专利名称：一种水平连铸机及其拉坯工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属水平连铸机及其拉坯工艺。
背景技术：
水平连铸是现代冶金(钢铁)生产的主要生产方式之一，水平连铸机是实现这一生产方式的专用设备，由于设备投资少，维护方便，在不少冶金工厂中使用。
现有水平连铸机所采用的结晶器与中间包连在一起，同时是固定的，在浇注过程中，靠拉坯辊夹着钢坯的，通过拉、停、反推、停、拉的运动，将钢坯从结晶器里拉出来，同时防止钢坯与结晶器铜板黏结，以防止拉漏，结晶器的几何结构是不变的，一般是整体的。
现有的水平连铸机及其拉坯工艺，存在以下问题1.由于靠拉坯系统拉着钢坯结晶器在平行于铸坯的运动方向上来回振动，而拉坯系统质量较大，惯性大，因此振动频率较小，引起拉坯速度低下，产量低；2.为了减少拉坯阻力而防止钢坯拉漏，结晶器的倒锥度不能太大；随着铸坯的冷却收缩，使得铸坯与结晶器的内壁形成气隙；气隙是钢水凝固成铸坯时热传递中最大的热阻，较大的气隙则有较大的热阻，大的热阻造成结晶器潜在的导热能力没有发挥出来；3.要用隔离环来制造人工液面，隔离环造价高，运行成本高；4.壳与结晶器铜板的润滑很困难；5.浇注钢种和品种少，目前大多用于浇注轧制无逢钢管圆坯。
发明内容
本发明的目的是提出一种水平连铸机的新结构以及新的拉坯工艺，籍以解决现有水平连铸机所存在的上述问题。
本发明所设计的水平连铸机，包括中间包、结晶器和水平拉坯装置，拉坯装置带着钢坯，将钢坯从结晶器里向水平方向拉出。所述的结晶器为一组合式结晶器，由不少于四块的铜板组合围成可动的铸腔，铸腔头部为钢水注入口向上的弧型段，弧型段以下为水平段，水平段占水平方向长度3/4以上的后段铸腔结晶器是直线段；中间包位于结晶器铸腔头部的上方，与结晶器成分离状态，中间包的水口对着结晶器铸腔头部的钢水注入口；在结晶器的直线段设置有使结晶器直线段的铜板产生沿垂直于铸坯的方向振动的垂直向驱动装置，并具有一个作用于整个结晶器使之在水平方向来回振动的水平向驱动装置。
本水平连铸机的弧型段与水平段之间通过曲率半径为100～500毫米弧段平滑过渡连接，结晶器的水平段水平方向长度为1000～1800mm，结晶器的垂直高度可为1.2～2倍铸坯截面高度。
本水平连铸机的组合式结晶器各组合铜板之间可具有微小的间隔，以形成可动的铸腔，所述的间隔应不大于0.2mm。所述的各组合铜板体内形成空腔的结构，空腔具有冷却液输入、输出口，用以向空腔输入冷却液，铜板厚度可为10mm～30mm。
本发明的水平连铸机可采用以下的具体设计方案将所述的组合式结晶器固定在一个框架里，所说的垂直向驱动装置安装在结晶器直线段的铜板与所说的框架之间，所说的水平向驱动装置安装在所说的框架和支撑该框架的机架之间。
所述的垂直向驱动装置可设置三个，分别安装在结晶器直线段的顶面铜板和左、右两侧铜板与所说的框架之间。
所述的组合式结晶器的截面形状可以为正方形、长方形、工字形或圆形。
本发明的组合结晶器可以是四块铜板组成，也可以是六块铜板组成，可根据需要来设计，一般不要超过六块，否则制造成本增加。
本发明的拉坯工艺，采用本发明所设计的水平连铸机，其特征在于在拉坯过程中，由所说的水平向驱动装置驱动使整个结晶器在水平方向来回振动，振幅为2～6mm；由所说的垂直向驱动装置驱动使结晶器直线段的铜板产生垂直于铸坯的振动，振幅为0.05～0.2mm；所说的水平向驱动装置和垂直向驱动装置按以下方式振动配合当水平向驱动装置使结晶器的振动方向与拉坯方向相同时，垂直向驱动装置驱动结晶器直线段的铜板压向铸坯，当水平向驱动装置使结晶器的振动方向与拉坯方向相反时，垂直向驱动装置驱动结晶器直线段的铜板离开铸坯。
本发明的技术方案是在对液态金属在结晶器中完成拉坯过程中的凝固原理作深入研究分析的基础上提出的，发明人认为要提高水平连铸的产量，需要提高铸坯拉速，要提高拉速，结晶器振动要采取要采用高频小振幅方式，要高频小幅振动，结晶器就要与中间包脱离，结晶器与中间包脱离，就可去掉隔离环，就能采用较好的润滑方式对结晶器润滑；但结晶器与中间包脱离，结晶器就有小曲率弧型开始段，有小曲率弧型段的结晶器会产生坯壳裂纹，造成产品质量问题，严重时会拉漏；为解决这一矛盾，提出采用特殊的结晶器结构及其拉坯工艺，设置了作用于整个结晶器使之在水平方向来回振动的水平向驱动装置以及使结晶器直线段的铜板产生沿垂直于铸坯的方向振动的垂直向驱动装置；进行拉坯生产时，通过水平向驱动装置使结晶器强迫沿铸坯的运动方向(水平方向)来回振动，实现水平连铸；结晶器可采用较大倒锥度，通过垂直向驱动装置的驱动，结晶器铜板具有在外力作用下产生对坯壳微小位移的功能，当铸坯沿铜板向铸坯方向滑动时，使铜板产生一个微小离开坯壳的位移，从而使拉坯阻力减少，以达到防止拉漏的目的；当铸坯在沿铜板向水口方向滑动时，使铜板产生一个微小挤向坯壳的位移，减少气隙，使从而减少热阻，以提高传热效率，同时增加铜板对坯壳的作用力，促使结晶器弯曲段坯由于曲率过小造成的坯壳裂纹消除，防止拉漏。随着结晶器的导热能力的提高，结晶器可采用较大倒锥度，以提高钢坯的拉速，提高铸机的产量，并有利于坯壳裂纹的消除，保证铸坯质量。
图1为本发明水平连铸机实施例的结构示意图；图2为图1的A-A向视图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细说明图1和图2显示了本发明的水平连铸机实施例的结构，使用于方坯连铸。其结晶器由底(外弧)铜板1、上(内弧)铜板2、左侧铜板3和右侧铜板4构成组合式结晶器，形成可动的铸腔；该组合结晶器固定在框架5中，框架5被支撑在机架6的平面轴承7上；组合式结晶器的头部为弧形段，弧型段以下为水平段，水平段的水平方向长度为1200mm，在水平段占水平方向长度3/4以上(约1000mm)的后段铸腔结晶器是直线段；中间包13位于结晶器铸腔头部的上方，与结晶器成分离状态，中间包13的水口14对着结晶器铸腔头部的钢水注入口；在组合式结晶器直线段的下铜板1、上铜板2、左侧铜板3、右侧铜板4与框架5之间分别设置垂直向驱动装置(采用伺服液压缸)8、9、10、11；框架5的背部与机架6之间设置有水平向驱动装置(采用伺服液压缸)12；本水平连铸机的拉坯装置采用拉坯辊15，图1中，16为组合结晶器中未凝固的钢水，17为已凝固的铸坯。
采用本水平连铸机进行水平拉坯生产过程中，钢水由中间包13的水口14注入组合结晶器的钢水注入口，水平向驱动装置12驱动结晶器在铸坯的运动方向上来回振动，振幅为2～6mm，所说的垂直向驱动装置驱动使结晶器直线段的铜板产生垂直于铸坯的振动，振幅为0.05～0.2mm；当铸坯在结晶器向出口方向滑动时，四块铜板在驱动装置作用下，在水平段产生一个离开坯壳的微小横移，使拉坯的阻力减少，使在较大的锥度条件下使拉坯顺利；当铸坯在结晶器向水口方向滑动时，四块铜板在驱动装置作用下产生一个压向坯壳的微小横移，导热能力加强，同时增加铜板对坯壳的摩檫力，使初始弧型段的裂纹得到修复，提高铸坯质量；使拉坯速度达提高20％，产量大大提高，运行成本降低。
权利要求
1.一种水平连铸机，包括中间包、结晶器和水平拉坯装置，拉坯装置带着铸坯，将铸坯从结晶器里向水平方向拉出，所述的结晶器为一组合式结晶器，由不少于四块的铜板组合围成可动的铸腔，铸腔头部为钢水注入口向上的弧型段，弧型段以下为水平段，水平段中占其水平方向长度3/4以上的后段铸腔结晶器是直线段；中间包位于结晶器铸腔头部的上方，与结晶器成分离状态，中间包的水口对着结晶器铸腔头部的钢水注入口；在结晶器的直线段设置有使结晶器直线段的铜板产生沿垂直于铸坯的方向振动的垂直向驱动装置，同时有一个作用于整个结晶器使之在水平方向来回振动的水平向驱动装置。
2.根据权利要求1所述的水平连铸机，其特征在于所说的结晶器的水平段水平方向长度为1000～1800mm，结晶器的垂直高度为1.2～2倍铸坯截面高度。
3.根据权利要求1所述的水平连铸机，其特征在于所说的组合式结晶器固定在一个框架里，所说的垂直向驱动装置安装在结晶器直线段的铜板与所说的框架之间，所说的水平向驱动装置安装在所说的框架和支撑该框架的机架之间。
4.根据权利要求1所述的水平连铸机，其特征在于所说的垂直向驱动装置有四个，分别安装在结晶器直线段的上铜板、下铜板和左、右两侧铜板与所说的框架之间。
5.根据权利要求1所述的水平连铸机，其特征在于所说的组合结晶器的弧型段与水平段之间由曲率半径为100～500毫米弧段平滑过渡连接。
6.根据权利要求1所述的水平连铸机，其特征在于所说的组合式结晶器的截面形状为正方形、长方形、工字形或圆形。
7.根据权利要求1所述的水平连铸机，其特征在于所说的组合式结晶器各组合铜板之间的间隔不大于0.2mm。
8.一种采用权利要求1所述的水平连铸机的拉坯工艺，其特征在于在拉坯过程中，由所说的水平向驱动装置驱动使整个结晶器在水平方向来回振动，振幅为2～6mm；由所说的垂直向驱动装置驱动使结晶器直线段的铜板产生垂直于铸坯的振动，振幅为0.05～0.2mm；所说的水平向驱动装置和垂直向驱动装置按以下方式振动配合当水平向驱动装置使结晶器的振动方向与拉坯方向相同时，垂直向驱动装置驱动结晶器直线段的铜板压向铸坯，当水平向驱动装置使结晶器的振动方向与拉坯方向相反时，垂直向驱动装置驱动结晶器直线段的铜板离开铸坯。
全文摘要
一种水平连铸机及其拉坯工艺，该水平连铸机包括中间包、结晶器和水平拉坯装置，拉坯装置带着钢坯，将钢坯从结晶器里向水平方向拉出。所述的结晶器为一组合式结晶器，由不少于四块的铜板组合围成可动的铸腔，该铸腔包括一弧型段和一水平段，在结晶器的直线段设置有使结晶器直线段的铜板产生沿垂直于铸坯的方向振动的垂直向驱动装置，并具有一个作用于整个结晶器使之在水平方向来回振动的水平向驱动装置。进行拉坯生产时，水平向驱动装置和垂直向驱动装置在结晶器水平段铜板形成水平方向上和垂直方向上的复合振动。本发明可提高钢坯的拉速，提高铸机的产量；有利于坯壳裂纹的消除，保证铸坯质量。
文档编号B22D11/14GK1872453SQ20051003488
公开日2006年12月6日 申请日期2005年6月2日 优先权日2005年6月2日
发明者张祝得, 李烈军, 庄汉洲, 陈学文 申请人:广州钢铁企业集团有限公司