专利名称：连铸用结晶器的非振动式脱模方法及结晶器的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种连铸用结晶器的脱模方法及一种结晶器，尤其是一种有别于公知的需对结晶器整体进行多次上下振动的脱模方式的非振动式脱模方法及能够实现该方法的结晶器。
背景技术：
连铸是现代冶炼生产过程中的重要生产方法，采用连铸方法能大大提高冶炼生产效率，降低工人的劳动强度，同时降低生产成本。而在现代的连铸生产过程中，结晶器被称为是连铸机的心脏，它的功能是将连续不断地注入其腔内的高温钢液通过冷却壁强制冷却，导出其热量，使钢液在结晶器内凝固成所需的断面形状和一定厚度的坯壳，将芯部仍为液态的铸坯不断的从结晶器的下部被拉出，进入二冷区。目前，为了防止铸坯在凝固过程中与结晶器内壁发生粘结，使形成坯壳的铸坯能被顺利拉出结晶器，公知的脱模方法为采用结晶器整体振动方式，即:钢水注入结晶器，通过结晶器的多次上下振动使结晶器壁和初生坯壳脱离接触，然后将带液芯的坯壳送出结晶器，在二冷区继续凝固成最终产品一铸坯。这种振动的生产方式会在铸坯表面形成裂纹、深振痕、夹渣、凹坑和重皮；由于结晶器振动脱模动作频繁，坯壳与结晶器壁接触时间短，大部分时间铸坯是通过气隙与结晶器进行热交换，因此其冷却速度慢，且造成铸坯内部成分偏析大；出结晶器的带液芯的脆弱铸坯还要经受弯曲一矫直的过程，易产生内部裂纹。另外，传统的结晶器无法生产出空心的铸坯，还要用实心铸坯采用穿孔法制备空心管坯，这种工艺限制了管坯长度且某些特殊的钢种还无法实行。有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本发明的非振动式脱模方法及实现该方法的结晶器，可生产空心铸坯和实心铸坯，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种连铸用结晶器的非振动式脱模方法，以及能够实现该方法的结晶器，相比公知的脱模方法和结晶器，其冷却效果好，铸坯表面及内部质量高，可生产空心铸坯和实心铸坯。为此，本发明提出一种非振动式脱模的结晶器，其具有一外结晶器，所述外结晶器由多块相邻设置的外结晶器块体组成，每块外结晶器块体的横截面呈梯形楔块状，各所述外结晶器块体紧密排列，形成浇铸腔，每块所述外结晶器块体均能沿径向向外横移，且各所述外结晶器块体内均设有冷却水通道。如上所述的非振动式脱模的结晶器，其中，所述外结晶器内设有一内结晶器，该外结晶器和内结晶器之间形成浇铸腔，浇铸空心铸坯；所述内结晶器由多个内结晶器块体构成，每块内结晶器块体的横截面均呈梯形楔块状；且各所述内结晶器块体内设有冷却水通道。
如上所述的非振动式脱模的结晶器，其中，各所述内结晶器块体之间为间隙配合，每块所述内结晶器块体均能沿径向向内横移；且各所述内结晶器块体内均设有冷却水通道。如上所述的非振动式脱模的结晶器，其中，所述外结晶器块体、内结晶器块体能同步或独立地沿径向横移。本发明还提供一种连铸用结晶器的非振动脱模方法，利用如上所述的非振动式脱模的结晶器，向各所述外结晶器块体内通入冷却水，当进入所述外结晶器内的钢水表面冷却形成初生还壳时，所述外结晶器块体向远离所述初生还壳的方向移动，实现脱模。如上所述的连铸用结晶器的非振动脱模方法，其中，每块所述外结晶器块体的横截面呈梯形楔块，各所述外结晶器块体紧密排列，并能同步或独立地沿径向向外移动。如上所述的连铸用结晶器的非振动脱模方法，其中，所述外结晶器内设置一内结晶器，能够浇铸空心铸坯，该外结晶器和内结晶器之间形成浇铸腔；所述内结晶器由多块内结晶器块体构成，每块外结晶器块体或内结晶器块体的横截面均呈梯形楔块状；各所述外结晶器块体紧密排列形成所述外结晶器，并能同步或独立地沿径向向外移动。如上所述的连铸用结晶器的非振动脱模方法，其中，各所述内结晶器块体之间为间隙配合，并能独立地沿径向向内移动，当移动至消除两相邻内结晶器块体之间的间隙时，所述内结晶器的内壁与所述初生坯壳脱离。本发明的非振动式脱模的结晶器及脱模方法的特点和优点是:构成本发明结晶器的内结晶器块体和外结晶器块体能独立移动，与公知技术相比本发明的脱模力小，脱模较容易；克服了公知技术需多次振动脱模造成大部分时间带液芯的铸坯实际上是通过气隙与结晶器进行热交换，热交换效率较低的缺陷。由于本发明的非振动式脱模方法及装置中，带液芯的铸坯在内、外结晶器横向移动之前(脱模之前)始终是与结晶器接触，因此热交换效率较高，其凝固速度快，成形的铸坯内部的成分偏析小，晶粒细密；采用本发明的非振动式脱模方式能明显的改善管坯的表面和内部质量，避免了裂纹和夹渣等的缺陷。
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，图1是本发明的用于非振动式脱模方法的结晶器的一个实施例结构示意图(生产实心铸坯)；图2是本发明的用于非振动式脱模方法的结晶器的另一个实施例结构示意图(生产空心铸坯)；图3是构成内、外结晶器的内结晶器块体、外结晶器块体的外形示意图；图4是本发明的内结晶器一个实施例的局部放大示意图；图5是本发明的内结晶器中一个实施例的局部放大示意图；图6是内外结晶器楔块的多种驱动方式的其中一种——液压驱动示意图；附图标号说明:1、外结晶器10、外结晶器块体2、内结晶器20、内结晶器块体201、第一移动块体202、第二移动块体2011、搭接部2021、承接部3、空心铸坯4、实心铸坯
具体实施例方式本发明提出一种非振动式脱模的结晶器，其具有一外结晶器，所述外结晶器由多块相邻设置的外结晶器块体组成，每块外结晶器块体的横截面呈梯形楔块状，各所述外结晶器块体紧密排列形成浇铸腔，浇铸实心铸坯。每块所述外结晶器块体均能沿径向向外横移，且各所述外结晶器块体内均设有冷却水通道。此外，在外结晶器内可以设置一内结晶器，该外结晶器和内结晶器之间形成浇铸腔，浇铸空心铸坯；所述内结晶器由多个内结晶器块体构成，每块内结晶器块体的横截面均呈梯形楔块状；各所述内结晶器块体之间为间隙配合，间隙的大小以能允许内结晶器块体与铸坯脱离接触为准，每块内结晶器块体均能沿径向向内横移，且各所述内结晶器块体内均设有冷却水通道。本发明还提出一种连铸用结晶器的非振动脱模方法，利用如上所述的非振动式脱模的结晶器，向各所述外结晶器块体内通入冷却水，当进入所述外结晶器内的钢水表面冷却形成初生还壳时，所述外结晶器块体向远离所述初生还壳的方向移动，实现脱模。所述外结晶器内形成浇铸腔，能浇铸实心铸坯；每块横截面呈梯形楔块状的外结晶器块体之间紧密排列，并能独立地沿径向向外移动。进一步地，所述外结晶器内设置有一内结晶器，能够浇铸空心铸坯，该外结晶器和内结晶器之间形成浇铸腔；所述内结晶器由多块内结晶器块体构成，每块外结晶器块体或内结晶器块体的横截面均呈梯形楔块状；各所述外结晶器块体紧密排列形成所述外结晶器，并能沿径向向外移动；各所述内结晶器块体之间为间隙配合，并能独立地沿径向向内移动，当移动至消除两相邻内结晶器块体之间的间隙时，所述内结晶器的内壁与所述初生坯壳(铸坯)脱离。本发明的非振动式脱模方法及能实现该方法的结晶器由于不论是外结晶器还是内结晶器均由多块横截面呈梯形楔块形状的结晶器块体构成，每个外结晶器块体、内结晶器块体都能够同时或独立地沿径向横移，使结晶器与形成的铸坯(初生坯壳)分离，从而本发明的方法与结构和公知技术相比减小了结晶器内形成的初生坯壳与结晶器的脱模力，明显改善了铸坯表面和内部的质量，能够有效避免铸坯的裂纹和夹渣等缺陷。为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的连铸用结晶器的非振动式脱模方法及实现该方法的结晶器的具体实施方式
、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。如图1、3所示，本发明提出的非振动式脱模的结晶器具有一外结晶器1，该外结晶器I由多块相邻设置的外结晶器块体10组成，每块外结晶器块体10的横截面呈梯形楔块状，各外结晶器块体10紧密排列形成一柱状外结晶器整体，其内形成浇铸腔，可用于浇铸实心铸坯4。且每块外结晶器块体10都能沿径向向外横移，此外，每块外结晶器块体10内都设有冷却水通道(图中未示出)。请配合参见图2，在另一个具体实施例中，在外结晶器I内设有一内结晶器2，该外结晶器I和内结晶器2之间形成浇铸腔，可用于浇铸空心铸坯3 ;所述内结晶器2由多个内结晶器块体20构成，每块内结晶器块体20的横截面均呈梯形楔块状；且各所述内结晶器块体20内设有冷却水通道。如图4所示，在一个可行的技术方案中，各所述内结晶器块体20之间为间隙配合，间隙的大小以能允许内结晶器块体20与铸坯脱离接触为准，每块内结晶器块体20能同步或独立沿径向向内移动。如图5所示，在另一个可行的技术方案中，为了防止在浇注过程中的钢水泄漏，所述内结晶器块体20由第一移动块体201和第二移动块体202相隔设置，且朝向浇铸腔一侧的第一移动块体201前端搭接于第二移动块体202的前端，以阻止钢水的泄漏。例如，第一移动块体201的前端可以形成为向两侧凸出的搭接部2011，第二移动块体202的前端可以形成为与所述搭接部2011相配合的承接部2021。如图5所示的一个具体实施例中，该搭接部2011的配合面形成为向两侧外部倾斜的斜面，而承接部2021的两侧形成为向内斜的斜面，所述初生坯形成后，所述第二移动块体202先于所述第一移动块体201向远离所述初生还壳的方向移动，第二移动块体202与铸还脱离后,第一移动块体201再向远离初生还壳方向移动，完成脱模步骤。本发明的连铸用结晶器的非振动脱模方法是，利用如上所述的非振动式脱模的结晶器，向各所述结晶器块体内通入冷却水，当进入所述结晶器内的钢水表面冷却形成初生还壳时，所述结晶器块体向远离所述初生还壳的方向移动，实现脱模。当生产实心铸坯时，所述外结晶器I内形成浇铸腔，能形成实心铸坯；每块横截面呈梯形楔块的外结晶器块体10紧密排列，并能沿径向向远离初生坯壳的外部横移，实现脱模。本发明在浇铸空心铸坯时，在所述外结晶器I内设有一内结晶器2，该外结晶器I和内结晶器2之间形成浇铸腔。外结晶器I和内结晶器2均由多块外结晶器块体10或内结晶器块体20构成，每块外结晶器块体10或内结晶器块体20的横截面均呈梯形楔块状。其中，各内结晶器块体20之间具有微小的间隙H，形成间隙配合，每块内结晶器20能同步或独立地沿径向向内移动，当移动至消除两相邻内结晶器块体20之间的间隙时，所述内结晶器2的内壁与初生坯壳脱离。本发明中，内结晶器块体20之间的间隙H的大小数值不加以限定，以内结晶器块体20向向移动后，内结晶器2的内壁能与铸坯脱离接触为准。为了防止在浇注过程中的钢水泄漏，浇铸前尽量降低钢水过热度，增加相邻两块所述结晶器块体的冷却强度，缩短钢水表面形成初生坯壳的时间。由于相邻的两内结晶器块体20之间存在微小间隙，为防止钢水侵入到相邻的两内结晶器块体20之间的间隙H中去，采用的方法之一请参见图4，其原理是浇铸前尽量降低钢水的过热度，增加相邻两块内结晶器块体20的冷却强度，缩短钢水表面形成初生坯壳的时间。这样钢水一接触内结晶器块体20就能够立即凝固成初生坯壳，该初生坯壳能阻止钢液继续侵入到两相邻的内结晶器块体20之间的间隙H中去。在另一个可行的方案中，请参见图5，内结晶器块体还可以采用端头搭接在一起的方法以防止钢水的泄漏，脱模时第二移动块体202先向内移动与空心铸坯3脱离接触，然后第一移动块体201再向内移动与空心铸坯3脱离接触。阻止钢水侵入到两相邻的内结晶器块体之间的间隙H中还有很多方法，此处就不一一赘述了。此外，驱动内、外结晶器块体20、10移动的方式有很多种，例如平行四联杆机构驱动，凸轮滑块机构驱动等，图6中表示了一种采用液压方式驱动结晶器块体块移动的结构示意图，其中C为内结晶器块体20驱动液压单元，D为外结晶器块体10驱动液压单元。
本发明的工作原理是:本发明提出的非振动式脱模的结晶器，主要用于连铸生产中生产空心铸坯或实心铸坯。以浇铸空心铸坯为例，当钢水注入外结晶器I和内结晶器2组成的空腔内冷却凝固成空心铸坯3，然后将组成外结晶器I的各个独立的外结晶器块体10沿径向F向外移动，使外结晶器I与空心铸坯3脱离接触，将组成内结晶器2的各个独立的内结晶器块体20沿径向M向内移动，使内结晶器2与空心铸坯3脱离接触，即，进入所述结晶器内的钢水表面冷却形成初生坯壳时，所述组成结晶器的块体向远离所述初生坯壳的方向移动，实现脱模。然后将铸坯拉出本发明的非振动式脱模的结晶器。本发明的特点是结晶器以非振动的方式与铸坯脱离，脱模容易，铸坯与结晶器壁接触时间长，冷却效果好，铸坯表面及内部质量高；特别是本结晶器可浇铸中空管坯，具有很强的实用性。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。
权利要求
1.一种非振动式脱模的结晶器，其特征在于，所述非振动式脱模的结晶器具有一外结晶器，所述外结晶器由多块相邻设置的外结晶器块体组成，每块外结晶器块体的横截面呈梯形楔块状，各所述外结晶器块体紧密排列，形成浇铸腔，每块所述外结晶器块体均能沿径向向外横移，且各所述外结晶器块体内均设有冷却水通道。
2.按权利要求1所述的非振动式脱模的结晶器，其特征在于，所述外结晶器内设有一内结晶器，该外结晶器和内结晶器之间形成浇铸腔，浇铸空心铸坯；所述内结晶器由多个内结晶器块体构成，每块内结晶器块体的横截面均呈梯形楔块状；且各所述内结晶器块体内设有冷却水通道。
3.按权利要求2所述的非振动式脱模的结晶器，其特征在于，各所述内结晶器块体之间为间隙配合，每块所述内结晶器块体均能沿径向向内横移；且各所述内结晶器块体内均设有冷却水通道。
4.按权利要求3所述的非振动式脱模的结晶器，其特征在于，所述外结晶器块体、内结晶器块体能同步或独立地沿径向横移。
5.一种连铸用结晶器的非振动脱模方法，利用如权利要求1所述的非振动式脱模的结晶器，向各所述外结晶器块体内通入冷却水，当进入所述外结晶器内的钢水表面冷却形成初生还壳时，所述外结晶器块体向远离所述初生还壳的方向移动，实现脱模。
6.按权利要求5所述的连铸用结晶器的非振动脱模方法，其特征在于，每块所述外结晶器块体的横截面呈梯形楔块，各所述外结晶器块体紧密排列，并能同步或独立地沿径向向外移动。
7.按权利要求5所述的连铸用结晶器的非振动脱模方法，其特征在于，所述外结晶器内设置一内结晶器，能够浇铸空心铸坯，该外结晶器和内结晶器之间形成浇铸腔；所述内结晶器由多块内结晶器块体构成，每块外结晶器块体或内结晶器块体的横截面均呈梯形楔块状；各所述外结晶器块体紧密排列形成所述外结晶器，并能同步或独立地沿径向向外移动。
8.按权利要求7所述的连铸用结晶器的非振动脱模方法，其特征在于，各所述内结晶器块体之间为间隙配合，并能独立地沿径向向内移动，当移动至消除两相邻内结晶器块体之间的间隙时，所述内结晶器的内壁与所述初生坯壳脱离。
全文摘要
本发明涉及到一种非振动式脱模的结晶器及非振动式脱模方法，其中，所述非振动式脱模的结晶器具有一外结晶器，所述外结晶器由多块相邻设置的外结晶器块体组成，每块外结晶器块体的横截面呈梯形楔块状，各所述外结晶器块体紧密排列，并能沿径向横移，且各所述外结晶器块体内设有冷却水通道。本发明的外结晶器块体可独立地沿径向移动，其内部通水冷却。与公知技术相比本发明的脱模力小，脱模较容易；由于结晶器中的钢水与结晶器壁接触时间长，因此其凝固速度快，成形的铸坯内部的成分偏析小，晶粒细密；采用的非振动的脱模方式明显改善管坯的表面和内部质量，避免了裂纹和夹渣等的缺陷。
文档编号B22D11/055GK103084551SQ20131003028
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者佟立军, 王德宽 申请人:中冶京诚工程技术有限公司