠特制的剪切小車，隨著鋼坯向下運行，剪切小車依靠外圍四立柱支撐，小車運行到定尺位置后抱緊管坯，與管坯同步運行，開始剪切。剪切后的定尺管坯平穩(wěn)送入下部傾翻機構(gòu)上，傾翻機構(gòu)有三臺同步行動三輥式夾送裝置，可使剪斷的坯料平穩(wěn)送到水平輥道上，管坯通過水平輥道運至冷床冷卻。
[0016]連鑄機下部的坯料傾翻機構(gòu)，可以從成品冷床水平輥道上接受預先設置的引錠管，傾翻后，把引錠管通過傾翻機構(gòu)送夾送裝置，夾送裝置把引錠管垂直送到結(jié)晶器下方，重新開澆。
[0017]鑄坯外徑Φ900πιπι以下設置一個中間包，二套塞棒，二套長水口、浸入式澆鑄對應一流連鑄。一套鋼包精煉爐、一套大包回轉(zhuǎn)臺、中間包和中間包水口有快速更換裝置，確保連續(xù)澆鑄。
[0018]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0019]1、連鑄坯二冷段采用空氣或氮氣冷卻，徹底解決了由于漏鋼造成的爆炸問題，使連鑄空心管坯的安全問題得到了徹底的解決。
[0020]2、結(jié)晶器采用不銹鋼材質(zhì)，并且采用高頻次震動，徹底解決了連鑄坯的脫模問題。
[0021]3、結(jié)晶器采用錐形形狀，更加有利于連鑄坯的脫模。
[0022]4、采用三輥夾送裝置，可以達到對鑄坯進行輕壓下的功能。
[0023]5、本發(fā)明為大批量低成本生產(chǎn)大口徑無縫鋼管提供了必要的條件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明筒式氣包的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:1、機架2、傾翻機構(gòu)3、有鋸夾緊車4、剪切裝置
[0027]5、鎖緊裝置6、無鋸夾緊車7、筒式氣包8、結(jié)晶器9、中間包10、可更換長水口
11、塞棒12、塞棒升降裝置13、大包14、振動臺15、三輥夾送裝置16、收集裝置17、拉法爾噴嘴18、筒體19、進氣管

【具體實施方式】
[0028]一種連續(xù)鑄造空心管坯設備，包括大包回轉(zhuǎn)臺13、多澆口中間包9、塞棒11、塞棒升降裝置12、可更換的長水口 10、組合式結(jié)晶器8、振動臺14、剪切裝置4、夾送裝置15、圓坯收集裝置16。
[0029]大包回轉(zhuǎn)臺13設置在多澆口中間包9上方，多澆口中間包9下部設有可更換長水口 10，塞棒11安裝在塞棒升降裝置12上，可實現(xiàn)塞棒11的升降。振動臺14安裝在多澆口中間包9下方，結(jié)晶器8安裝在振動臺14的下方，多澆口中間包9通過可更換長水口 10同結(jié)晶器8連接。結(jié)晶器8下方設置有若干組三輥夾送裝置15，該夾送裝置15可以對出結(jié)晶器8的鋼坯進行夾緊并對其進行輕微壓下。夾送裝置15安裝在機架I上。在鑄機的二冷段設置筒式氣包7，筒式氣包7安裝在振動臺上，位于二冷段的鋼坯內(nèi)部。無鋸夾緊車6安撞在機架I上，在三輥夾緊裝置15下方。無鋸夾緊車6可以夾緊鋼坯延機架I軸向方向運動。鎖緊裝置5、剪切裝置4、有鋸夾緊車3從上到下依次安裝在機架I上，無鋸夾緊車6的下方，構(gòu)成坯料剪切機構(gòu)。傾翻機構(gòu)2安裝在機架I上，實現(xiàn)坯料的翻轉(zhuǎn)。在機架的側(cè)向設置有收集裝置16，收集由傾翻機構(gòu)2運來的坯料。
[0030]在結(jié)晶器8下方設置超低溫高壓筒式氣包7，筒式氣包由筒體18、進氣管19和拉法爾噴嘴17構(gòu)成，筒體18長度8-12m，直徑比管坯內(nèi)圓小20_160mm，即間縫10_80mm之間，筒式氣包上部兩米范圍內(nèi)設置3-6行微型拉法爾噴嘴17，每行圍繞氣包上部周向均勻布置
8-24 個。
[0031]本方案的生產(chǎn)工藝方案如下:
[0032]連續(xù)鑄造管坯工藝和常規(guī)連鑄基本相同，視空心管坯規(guī)格和鋼種不同，其拉坯速度可控制在0.lm/min-2.5m/min之間,壁厚薄的拉速高,壁厚厚的拉速低。大直徑拉速低，為盡可能的避免鋼水二次氧化，采用長水口埋入結(jié)晶器鋼水中澆注，為保證連澆和鑄坯質(zhì)量,水口可以快速更換,鑄坯經(jīng)過二次冷卻。超過冶金長度處，開始切割。本專利切割均用組合多頭圓盤鋸同步鋸切，切割成定尺長度后到下部收集。
[0033]振動臺采用電動式非正弦振動，振動頻率為240-420次/min，振幅控制在之間，電機功率應比正常設計提高1.5-2.0倍左右。配合剛性內(nèi)結(jié)晶器設計，在振動過程中，使鋼坯內(nèi)圓有強制擴徑壓縮作用，此舉既有利于鋼坯滑脫，又改善內(nèi)表面質(zhì)量。
[0034]內(nèi)、外結(jié)晶器8由兩個不同直徑同心圓環(huán)組合而成，外結(jié)晶器的內(nèi)徑和內(nèi)結(jié)晶器的外徑之差是待鑄鋼坯壁厚的二倍，內(nèi)外結(jié)晶器通過互成90度的四支單臂或互成120度三支單臂共同固定在振動臺架上。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2mm-6_之間，水冷卻流速大于lOm/s，水冷壓力大于1.2MPa。內(nèi)結(jié)晶器材質(zhì)用高強度耐磨薄鋼板制造(例如2Crl3、3Crl3等馬氏體不銹鋼)，結(jié)晶器長度900-1100mm，上口向下400mm為直線段，400-1100mm為倒錐形，錐度0.3-0.6%。結(jié)晶器壁厚16_25mm，視坯料規(guī)格而定。結(jié)晶器內(nèi)冷卻水流速大于12m/s。通過降低冷卻水溫和提高冷卻水流速，延長內(nèi)結(jié)晶器長度，控制鑄造溫度和拉速等措施來彌補鋼制結(jié)晶器導熱性不如銅制結(jié)晶器導熱性的不足。這是解決鋼水凝固收縮抱緊的根本措施。外結(jié)晶器也可用鋼制作。
[0035]厚壁管坯采用電磁攪拌以防止鋼水偏析，提高鑄坯質(zhì)量。但采用電磁攪拌時，結(jié)晶器用無磁性鋼板制造。
[0036]在結(jié)晶器下方，外圓二冷段后，設置4-6道次三輥夾送拖動，在大直徑管坯澆鑄時，采用三輥夾送拖動，有利于增加夾送輥拖動面積，減小夾送輥直徑，有效降低設備重量。通過夾送輥控制拉坯速度，控制拉坯前期引錠管操作，夾送輥拖動方向上下可調(diào)，速度可調(diào)，夾送輥對未完全凝固鑄坯有輕壓下作用，有利于改善鑄坯表面質(zhì)量。拉坯速度根據(jù)鋼種和規(guī)格控制在0.2-2.5m/min之間，厚還選下限,薄還選上限。
[0037]二冷段空心坯料的內(nèi)部冷卻通過筒式氣包來完成。鑄坯內(nèi)圓結(jié)晶器下方二冷段采用超低溫空氣或者氮氣冷卻。氣包內(nèi)高壓空氣或氮氣出口溫度低于_100°C，氣流出口速度
1.5-2.5倍音速，氣體在鑄坯內(nèi)圓表面和筒式氣包夾縫中流速50-300m/s ;氣包中壓力控制在0.6MPa-l.2MPa之間。每噸鋼水消耗氣體量不大于170m3。
[0038]超過結(jié)晶器下方冶金長度終點處(大致在15-18m)開始剪切。剪切依靠特制的剪切小車，隨著鋼坯向下運行，剪切小車依靠外圍四立柱支撐，小車運行到定尺位置后抱緊管坯，與管坯同步運行，開始剪切。剪切后的定尺管坯平穩(wěn)送入下部傾翻機構(gòu)上，傾翻機構(gòu)有三臺同步行動三輥式夾送裝置，可使剪斷的坯料平穩(wěn)送到水平輥道上，管坯通過水平輥道運至冷床冷卻。
[0039]連鑄機下部的坯料傾翻機構(gòu)，可以從成品冷床水平輥道上接受預先設置的引錠管，傾翻后，把引錠管通過傾翻機構(gòu)送夾送裝置，夾送裝置把引錠管垂直送到結(jié)晶器下方，重新開澆。
[0040]鑄坯外徑Φ900πιπι以下設置一個中間包，二套塞棒，二套長水口、浸入式澆鑄對應一流連鑄。一套鋼包精煉爐、一套大包回轉(zhuǎn)臺、中間包和中間包水口有快速更換裝置，確保連續(xù)澆鑄。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)鑄造空心管坯設備，包括大包回轉(zhuǎn)臺、多澆口中間包、塞棒、塞棒開閉裝置、組合式結(jié)晶器、振動臺、二冷段內(nèi)外冷卻裝置、剪切裝置、圓坯收集裝置、引錠裝置、冷卻水和壓縮空氣站、排風裝置等，其特征在于所述的大包回轉(zhuǎn)臺設置在多澆口中間包上方，多澆口中間包下部設有可更換長水口，塞棒安裝在塞棒升降裝置上，振動臺安裝在多澆口中間包下方，組合式結(jié)晶器安裝在振動臺的下方，多澆口中間包通過可更換長水口同結(jié)晶器連接，結(jié)晶器下方設置有若干組三輥夾送裝置，若干組三輥夾送裝置安裝在機架上，在鑄機的二冷段設置筒式氣包，筒式氣包安裝在振動臺上，位于二冷段的鋼坯內(nèi)部，筒式氣包由筒體、進氣管和拉法爾噴嘴構(gòu)成，筒體長度8-12m，直徑比管坯內(nèi)圓小20-160mm，即間縫1-SOmm之間，筒式氣包上部兩米范圍內(nèi)設置3-6行微型拉法爾噴嘴，每行圍繞氣包上部周向均勻布置8-24個；機架上位于三輥夾緊裝置的下方裝設有無鋸夾緊車，所述的鎖緊裝置、剪切裝置、有鋸夾緊車從上到下依次安裝在機架上，位于無鋸夾緊車的下方，傾翻機構(gòu)安裝在機架上，在機架的側(cè)向設置有收集裝置。
2.一種連續(xù)鑄造空心管坯工藝，其特征在于包括以下工藝過程: 根據(jù)空心管還規(guī)格和鋼種不同，其拉還速度可控制在0.lm/min-2.5m/min之間,壁厚薄的拉速高，壁厚厚的拉速低，大直徑拉速低，為盡可能的避免鋼水二次氧化，采用長水口埋入結(jié)晶器鋼水中澆注，為保證連澆和鑄坯質(zhì)量，水口可以快速更換，鑄坯經(jīng)過二次冷卻。超過冶金長度處,開始切割；振動臺采用電動式非正弦振動,振動頻率為240-420次/min，振幅控制在之間，電機功率應比正常設計提高1.5-2.0倍左右。配合剛性內(nèi)結(jié)晶器設計，在振動過程中，使鋼坯內(nèi)圓有強制擴徑壓縮作用，此舉既有利于鋼坯滑脫，又改善內(nèi)表面質(zhì)量； 內(nèi)、外結(jié)晶器由兩個不同直徑同心圓環(huán)組合而成，外結(jié)晶器的內(nèi)徑和內(nèi)結(jié)晶器的外徑之差是待鑄鋼坯壁厚的二倍，內(nèi)外結(jié)晶器通過互成90度的四支單臂或互成120度三支單臂共同固定在振動臺架上，內(nèi)、外結(jié)晶器均采用環(huán)縫式水冷結(jié)構(gòu)，環(huán)縫選在之間,水冷卻流速大于lOm/s，水冷壓力大于1.2MPa，內(nèi)結(jié)晶器材質(zhì)用高強度耐磨薄鋼板制造，結(jié)晶器長度900-1 10mm,上口向下400mm為直線段，400-1 10mm為倒錐形，錐度0.3-0.6%，結(jié)晶器壁厚16-25_，結(jié)晶器內(nèi)冷卻水流速大于12m/s ； 厚壁管坯采用電磁攪拌以防止鋼水偏析，提高鑄坯質(zhì)量。但采用電磁攪拌時，結(jié)晶器用無磁性鋼板制造； 在結(jié)晶器下方，外圓二冷段后，設置4-6道次三輥夾送拖動，在大直徑管坯澆鑄時，采用三輥夾送拖動，二冷段空心坯料的內(nèi)部冷卻通過筒式氣包來完成，鑄坯內(nèi)圓結(jié)晶器下方二冷段采用超低溫空氣或者氮氣冷卻，氣包內(nèi)高壓空氣或氮氣出口溫度低于_100°C，氣流出口速度1.5-2.5倍音速，氣體在鑄坯內(nèi)圓表面和筒式氣包夾縫中流速50-300m/s ;氣包中壓力控制在0.6MPa-l.2MPa之間，每噸鋼水消耗氣體量不大于170m3 ； 超過結(jié)晶器下方冶金長度在15-18m處開始剪切，剪切依靠特制的剪切小車，隨著鋼坯向下運行，剪切小車依靠外圍四立柱支撐，小車運行到定尺位置后抱緊管還，與管還同步運行，開始剪切，剪切后的定尺管坯平穩(wěn)送入下部傾翻機構(gòu)上，傾翻機構(gòu)有三臺同步行動三輥式夾送裝置，可使剪斷的坯料平穩(wěn)送到水平輥道上，管坯通過水平輥道運至冷床冷卻； 鑄坯外徑Φ900_以下設置一個中間包，二套塞棒，二套長水口、浸入式澆鑄對應一流連鑄，一套鋼包精煉爐、一套大包回轉(zhuǎn)臺、中間包和中間包水口有快速更換裝置，確保連續(xù)燒鑄。
【文檔編號】B22D11/115GK104190890SQ201410393268
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】周久樂 申請人:周久樂