一种振动冲击锤装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于金属凝固和连续铸造领域，特别涉及一种振动冲击锤装置。


背景技术：

[0002]
随着世界冶金技术的发展，现代连铸技术不断进步，可浇铸钢种不断扩大，一些高合金、高品质特殊钢已经不断在大型钢铁企业连铸生产流程中得以生产。为了解决上述问题，长期以来冶金科技工作者在该技术方面开发形成了许多专利和技术。目前大规模应用于工业化生产的主要有电磁搅拌技术和凝固末端轻压下或铸轧技术。
[0003]
电磁搅拌器的应用是提高铸坯中心等轴晶率和内部质量的有效方法。但其在使用中也存在一定的缺点，一是电磁搅拌容易使铸坯产生“白亮带”或负偏析带，影响了铸坯性能的均匀性；二是电磁搅拌器穿透金属坯壳后的能量损失大，而且随着连铸坯坯壳的变厚，电磁场穿透金属壳所损失的能量也越大。因此电磁搅拌器对铸坯凝固末端位置的作用效果不如放置在结晶器位置效果明显。
[0004]
由此也就开发了凝固末端轻压下技术，它是通过机械变形的方法，将未完全凝固的铸坯心部压实，以改善铸坯的心部偏析。但由于铸坯的凝固末端压下受力很大，往往会造成压下裂纹的发生。
[0005]
近年来，一些新的有效改善铸坯中心的偏析、疏松和缩孔等缺陷的方法出现。本申请的申请人的在先申请-中国专利申请号：201921653581.3公开了“一种带振动件的连铸旋转支承辊”，给出了采用振动的方式给凝固坯壳施加振动力，其目的一方面是要促进坯壳内部凝固前沿树枝晶的折断，增加铸坯的中心等轴晶率；另一方面，是要在凝固的末期改善铸坯中心的偏析、疏松和缩孔等缺陷。但是，上述专利为了保证振动件的往复振动和足够大的动能，需要两个进气孔交替进气，即需要在进气孔处设置气体换向阀，因此结果比较复杂。当上述专利采用一个进气孔时，尽管也能产生振动，但是由于进气时间短，振动件运动末期反向进气还会对振动件产生运动阻力，因此振动件的最终的有用的冲击动能会大幅下降，降低了对铸坯的冲击效果。


技术实现要素：

[0006]
为了克服上述技术缺陷，本实用新型提出了一种振动冲击锤装置，将冲击锤和气体换向阀集成为一体，可以实现单一进气孔进气，而且在不采用换向阀换向操作的条件下，克服振动件运动末期冲击动能降低的缺点。
[0007]
为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
[0008]
一种振动冲击锤装置，其特征在于：包括冲击锤壳体1、上端盖 2、下端盖3、冲击锤4和换向滑块7；
[0009]
所述冲击锤4由动力源介质驱动在一气密腔室内上下移动，冲击锤4包括锤击部和滑动部，滑动部将气密腔室分为上腔和下腔，上、下腔分别开有上进气孔5和下进气孔6；
[0010]
所述换向滑块7呈“u”形，包括可上下移动的滑动块，以及分别固接在滑动块顶端
和底端的上换向块和下换向块；冲击锤壳体1的一个侧壁为双层结构，内侧壁与外侧壁之间有一空腔，用于容纳换向滑块7上下移动；内侧壁与外侧壁上分别开有相对的上出气孔和下出气孔，相对的内、外壁的出气孔由滑动块控制导通或封闭；
[0011]
所述冲击锤4的滑动部的上端面和下端面分别设有滑块向上移动顶针8和滑块向下移动顶针9，分别作用于换向滑块7的上换向块和下换向块，通过上腔和下腔的交替进气和排气，实现冲击锤4的上下往复运动。
[0012]
所述上端盖2和下端盖3分别固接在冲击锤壳体1的上端和下端，使冲击锤壳体1内形成所述气密腔室；所述冲击锤4的滑动部与冲击锤壳体1左右内壁滑动接触。
[0013]
所述冲击锤壳体1的内侧壁与外侧壁之间具有如下空腔；所述内侧壁的顶端面与上端盖2之间具有间隙，内侧壁的内侧面所在平面与冲击锤壳体1的顶壁的侧端面和冲击锤壳体1的底壁的侧端面所在平面间隔一定距离，且内侧壁的顶端面与冲击锤壳体1的顶壁的下端面同平面；内侧壁的底端面与下端盖3之间具有间隙，且内侧壁的底端面与冲击锤壳体1的底壁的上端面同平面。
[0014]
所述换向滑块7的滑动块可在内侧壁与外侧壁之间的间隙中上下滑动；上换向块位于内侧壁的顶端与上端盖2之间的间隙中，且上换向块的端部与冲击锤壳体1的顶壁的侧端面接触；下换向块位于内侧壁的底端与下端盖3之间的间隙中，且下换向块的端部与冲击锤壳体1的底壁的侧端面接触。
[0015]
所述外侧壁对应上腔和下腔分别设有第一壳体外壁上出气孔10 和第一壳体外壁下出气孔13，所述内侧壁对应上腔和下腔分别设有与第一壳体外壁上出气孔10对应的壳体内壁上出气孔12和与第一壳体外壁下出气孔13对应的壳体内壁下出气孔15；所述换向滑块 7的滑动块对应上腔和下腔分别设有滑块上出气孔11和滑块下出气孔14；随着换向滑块7的上下往复运动，滑块上出气孔11和滑块下出气孔14分别交替地将第一壳体外壁上出气孔10与壳体内壁上出气孔12连通和第一壳体外壁下出气孔13壳体内壁下出气孔15 连通，实现上下腔的交替进气和排气。
[0016]
冲击锤壳体1的顶壁的侧端面的长度是与其接触的换向滑块7 的上换向块的端部长度的2倍以上，冲击锤壳体1的底壁的侧端面的长度是与其接触的换向滑块7的下换向块的端部长度的2倍以上。
[0017]
所述上进气孔5设置在冲击锤壳体1的顶壁的侧端面的下部，所述下进气孔6设置在冲击锤壳体1的底壁的侧端面的上部；上进气孔5和下进气孔6连通，并始终供入动力源介质，随着换向滑块7 的上下往复运动，上换向块和下换向块分别交替地将上进气孔5和下进气孔6堵塞。
[0018]
所述上进气孔5设置在冲击锤壳体1的顶壁的下端面，所述下进气孔6设置在冲击锤壳体1的底壁的上端面；上进气孔5和下进气孔6交替进气。
[0019]
所述冲击锤壳体1的外侧壁的前端面设置有壳体外壁上进气孔22 和壳体外壁下进气孔23，冲击锤壳体1的外侧壁的后端面设置有第二壳体外壁上出气孔24和第二壳体外壁下出气孔25；所述换向滑块7上设置有进气连接孔26，且壳体外壁上进气孔22、壳体外壁下进气孔23、第二壳体外壁上出气孔24、第二壳体外壁下出气孔25和进气连接孔 26位于同一竖直平面；所述第二壳体外壁上出气孔24和第二壳体外壁下出气孔25分别通过上进气连接管道27和下进气连接管道28与上进气孔5和下进气孔6连通；壳体外壁上进气孔22和壳体
外壁下进气孔 23始终供入动力源介质，随着换向滑块7上下移动，进气连接孔26交替地将壳体外壁上进气孔22与第二壳体外壁上出气孔24、壳体外壁下进气孔23与第二壳体外壁下出气孔25连通，实现上进气孔5和下进气孔6交替进气。
[0020]
第一壳体外壁上出气孔10、第一壳体外壁下出气孔13、壳体外壁上进气孔22和壳体外壁下进气孔23均与气体循环装置连接，以实现气密腔室的上腔和下腔间歇循环进气。
[0021]
所述上端盖2与冲击锤壳体1之间、下端盖3与冲击锤壳体1 之间均设有密封圈或密封条。
[0022]
所述冲击锤4的滑动部的与冲击锤壳体1左右内壁接触的接触面上设置密封环16。
[0023]
所述上端盖2和冲击锤壳体1的顶壁设有开孔，所述冲击锤4 的锤击部部分露出上端盖2。
[0024]
冲击锤壳体1和/或上端盖2的与冲击锤4的锤击部接触的接触面上设置密封环16。
[0025]
所述密封环16的材质为金属、陶瓷、塑料、橡胶、石墨中的一种，或几种的复合材料。
[0026]
所述冲击锤4的锤击部的横截面为圆形、方形、长条形中的一种或几种的组合形状。
[0027]
所述冲击锤4的锤击部的横截面积小于滑动部的横截面积，滑动部的横截面积是锤击部的横截面积的105％～500％。
[0028]
所述振动冲击锤装置放置在铸坯17的四周、相对的两侧、单一侧，对带液芯的铸坯坯壳进行敲击。
[0029]
在铸坯17的一侧位置上，放置多个振动冲击锤装置。
[0030]
所述振动冲击锤装置敲击铸坯17的侧面的中心区域。
[0031]
所述振动冲击锤装置放置在结晶器出口，和/或二冷区，和/或凝固末端；每个位置放置一组或多组。
[0032]
所述动力源介质为气体或液体；动力源介质的压力为0.2～15mpa。
[0033]
所述冲击锤4的往复振动的频率为0.2～150赫兹，冲击锤4的振动幅度或行程s为10～900mm。
[0034]
所述冲击锤壳体1上开设注油孔18。
[0035]
所述冲击锤壳体1的外部设置水冷通道19。
[0036]
所述冲击锤4的锤击部设置一个保护罩20，并通过螺栓或销钉 21与冲击锤4的锤击部进行固定。
[0037]
保护罩20与铸坯17的接触面的形状与所敲击铸坯17的形状相同，或者保护罩20与铸坯17的接触面的形状是平的、凹弧形的或凸弧形的。
[0038]
所述振动冲击锤装置适用于方坯、矩形坯、板坯或圆坯。
[0039]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
[0040]
本实用新型将振动冲击锤和气体换向阀融为一体，使得冲击锤4 在向上或向下运动的过程中，在整个行程s区间内始终保持持续充气加压状态，可以保证冲击锤4的速度和冲击能量随着移动距离的增加逐渐增大；并且无论气体压力和振动频率变化，都可以保证冲击锤4 冲击到位，且具有足够大的能量锤击带液芯的铸坯，以破碎粗大的中心等轴晶、细化凝固组织、改善铸坯芯部质量。与现有技术相比，具有设备简单、冲击能量大、冲击到位准
确等优点。
附图说明
[0041]
图1为本实用新型的振动冲击锤装置实施例1(采用内部气体通道) 的结构示意图；
[0042]
图2为冲击锤壳体1和/或上端盖2以及冲击锤4上设置密封环的结构示意图；
[0043]
图3a～图3c为冲击锤4的锤击部的截面形状；
[0044]
图4为冲击锤4的锤击部完全不露出冲击锤壳体1的结构示意图；
[0045]
图5a～图5b为本实用新型的实施例2(采用外部气体通道)，图 5a为为本实施例的外轮廓示意图；图5b为图5a沿a-a方向的剖视结构示意图；
[0046]
图6a～图6c为振动冲击锤装置在铸坯17任一横截面上的布置图；
[0047]
图7为铸坯一侧位置上放置多个振动冲击锤装置的示意图；
[0048]
图8为冲击锤的锤击部设置一个可更换的保护罩20的结构示意图。
[0049]
其中的附图标记为：
[0050]
1 冲击锤壳体
[0051]
2 上端盖
[0052]
3 下端盖
[0053]
4 冲击锤
[0054]
5 上进气孔
[0055]
6 下进气孔
[0056]
7 换向滑块
[0057]
8 滑块向上移动顶针
[0058]
9 滑块向下移动顶针
[0059]
10 第一壳体外壁上出气孔
[0060]
11 滑块上出气孔
[0061]
12 壳体内壁上出气孔
[0062]
13 第一壳体外壁下出气孔
[0063]
14 滑块下出气孔
[0064]
15 壳体内壁下出气孔
[0065]
16 密封环
[0066]
17 铸坯
[0067]
18 注油孔
[0068]
19 水冷通道
[0069]
20 保护罩
[0070]
21 螺栓或销钉
[0071]
22 壳体外壁上进气孔
[0072]
23 壳体外壁下进气孔
[0073]
24 第二壳体外壁上出气孔
[0074]
25 第二壳体外壁下出气孔
[0075]
26 进气连接孔
[0076]
27 上进气连接管道
[0077]
28 下进气连接管道
[0078]
s 冲击锤4的振动幅度或行程
具体实施方式
[0079]
下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。
[0080]
实施例1-采用内部气体连通通道
[0081]
如图1所示，本实用新型的一种振动冲击锤装置，包括：冲击锤壳体1、上端盖2、下端盖3、冲击锤4和换向滑块7。
[0082]
所述上端盖2和下端盖3分别固接在冲击锤壳体1的上端和下端，使得冲击锤壳体1内形成一气密腔室；所述冲击锤4位于所述腔室中，冲击锤4包括锤击部和与冲击锤壳体1左右内壁滑动接触的滑动部，所述冲击锤4将所述腔室分为上腔和下腔。
[0083]
所述冲击锤壳体1的左侧或右侧的侧壁为双层结构，包括内侧壁和外侧壁，且内侧壁与外侧壁之间具有间隙；所述内侧壁的顶端面与上端盖2之间具有间隙，内侧壁的内侧面所在平面与冲击锤壳体1的顶壁的侧端面和冲击锤壳体1的底壁的侧端面所在平面间隔一定距离，且内侧壁的顶端面与冲击锤壳体1的顶壁的下端面同平面；内侧壁的底端面与下端盖3之间具有间隙，且内侧壁的底端面与冲击锤壳体1 的底壁的上端面同平面。
[0084]
所述换向滑块7呈“u”形，包括滑动块，以及分别固接在滑动块顶端和底端的上换向块和下换向块；其中，滑动块可上下滑动地位于内侧壁与外侧壁之间的间隙中；上换向块位于内侧壁的顶端与上端盖2 之间的间隙中，且上换向块的端部与冲击锤壳体1的顶壁的侧端面接触；下换向块位于内侧壁的底端与下端盖3之间的间隙中，且下换向块的端部与冲击锤壳体1的底壁的侧端面接触。
[0085]
所述冲击锤壳体1的顶壁的侧端面的下部设有上进气孔5，冲击锤壳体1的底壁的侧端面的上部设有下进气孔6。
[0086]
所述冲击锤4的滑动部的上端面和下端面分别设有滑块向上移动顶针8和滑块向下移动顶针9；滑块向上移动顶针8和滑块向下移动顶针9位于内侧壁的内侧面所在平面与冲击锤壳体1的顶壁的侧端面和冲击锤壳体1的底壁的侧端面所在平面之间。
[0087]
所述外侧壁的上部和下部分别设有第一壳体外壁上出气孔10和第一壳体外壁下出气孔13；所述内侧壁的上部和下部分别设有与第一壳体外壁上出气孔10对应的壳体内壁上出气孔12和与第一壳体外壁下出气孔13对应的壳体内壁下出气孔15；所述换向滑块7的滑动块的上部和下部分别设有滑块上出气孔11和滑块下出气孔14。
[0088]
上端盖2、下端盖3与冲击锤壳体1采用螺栓、螺钉的方式固定连接；为了防止漏气，上端盖2、下端盖3与冲击锤壳体1之间，可以设置密封圈、密封条等。
[0089]
在使用中，上进气孔5和下进气孔6是连通的，并始终保持进气状态，当冲击锤4向上运动时，此时，换向滑块7的上换向块将上进气孔5堵塞，下进气孔6进气，换向滑块7的上出气孔11将第一壳体外壁上出气孔10和壳体内壁上出气孔12连通，使振动冲击锤装置的上腔出气。在惯性力的作用下，滑块向上移动顶杆8撞击换向滑块7 的上换向块，换向滑块7向上移动，实现气体换向，上进气孔5开始进气，同时换向滑块7的下换向块堵塞了下进气孔6
的进气通道，滑块下出气孔14将第一壳体外壁下出气孔13和壳体内壁下出气孔15连通，使振动冲击锤装置的下腔出气，冲击锤4受力开始向下运动。同样，当滑块向下移动顶杆9撞击气体换向滑块7的下换向块时，换向滑块7向下移动，实现气体换向，下进气孔6开始进气，同时换向滑块7的上换向块堵塞了上进气孔5的进气通道，冲击锤4受力开始向上运动。如此循环，实现冲击锤4的上下往复运动。
[0090]
为了保证本实用新型振动冲击锤装置的密封效果，可以在冲击锤壳体1和/或上端盖2以及冲击锤4上设置密封环16，见图2。密封环 16的材质可以是金属、陶瓷、塑料、橡胶、石墨以及上述材料的复合，和不限于此的其它材料。
[0091]
该振动冲击锤装置冲击锤4的锤击部的横截面可以是圆形的、方形的、长条形的，见图3a、图3b和图3c；或其它组合的形状。
[0092]
该振动冲击锤装置的冲击锤4的锤击部的横截面积可以小于滑动部的横截面积见图1，其滑动部的横截面积是锤击部的面积的105％～ 500％。冲击锤4锤击部的横截面积折合成圆面积时，其当量直径约为 20～150mm。增大冲击锤4滑动部的横截面积，可以提高其向上运动速度，提高冲击动能；增大其滑动部的横截面积与锤击部的横截面积的面积差，可以提高冲击锤4的返回速度，提高冲击锤的运动频率。
[0093]
该振动冲击锤装置的上端盖2和冲击锤壳体1的顶壁可以是开孔的，冲击锤4的锤击部部分露出上端盖2，用于撞击铸坯17，见图1；另外，该振动冲击锤装置的上端盖2也可以是密封的，冲击锤4完全不露出冲击锤壳体1，此时该装备可以用于产生具有较强冲击力的振动，见图4。
[0094]
实施例2-采用外部气体连通通道
[0095]
图5a和图5b所示，该振动冲击锤装置的进气孔也可以按照如下方式进行设计：所述上进气孔5设置在冲击锤壳体1的顶壁的下端面，所述下进气孔6设置在冲击锤壳体1的底壁的上端面。所述冲击锤壳体1的外侧壁的前端面设置有壳体外壁上进气孔22和壳体外壁下进气孔23，冲击锤壳体1的外侧壁的后端面设置有第二壳体外壁上出气孔 24和第二壳体外壁下出气孔25；所述换向滑块7上设置有进气连接孔 26，且壳体外壁上进气孔22、壳体外壁下进气孔23、第二壳体外壁上出气孔24、第二壳体外壁下出气孔25和进气连接孔26位于同一竖直平面；所述第二壳体外壁上出气孔24和第二壳体外壁下出气孔25分别通过上进气连接管道27和下进气连接管道28与上进气孔5和下进气孔6连通；壳体外壁上进气孔22和壳体外壁下进气孔23始终供入动力源介质，随着换向滑块7上下移动，进气连接孔26交替地将壳体外壁上进气孔22与第二壳体外壁上出气孔24、壳体外壁下进气孔23 与第二壳体外壁下出气孔25连通，实现上进气孔5和下进气孔6交替进气。第一壳体外壁上出气孔10、第一壳体外壁下出气孔13、壳体外壁上进气孔22和壳体外壁下进气孔23均与气体循环装置连接，以实现气密腔室的上腔和下腔间歇循环进气。该振动冲击锤装置安装在连铸机中，用于锤击铸坯17，它可以放置在铸坯17的四周、相对的两侧、单一侧等多种情况，对带液芯的铸坯坯壳进行敲击，见图6a、图6b和图6c。
[0096]
在铸坯17的一侧位置上，可以放置一个、也可以放置多个振动冲击锤装置，对带液芯的铸坯坯壳进行敲击，如图7所示。
[0097]
该振动冲击锤装置可以敲击铸坯17的侧面的中心区域，也可以敲击铸坯17的其它位置。
[0098]
该振动冲击锤装置可以放置在铸机的多个位置，如结晶器出口、二冷区、凝固末端等；在每个位置处，可以放一组、也可以放多组该振动冲击锤装置。
[0099]
驱动该振动冲击锤装置振动的动力源介质可以是气体，也可以是液体；动力源介质的压力为0.2～15mpa。
[0100]
该振动冲击锤装置冲击锤4的往复振动的频率为0.2～150赫兹，冲击锤4的振动幅度s为10～900mm。
[0101]
为了提高该振动冲击锤装置的使用寿命，可以在冲击锤壳体1上开设注油孔18，以保证润滑。
[0102]
同样，为了提高该振动冲击锤装置的使用寿命，可以在冲击锤壳体1的外部设置水冷通道19，见图2。
[0103]
同时，为了提高防止该振动冲击锤装置的撞击头部产生变形，提高使用寿命，可以在冲击锤4的锤击部设置一个可更换的保护罩20，并通过螺栓或销钉21与冲击锤4的锤击部进行固定，见图8所示。保护罩20与铸坯17接触面的形状可以与所敲击铸坯的形状相同，也可以是平的、凹弧形的、凸弧形的。
[0104]
该振动冲击锤装置适用于方坯、矩形坯、板坯、圆坯以及其它形状的铸坯。