專(zhuān)利名稱(chēng)：連鑄用結(jié)晶器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于連鑄設(shè)備中所用的結(jié)晶器。
這種連鑄用結(jié)晶器包括確定金屬液軸向流動(dòng)通道的結(jié)晶器套管和至少在結(jié)晶器套管的部分長(zhǎng)度上包圍著結(jié)晶器套管的結(jié)晶器殼體。該結(jié)晶器殼體中裝有冷卻結(jié)晶器套管的冷卻管路。
在連鑄結(jié)晶器操作時(shí)，結(jié)晶器套管是用安裝在結(jié)晶器殼體中的冷卻管路進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的。這樣，就會(huì)使與結(jié)晶器套管內(nèi)壁接觸的金屬液凝固，從而形成凝固殼。應(yīng)該指出，當(dāng)這種凝固殼附著或粘結(jié)在結(jié)晶器套管內(nèi)壁上時(shí)就會(huì)引起凝固殼撕裂。為了避免這種現(xiàn)象，公知的方法是使結(jié)晶器沿連鑄軸線方向進(jìn)行振動(dòng)。
為了產(chǎn)生這種振動(dòng)，已知如何把結(jié)晶器支承在被稱(chēng)為振動(dòng)臺(tái)的支承結(jié)構(gòu)上，振動(dòng)臺(tái)上裝有產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的裝置。于是振動(dòng)臺(tái)把沿連鑄軸線方向的振動(dòng)傳給結(jié)晶器。
為了了解這種設(shè)備本身所存在的各種問(wèn)題，應(yīng)該指出，連鑄鋼坯用結(jié)晶器包括結(jié)晶器套管，結(jié)晶器殼體，充滿(mǎn)冷卻液的冷卻管路以及還可能設(shè)有攪拌金屬液用的電磁感應(yīng)器，其質(zhì)量很容易達(dá)到3噸的數(shù)量級(jí)。這就需要對(duì)這樣重的結(jié)晶器提供振幅為幾毫米、頻率為5赫芝或更高的振動(dòng)。從而需要使用能產(chǎn)生強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)的裝置，這是由于這種裝置必須做到不僅能克服結(jié)晶器本身的慣性，還要克服支承結(jié)構(gòu)的慣性以及結(jié)晶器套管內(nèi)壁與鋼液之間的摩擦力。使結(jié)晶器產(chǎn)生振動(dòng)所需的高功率會(huì)帶來(lái)許多有害的結(jié)果，諸如大噪音的沖擊與振動(dòng)，它們有損于結(jié)晶器中某些元件的機(jī)械性能。
有人主張利用支承彈簧來(lái)支承結(jié)晶器，從而形成一種其質(zhì)量與結(jié)晶器質(zhì)量相應(yīng)的有緩沖作用的和諧振動(dòng)器。而為了在這種機(jī)械系統(tǒng)中產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，只要對(duì)結(jié)晶器施加小得多的力就可以了，因?yàn)樗梢岳迷谙到y(tǒng)固有頻率上的共振現(xiàn)象。然而在實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)這種方法卻遇到了有關(guān)彈簧的尺寸與位置設(shè)定等問(wèn)題。后者在支承結(jié)晶器的巨大重量并賦予該系統(tǒng)以所需的彈性方面必須是有效的。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)晶器，由于其質(zhì)量顯著降低而解決了機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置中的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是這樣達(dá)到的，它使用一種連鑄設(shè)備用的結(jié)晶器，該結(jié)晶器包括結(jié)晶器套管，它有內(nèi)壁和外壁，其內(nèi)壁限定金屬液的軸向流道；結(jié)晶器殼體，它至少在部分長(zhǎng)度上包圍著結(jié)晶器套管的上述外壁，并與后者限定出一個(gè)裝有冷卻結(jié)晶器套管的冷卻管路的密封腔；以及產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)裝置，該結(jié)晶器的特征在于結(jié)晶器套管可相對(duì)于結(jié)晶器殼體作軸向運(yùn)動(dòng)；借助于允許結(jié)晶器套管相對(duì)于結(jié)晶器殼體作軸向運(yùn)動(dòng)并將上述密封腔密封的密封裝置而把結(jié)晶器殼體連接到結(jié)晶器套管上；上述機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置連接到結(jié)晶器套管上，以便把相對(duì)結(jié)晶器殼體的軸向振動(dòng)傳至結(jié)晶器套管。
在本發(fā)明的結(jié)晶器中，已把振動(dòng)中的質(zhì)量減到了基本上為結(jié)晶器套管的質(zhì)量。應(yīng)意識(shí)到，結(jié)晶器套管的質(zhì)量是很少超過(guò)結(jié)晶器總質(zhì)量的5％的。結(jié)晶器質(zhì)量最大的元件，即帶有充滿(mǎn)冷卻液的冷卻管路的結(jié)晶器殼體，有時(shí)還包括電磁感應(yīng)器，是固定在支承構(gòu)架上的，并且不必在機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置作用下振動(dòng)。于是，用于使結(jié)晶器套管內(nèi)壁與鑄坯凝固殼間產(chǎn)生相對(duì)振動(dòng)的功率就能顯著地降低。其結(jié)果是，連鑄設(shè)備所需承受的各種力與振動(dòng)降低，從而使其某些元件的使用壽命延長(zhǎng)。此外，由于結(jié)晶器殼體與感應(yīng)器不參與振動(dòng)，不再承受動(dòng)應(yīng)力，也延長(zhǎng)了其使用壽命。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，由于無(wú)結(jié)晶器振動(dòng)支承結(jié)構(gòu)，還能顯著地降低投資與維修費(fèi)用。
最好把結(jié)晶器殼體設(shè)計(jì)成在其上端與下端有供結(jié)晶器套管進(jìn)入的開(kāi)口；然后把密封元件配置在形成通道的兩開(kāi)口上，以在結(jié)晶器殼體的軸向上確定出一個(gè)能承受冷卻液壓力作用的環(huán)形密封腔。使形成通道的上開(kāi)口的截面積大于形成通道的下開(kāi)口的截面積是有好處的。此截面之差事實(shí)上會(huì)產(chǎn)生作用在結(jié)晶器套管上的一個(gè)與金屬液流向相反的流體靜壓力。流體靜壓力可以對(duì)結(jié)晶器套管的重量和金屬液作用在結(jié)晶器套管內(nèi)壁上的摩擦力進(jìn)行補(bǔ)償。還應(yīng)該意識(shí)到，此方法可進(jìn)一步地降低產(chǎn)生上述振動(dòng)所需要的功率。
在結(jié)晶器殼體內(nèi)可以設(shè)置不同形式的冷卻結(jié)晶器套管的冷卻管路。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，結(jié)晶器殼體有一個(gè)內(nèi)導(dǎo)向套，它環(huán)繞著結(jié)晶器套管并與之形成一個(gè)供冷卻液流通之用的有第一截面的第一環(huán)形空間。一外套環(huán)繞上述內(nèi)導(dǎo)向套并與其形成第二環(huán)形空間，它們限定出供冷卻液流通的第二截面，第二截面遠(yuǎn)大于作為通道之用的上述第一截面。
在第一變形實(shí)施例中，內(nèi)導(dǎo)向套固定在結(jié)晶器殼體的外壁上而形成允許結(jié)晶器套管作軸向滑動(dòng)的套筒。
而且這種重量相當(dāng)小的內(nèi)導(dǎo)向套也可以是結(jié)晶器套管的一部分。在此情況下，它與結(jié)晶器套管一起參與振動(dòng)。
最好，結(jié)晶器套管包括一個(gè)限定出金屬液流道的通常為銅管的內(nèi)管，和一個(gè)包圍著此銅管的保護(hù)套。保護(hù)套上端密封地固定在該銅管上，其下端有一個(gè)導(dǎo)向口，銅管以密封狀態(tài)在其中被導(dǎo)向，使其能沿軸向向下延伸。然后，用環(huán)繞銅管的保持套支撐冷卻液的內(nèi)導(dǎo)向套。上述密封件包括連接保護(hù)套下端和結(jié)晶器殼體的下密封件，以及連接保護(hù)套上端和結(jié)晶器殼體的上密封件。這種方法雖使運(yùn)動(dòng)質(zhì)量略有增大，但有很大的優(yōu)點(diǎn)，即結(jié)晶器套管和內(nèi)導(dǎo)向套形成一個(gè)完美的剛性組件。此外，結(jié)晶器套管本身還可以軸向自由延伸。
密封件還可以有各種不同的實(shí)施例，例如，可以是一個(gè)連接著裝在結(jié)晶器管上的法蘭和裝在結(jié)晶器殼體上的法蘭的波紋伸縮軟管。在一優(yōu)選實(shí)施例中，密封件至少包括一個(gè)可彈性變形的隔板。隔板位于橫截連鑄軸線的平面上。這是一個(gè)特別簡(jiǎn)單的實(shí)施例，它可提供完善的密封，完全無(wú)需維護(hù)，并能使結(jié)晶器具有非常緊湊的結(jié)構(gòu)。
已經(jīng)證明金屬?gòu)?fù)合板最適于這種用途。然而，這并不排斥用其它材料來(lái)形成隔板，例如用增強(qiáng)的彈性物制造隔板。
可以把一個(gè)產(chǎn)生軸向機(jī)械振動(dòng)的裝置直接連接到結(jié)晶器套管上，即不用任何中間連接機(jī)構(gòu)。一種頗具優(yōu)越性的方法是提供一桿件，它作為機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置和結(jié)晶器套管之間的機(jī)械連接件。此連接件有一中間鉸接件，連接件借助它而支承在結(jié)晶器殼體上，還有與機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置連接的第一桿臂和支承結(jié)晶器套管的第二桿臂。此實(shí)施例是把機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置安裝在結(jié)晶器旁邊，其位置是完全無(wú)礙的，而且能避免金屬液噴濺。由于結(jié)晶器套管是由其自身被結(jié)晶器殼體支持的桿臂支承的，故完全無(wú)需提供其它的結(jié)晶器套管支承裝置。特別是上述密封件不需要具有支持結(jié)晶器殼體中的結(jié)晶器套管的功能。
最好，這種結(jié)晶器套管在桿臂上的懸掛結(jié)構(gòu)由兩個(gè)位于有兩支臂的叉狀臂中的軸頸來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)桿臂的上述中間鉸接件，兩個(gè)軸頸和第二桿臂安裝在上述密封腔中時(shí)，就能得到一種結(jié)構(gòu)特別緊湊的結(jié)晶器。然后使第二桿臂在密封狀態(tài)下穿過(guò)結(jié)晶器的外套。
第二桿臂與結(jié)晶器殼體外套間最好用波紋伸縮軟管來(lái)密封，它最好是安裝在上述密封腔內(nèi)側(cè)。與此相關(guān)地還應(yīng)意識(shí)到，安裝在此密封腔中的全部元件都會(huì)在冷卻液中得到某種程度的潤(rùn)滑，還由于很少暴露，故不致受到金屬液的傷害。
最適于連接結(jié)晶器殼體與結(jié)晶器套管的彈簧片可對(duì)后者進(jìn)行軸向?qū)虿⒖杀苊饷芊饧鬟f過(guò)大的橫向力。
從參照附圖所做的作為說(shuō)明例的最佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中將會(huì)顯現(xiàn)出本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)與特征，其中

圖1是本發(fā)明結(jié)晶器的剖視圖；圖2是沿圖1中(2-2)線剖開(kāi)的結(jié)晶器剖視圖；圖3和4是本發(fā)明結(jié)晶器的兩個(gè)不同實(shí)施例的細(xì)部的縱剖示意圖；圖5是圖3中結(jié)晶器沿(5-5)線剖開(kāi)的剖視圖；圖6是本發(fā)明的變形實(shí)施例的剖視圖。
圖1和2中表示可用于連鑄鋼坯的結(jié)晶器10。它包括具有內(nèi)壁14與外壁16的結(jié)晶器套管12。內(nèi)壁14確定了鋼液的流道18。序號(hào)20表示此流道的中心線，它可以是直線，也可是曲線。最常用的結(jié)晶器套管是厚壁銅管。此管的內(nèi)截面確定了鑄坯的截面形狀。圖2中示出的是方截面，但也可以是矩形、圓形或其它任何形狀的截面。序號(hào)21表示的箭頭示出了鋼液流過(guò)結(jié)晶器12的方向。
結(jié)晶器套管12必須進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，以使與內(nèi)壁14接觸的鋼液凝固。為此，通常在其整個(gè)高度上用結(jié)晶器殼體22將其包圍，在密封腔23中裝有冷卻結(jié)晶器套管12外壁16用的管路。
圖1中所示的冷卻管路本身是公知的。內(nèi)導(dǎo)向套24包繞著結(jié)晶器套管12的幾乎整個(gè)高度，并與環(huán)繞結(jié)晶器套管12的外壁16形成第一環(huán)形空間26，它提供了一個(gè)極窄的環(huán)形截面通道。結(jié)晶器殼體22的外套28包圍著內(nèi)導(dǎo)向套24并與后者形成第二環(huán)形空間30，它圍繞第一環(huán)形空間26并確定出一個(gè)具有相當(dāng)大環(huán)形截面的通道。箭頭32示意地代表了冷卻液供應(yīng)管路。冷卻液通過(guò)位于結(jié)晶器10下端旁邊的環(huán)形供液腔34進(jìn)入并流入第一環(huán)形空間26。冷卻液高速地通過(guò)環(huán)形空間26，其流向與連鑄方向21相反，并排入第二環(huán)形空間30中。用箭頭36示意地表示的排放管路將冷卻液排出到結(jié)晶器殼體22之外。與其相關(guān)還需注意的是內(nèi)導(dǎo)向套24裝有外法蘭38，該法蘭以密封狀態(tài)固定在外套28的內(nèi)配合法蘭40上。于是，內(nèi)導(dǎo)向套24就被剛性地支持在結(jié)晶器殼體22的外套28上，同時(shí)把環(huán)形供液腔34在密封狀態(tài)下與上述第二環(huán)形空間30隔開(kāi)。
從圖1可以看出，結(jié)晶器殼體22底端裝有周緣基板42，基板上有使結(jié)晶器套管12通過(guò)的開(kāi)口43。結(jié)晶器殼體連同此底部周緣基板42安置在一固定支架上，序號(hào)44所代表的兩槽鋼示意地表示此固定支架。
機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置46與結(jié)晶器殼體22并排地支持在該支架上(圖1中未示出支架44對(duì)機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置46的支承情況)。此裝置是，例如，裝備有本身已公知的液壓管路的液壓活塞，該活塞適于與活塞桿48相連，以提供振幅幾毫米、頻率幾赫芝的反復(fù)運(yùn)動(dòng)。然而，它也可以是一個(gè)能產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的偏心的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。此時(shí)，活塞桿48將由連桿所取代。然而，液壓活塞確定具有能容易靈活地調(diào)節(jié)振度、頻率和所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)形式的優(yōu)點(diǎn)。
從圖2中可見(jiàn)，結(jié)晶器套管12的上端裝有兩個(gè)軸頸50和52。軸頸分別位于結(jié)晶器套管12外壁16的相對(duì)側(cè)，使其軸線對(duì)中并垂直于結(jié)晶器套管12的軸線。借助于軸頸50、52，可用叉狀臂56對(duì)結(jié)晶器套管進(jìn)行支承。兩軸頸50、52，更準(zhǔn)確地說(shuō)是分別鉸接在叉狀臂56的第一支臂58和第二支臂60上面，從而確定出一條結(jié)晶器套管12的垂直于連鑄方向的旋轉(zhuǎn)軸。應(yīng)該指出，兩軸頸50、52是位于以?xún)?nèi)導(dǎo)向套24為一側(cè)以外套28為另一側(cè)所確定的上述第二環(huán)狀空間30中的。
叉狀臂56構(gòu)成安裝在結(jié)晶器殼體22上的桿54的一部分。此桿54具有在第二環(huán)形空間30中的一條平行于結(jié)晶器套管12的旋轉(zhuǎn)軸61的傾轉(zhuǎn)軸或63。最好，此傾轉(zhuǎn)軸線63是由對(duì)稱(chēng)地安裝在結(jié)晶器殼體22上的兩銷(xiāo)軸64和66形成的。在叉狀臂56的每個(gè)支臂58、60上設(shè)置供兩銷(xiāo)軸64、66之一用的圓柱形座68、70。應(yīng)該指出，每個(gè)銷(xiāo)軸64、66可裝在結(jié)晶器殼體22外側(cè)，以利于裝卸桿54。為此，在結(jié)晶器殼體22的外套28上配備兩個(gè)支塊72、74，銷(xiāo)軸64、66就位于其上鉆出的供它們通過(guò)的孔中。銷(xiāo)軸64、66上沒(méi)有安裝法蘭76、78，用螺釘(未示出)將它們連接到支塊72、74上。在法蘭76、78和支塊72、74之間的密封，最好與在支塊72、74上鉆出的供銷(xiāo)軸通過(guò)的孔中的一個(gè)或多個(gè)“O”形環(huán)配合來(lái)保證這種裝配的密封性。
在叉狀臂56的相反一側(cè)，桿54有其第二桿臂80，它以密封狀態(tài)穿過(guò)結(jié)晶器殼體22的外套28。最好用波紋伸縮軟管82來(lái)形成此密封通道，它在密封狀態(tài)下以其第一端連接到結(jié)晶器殼體22的外套28上，以其第二端連接到第二桿臂80的肩部。
在第二環(huán)形空間30的外側(cè)，最好是緊靠著結(jié)晶器殼體22的外套28外，用具有與桿54的傾轉(zhuǎn)軸線63平行的軸線的圓柱形鉸接件84把第二桿臂80連接到活塞桿48上。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，兩軸頸50、52、叉狀臂56、傾轉(zhuǎn)軸線63、第二桿臂80的大部分及波紋伸縮軟管82都位于第二環(huán)狀空間30中。此實(shí)施例不僅可使結(jié)晶器10緊湊，還能給這些元件提供有效的防護(hù)。還應(yīng)該指出，所有這些元件都是浸在冷卻液中的，從而可給各鉸接件提供一定程度的潤(rùn)滑。
活塞桿48的往復(fù)運(yùn)動(dòng)由桿54傳至結(jié)晶器套管12。后者安裝在結(jié)晶器殼體22中并與其相連，以便隨桿54的振動(dòng)而振動(dòng)。其結(jié)果使得結(jié)晶器套管12相對(duì)于保持固定的結(jié)晶器殼體22作強(qiáng)制振動(dòng)。由于其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相當(dāng)于結(jié)晶器套管12的質(zhì)量，而結(jié)晶器套管的質(zhì)量通常至少小于結(jié)晶器總質(zhì)量的二十分之一，結(jié)晶器除了結(jié)晶器套管12之外，還包括充滿(mǎn)冷卻液的結(jié)晶器殼體22，還可能包括電磁感應(yīng)器86。用于攪拌鋼液的感應(yīng)器以公知的方式由結(jié)晶器殼體22的外套28所支持并裝入結(jié)晶器殼體22的第二環(huán)狀空間30中。從而感應(yīng)器86本身也就相對(duì)于承受振動(dòng)的結(jié)晶器套管是固定的。
借助于允許結(jié)晶器套管12相對(duì)于結(jié)晶器殼體22作軸向位移的密封件而以密封狀態(tài)把外套28的兩軸向的端部接到結(jié)晶器殼體22的外壁16上。這些密封件最好是由限定結(jié)晶器殼體22的上述密封腔23且在軸向下端的下隔板88，和限定其在軸向上端的上隔板90組成。隔板為環(huán)狀板，包含在橫截連鑄軸線的平面中，并可在垂直于其表面的方向上彈性變形。例如金屬?gòu)?fù)合板也可適于此用途。
從圖1可以看出下環(huán)狀隔板88的外周邊一側(cè)連接到結(jié)晶器殼體22的周邊基板42上，而其內(nèi)邊一側(cè)則連接到下法蘭92上。后者借助于安置在結(jié)晶器套管12的槽98中的銷(xiāo)94、96連到結(jié)晶器套管12的下端。銷(xiāo)94、96和下隔板88的內(nèi)邊緣被夾持固定在法蘭92和配合法蘭100之間，用螺釘把配合法蘭100固定在法蘭92上。用密封墊給這些組件提供密封。隔板88的外邊緣被夾持固定在周邊基板42以及配合法蘭100之間。各密封墊分別給隔板88、周邊基板42和配合法蘭100之間提供密封。上隔板90用相似方式安裝。配合法蘭114把上隔板90的外緣固定到安裝在結(jié)晶器殼體22的外套28上的上環(huán)116上。此上環(huán)116確定出結(jié)晶器套管12通過(guò)用的上開(kāi)口117。配合法蘭118把上隔板90的內(nèi)緣固定在結(jié)晶器套管12的上法蘭120上。上法蘭120以和下法蘭92相同的方式固定在結(jié)晶器套管12的上端。兩軸頸50和52最好也由上述上法蘭120支持(參見(jiàn)圖1)。
應(yīng)該指出，使由下基板42確定的、形成通道43的下開(kāi)口具有的橫向(或突出)的截面小于由上環(huán)116確定的形成通道117的上開(kāi)口的截面是有利的。在對(duì)密封腔23加壓時(shí)，作用在結(jié)晶器套管12上的流體靜壓力的方向與連鑄方向21相反。由于分別作用在環(huán)形供液腔34與第二環(huán)狀空間30內(nèi)部的壓力通常為幾巴數(shù)量級(jí)，上環(huán)116的內(nèi)徑與下基板42內(nèi)徑之間的幾公分的差異就足以使上述流體靜壓力補(bǔ)償結(jié)晶器套管12重量與澆注金屬作用在結(jié)晶器套管12內(nèi)壁14上的摩擦力。其結(jié)果就把使結(jié)晶器套管12相對(duì)于結(jié)晶器殼體22振動(dòng)所需的力幾乎降低到了僅為使隔板88、90變形、克服結(jié)晶器套管12內(nèi)壁14和鑄坯之間主要由于結(jié)晶器套管12的位移而形成的摩擦力的程度。
圖3至5中給出了安裝環(huán)狀隔板的另外的方案。從圖3可看出，下隔板88′與上隔板90′的內(nèi)緣均被嵌在結(jié)晶器套管12的水平面上，而它們的外緣可以在基板42(相對(duì)于116)和配合法蘭110(相對(duì)于114)之間略有位移。這種隔板88′和90′的固定方法增強(qiáng)了它們的撓性并降低了必須從結(jié)晶器套管12傳至結(jié)晶器殼體22上的橫向力。為了傳遞這些橫向力最好使用特殊的元件，例如，連接在結(jié)晶器套管12與結(jié)晶器殼體22之間的一個(gè)或幾個(gè)彈簧片。圖5示出了具有相間45°的三個(gè)分支的彈簧片122的例子。該元件122在垂直于圖面的方向上容易變形，同時(shí)對(duì)牽引力有很高的抗力。因?yàn)樯隙艘呀?jīng)牢固地支承在桿臂54的叉狀臂56上了，所以最好將其安裝在結(jié)晶器套管12下端的旁邊。此外，安裝元件122還為了使之承受牽引力。圖5中箭頭124，作為舉例，表示從結(jié)晶器套管12中拉出鑄坯時(shí)作用在其下端的牽引力的水平分量。不容忽視的該力通過(guò)元件122從結(jié)晶器套管12傳到結(jié)晶器殼體22上；而隔板88′與這種傳遞無(wú)關(guān)。
在結(jié)晶器軸線為弧形的情況下，最好使其朝向元件122，以使其中性軸線的延長(zhǎng)部分通過(guò)弧形的曲率中心。在叉狀臂56中結(jié)晶器套管12的旋轉(zhuǎn)軸61，桿54的傾轉(zhuǎn)軸線63和圓柱形連接件84的軸線定位成這種情況，即使它們與通過(guò)上述曲率中心的直線共相交三次。其結(jié)果是使結(jié)晶器套管可沿著基本上與該結(jié)晶器套管的高度上的鑄坯曲率一致的路徑實(shí)現(xiàn)其振動(dòng)。
從圖4中可以看出，上隔板90″的兩個(gè)邊緣是被嵌入的。由于結(jié)晶器套管12的上端通過(guò)軸頸50、52直接把橫向力傳給桿54(見(jiàn)圖2)，故這樣做不會(huì)導(dǎo)致任何重大缺點(diǎn)。同樣，圖4中也示意地示出了支持隔板88″和90″的環(huán)狀件126、128。使用這些支持件126、128，在例中它們是安裝在結(jié)晶器套管12上的，其目的在于限制隔板88″和90″因密封腔23中冷卻液的壓力而產(chǎn)生的變形。
圖6表示本發(fā)明結(jié)晶器210的一個(gè)特別誘人的變型實(shí)施例。結(jié)晶器套管212包括銅管214，它確定了金屬液的軸向流道18。在此變型實(shí)施例中，用保護(hù)套216包圍著銅管214。保護(hù)套包括連接上法蘭218和下法蘭220的加強(qiáng)件222。上法蘭218固裝于銅管214的上端。下法蘭220以密封狀態(tài)包圍著銅管214，但不是固裝在它的上面。結(jié)果，當(dāng)銅管214受熱膨脹時(shí)就能軸向膨脹進(jìn)入法蘭220。用密封連接件，例如用VITONR連接件或抗高溫的“O”形環(huán)給下法蘭220和銅管214之間提供密封。
保護(hù)套216支承著導(dǎo)向套224，導(dǎo)向套224確定了供環(huán)繞著銅管214的冷卻液流過(guò)的狹窄通道226的環(huán)形空間。導(dǎo)向套224上裝有環(huán)領(lǐng)228，它與結(jié)晶器殼體22的環(huán)狀分隔壁230共同限定結(jié)晶器210中的一個(gè)環(huán)狀空間226的環(huán)狀供液腔234。應(yīng)該指出，環(huán)領(lǐng)228和分隔壁230是通過(guò)允許它們沿連鑄軸線方向相對(duì)位移的密封件236彼此相連的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該密封件236包括一個(gè)環(huán)，它以密封狀態(tài)固定到分隔壁230上并在環(huán)領(lǐng)228的環(huán)形腔中形成一個(gè)迷宮式壓蓋。需要時(shí)，這迷宮式壓蓋可被一個(gè)或幾個(gè)“O”環(huán)代替。
上密封隔板90和下密封隔板88分別把上、下法蘭218和220連接到結(jié)晶器殼體22上。應(yīng)該指出，在圖6實(shí)施例中，兩隔板90、88的外、內(nèi)邊緣是牢固地嵌入的。圖3和4中所述的隔板固定方法當(dāng)然仍是有效可用的。
銅管214、保護(hù)套216和冷卻液的導(dǎo)向套224，在圖6實(shí)施例中，確定出一個(gè)完全剛性的裝配體，它可整體地相對(duì)于結(jié)晶器殼體22作軸向位移。此裝配體利用形成上法蘭218的兩軸頸250、252，用桿臂254(在圖6中用其軸線代表)來(lái)支持。
尚須指出的是，在圖6的實(shí)施例中，冷卻液進(jìn)入環(huán)狀供液腔234，高速地流過(guò)狹窄的環(huán)狀空間226，并在那里損失了相當(dāng)一部分壓頭，在通過(guò)環(huán)狀空間240之后，其中可能裝有，例如，電磁攪拌器(未示出)，最后從結(jié)晶器排出。由于環(huán)形供液腔234中的壓力高于環(huán)形腔240中的壓力，作用在環(huán)領(lǐng)228上的流體靜壓力則有助于支承由銅管214、保護(hù)套216和冷卻液導(dǎo)向套224構(gòu)成的組裝體。
雖然圖6的實(shí)施例有參與振動(dòng)的質(zhì)量稍大的缺點(diǎn)，但是它的優(yōu)點(diǎn)是銅管214比銅管14所受的機(jī)械應(yīng)力要小。
權(quán)利要求
1.一種連鑄設(shè)備用的結(jié)晶器，它包括結(jié)晶器套管(12)，它有內(nèi)壁(14)和外壁(16)，上述內(nèi)壁(14)限定出金屬液的軸向流道(18)；結(jié)晶器殼體(22)，它至少在部分長(zhǎng)度上包圍著結(jié)晶器套管(12)的上述外壁(16)，并與后者限定出裝有冷卻結(jié)晶器套管(12)的管路的密封腔(23)；以及機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置(46)；其特征在于結(jié)晶器套管(12)可相對(duì)于結(jié)晶器殼體(22)作軸向運(yùn)動(dòng)；借助于允許結(jié)晶器套管(12)相對(duì)于結(jié)晶器殼體(22)作軸向運(yùn)動(dòng)的密封件(88、90)把結(jié)晶器殼體(22)連接到結(jié)晶器套管(12)上，并同時(shí)給上述密封腔(23)提供密封；以及把上述機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置(46)連接到結(jié)晶器套管(12)上，使之能把相對(duì)于結(jié)晶器殼體(22)的軸向振動(dòng)傳遞到結(jié)晶器套管(12)上。
2.如權(quán)利要求1中所述的結(jié)晶器，其特征在于結(jié)晶器殼體(22)包括上開(kāi)口(117)和下開(kāi)口(43)，它們形成了結(jié)晶器套管(12)的通道，上述密封件(88、90)位于形成通道(43、117)的兩開(kāi)口中，以便在圍繞著結(jié)晶器套管(12)的結(jié)晶器殼體(22)中限定出一個(gè)能承受冷卻液壓力的密封腔(23)，形成通道(117)的上開(kāi)口截面積大于形成通道(43)的下開(kāi)口截面積，結(jié)果使作用在結(jié)晶器套管(12)上的流體靜壓力的方向與金屬液流動(dòng)方向相反。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的結(jié)晶器，其特征在于結(jié)晶器殼體(22)有內(nèi)導(dǎo)向套(24)和外套(28)，內(nèi)導(dǎo)向套包圍著結(jié)晶器套管(12)并與后者形成一個(gè)限定出冷卻液通道的第一載面的第一環(huán)狀空間(26)；外套(28)包圍著上述內(nèi)導(dǎo)向套(24)并與后者形成一個(gè)限定冷卻液通道的第二截面的第二環(huán)狀空間(30)，第二截面遠(yuǎn)大于提供通道的上述第一截面。
4.如權(quán)利要求3中所述的結(jié)晶器，其特征在于內(nèi)導(dǎo)向套(24)被固定在結(jié)晶器殼體(22)上。
5.如權(quán)利要求3中所述的結(jié)晶器，其特征在于內(nèi)導(dǎo)向套(224)構(gòu)成結(jié)晶器套管(212)的一部分。
6.如權(quán)利要求5中所述的結(jié)晶器，其特征在于結(jié)晶器套管(212)包括確定出上述金屬液軸向流道(18)的銅管(214)和保護(hù)套(216)，保護(hù)套沿銅管(214)延伸并在密封狀態(tài)下使其上端固定在銅管(214)上。保護(hù)套(216)的下端有一導(dǎo)向口，在密封狀態(tài)下對(duì)銅管(214)進(jìn)行導(dǎo)向，便其能沿軸向向下延伸，以及保護(hù)套(216)支撐著冷卻液導(dǎo)向套(224)。
7.如權(quán)利要求6中所述的結(jié)晶器，其特征在于上述密封件(88、90)包括連接保護(hù)套(216)下端和結(jié)晶器殼體(22)的下密封件(88)，及連接保護(hù)套(216)上端和結(jié)晶器殼體(22)的上密封件(90)。
8.如權(quán)利要求6或7中所述的結(jié)晶器，其特征在于保護(hù)套(216)上裝有環(huán)領(lǐng)(228)，結(jié)晶器殼體(22)上裝有環(huán)狀分隔壁(230)，環(huán)領(lǐng)(228)與環(huán)狀分隔壁(230)在結(jié)晶器(210)中確定冷卻液的環(huán)狀供液腔(234)，而且環(huán)領(lǐng)(228)和環(huán)狀分隔壁(230)用密封件(236)連接，密封件允許它們沿連鑄軸線方向有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶器，其特征在于上述密封件至少包括一個(gè)可以彈性變形的隔板(88、90)。
10.如權(quán)利要求9中所述的結(jié)晶器，其特征在于所述隔板(88、90)是金屬?gòu)?fù)合板。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶器，其特征在于桿(54)裝有中間鉸接件(63)，桿(54)通過(guò)它支持在結(jié)晶器殼體(22)上，上述桿(54)包括支持在結(jié)晶器套管(12)上端的第一桿臂(56)，和連接機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置(46)上的第二桿臂(80)。
12.如權(quán)利要求11中所述的結(jié)晶器，其特征在于結(jié)晶器套管(12)上端裝有兩個(gè)軸頸(50、52)；上述第一桿臂(56)為帶兩支臂(58、60)的叉狀臂，每一軸頸(50、52)則由這些支臂(58、60)之一支持。
13.如權(quán)利要求3、11和12中所述的結(jié)晶器，其特征在于上述桿臂的中間鉸接件(63)、兩軸頸(50、52)和第一桿臂(56)位于上述環(huán)狀密封腔(23)內(nèi)部；而且，上述第二桿臂(80)穿過(guò)結(jié)晶器殼體(22)的上述外套(28)，并借助波紋伸縮軟管(82)以密封裝態(tài)連接到結(jié)晶器殼體上。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶器，其特征在于上述密封腔(23)包含有電磁感應(yīng)器(86)，電磁感應(yīng)器支持在結(jié)晶器殼體(22)上。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶器，其特征在于機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置(46)是液壓活塞。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的結(jié)晶器，其特征在于用彈簧片(122)連接結(jié)晶器套管(12)和結(jié)晶器殼體(22)。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種供連鑄設(shè)備用的結(jié)晶器，它包括結(jié)晶器套管(12)和結(jié)晶器殼體(22)。結(jié)晶器套管(12)可相對(duì)于結(jié)晶器殼體(22)作軸向移動(dòng)。密封件，最好是金屬隔板(88、90)，允許結(jié)晶器套管(12)相對(duì)結(jié)晶器殼體(22)有軸向位移，并保證了裝有冷卻結(jié)晶器套管(12)的管路的密封腔(23)的密封。機(jī)械振動(dòng)發(fā)生裝置，最好是液壓缸(46)通過(guò)由結(jié)晶器殼體(22)支持的桿(54)連接到結(jié)晶器套管(12)上。
文檔編號(hào)B22D11/053GK1127998SQ94192938
公開(kāi)日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1994年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月30日
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