厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具及其材料和拆检方法
【专利摘要】本发明是一种厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具及其材料和拆检方法。喷嘴拆检的工具包括：连杆，具有相反的两端，其一端的末端形成有一个环形开口；旋紧螺母，具有自其一端的端面向另一端轴向延伸的内腔，内腔具有与铸机喷嘴相配合的形状，旋紧螺母的另一端与连杆的另一端固定连接；以及旋转手柄，包括直杆和与直杆相垂直地延伸的横向手柄，直杆的一端插入连杆的环形开口以可拆卸连接，直杆的另一端与横向手柄固定连接。所述方法是在厚板连铸机浇铸停机的间隔时间，手持本发明的工具进入铸机内部依次检查喷嘴；用工具去除喷嘴水垢或将将喷嘴拧出更换新的喷嘴。本发明可长时间工作在喷嘴检查的场合，以确保高效及时地拆卸堵塞的喷嘴。
【专利说明】厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具及其材料和拆检方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在连续铸钢的浇铸间隔对结晶器及扇形段进行检测的工具和方法，具体说是有关一种厚板结晶器及扇形段喷嘴在线拆检的工具和拆检方法。
【背景技术】
[0002]在连铸生产中，尤其是在厚板浇铸的间隔中，需要对结晶器下辊以及扇形段尤其是板坯最开始凝固的扇形段进行喷嘴检测，以确保喷嘴畅通和冷却均匀。现有的普遍做法是打开冷却水借助灯光进行检查，如果检查到有少数几个喷嘴堵塞则一般不作处理，但是一旦发现数量大的喷嘴堵塞后，则需要更换扇形段。根据现有这种工作方式，存在少数几个喷嘴堵塞时不换扇形段，这样板坯冷却就会不均匀，会引起板坯的质量问题；而如果这时更换扇形段，则会降低作业效率，也增加设备成本。
【发明内容】
[0003]本发明的一个目的是提供一种厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具与拆检方法，可在喷嘴检查时高效、及时地拆卸堵塞的喷嘴，以避免板坯冷却不均匀并减少结晶器或扇形段的更换频率，从而确保安全稳定生产和降本节约增效。
[0004]本发明的另一个目的是提供一种用于制作厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具的合金钢材料，可以结合热处理使得喷嘴拆检的工具能够长时间工作在喷嘴检查的场合，以确保高效及时地拆卸堵塞的喷嘴，从而达到安全稳定生产和降本节约增效。
[0005]根据本发明一方面提供一种厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，包括:连杆，具有相反的两端，其一端的末端形成有一个环形开口 ；旋紧螺母，具有自其一端的端面向另一端轴向延伸的内腔，所述内腔具有与铸机喷嘴相配合的形状，旋紧螺母的另一端与所述连杆的另一端固定连接；以及旋转手柄，包括直杆和与直杆相垂直地延伸的横向手柄，所述直杆的一端插入所述连杆的环形开口以可拆卸连接，所述直杆的另一端与横向手柄固定连接。
[0006]其中，所述旋紧螺母的内腔呈与多面喷嘴相配合的多面柱形。
[0007]其中，所述旋紧螺母的内腔呈与六面喷嘴相配合的六面柱形。
[0008]其中，所述旋紧螺母的内腔呈与二面喷嘴相配合的具有二个面的柱形。
[0009]其中，所述旋紧螺母内腔的深度为小于或等于喷嘴多面长度的1.5倍。
[0010]其中，所述连杆的长度为铸机辊缝间距的2/3。
[0011]根据本发明另一方面提供一种厚板结晶器及扇形段喷嘴的拆检方法，采用上述的厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具实施，并包括以下步骤:
[0012]在厚板连铸机浇铸停机的间隔时间，手持本发明的上述厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，将腿部跨入铸机内部并使双脚踩住铸机辊子；
[0013]将手持的所述厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具卡在铸机两个辊子间，并缓慢移动脚步以依次检查喷嘴的状态；
[0014]当检查到喷嘴有水垢结住时，将所述工具的旋转手柄通过将其直杆从连杆的环形开口上取下而移离连杆，手持移离连杆后的工具敲击水垢使其从喷嘴上去除；当发现水垢较厚而敲击不掉时，则将工具的旋紧螺母的内腔与喷嘴结合以利用该工具将喷嘴拧出，相应换上新的喷嘴并拧紧；以及
[0015]在所述浇铸停机的间隔时间内继续进行上述拆检过程，直至完成整个结晶器下辊和扇形段的检查作业。
[0016]根据本发明再一方面提供一种用于制作厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具的合金钢材料，包含按质量百分比计的如下组分:0.09%-0.15%的C，0.09%?0.11%的Si，1.9% ?2.1% 的 Mn，彡 0.030% 的 P，彡 0.030% 的 S，10% ?28% 的 Cr，6% ?17% 的 Ni，0.3% ?1.3%的Ti ;其余为Fe。
[0017]上述材料经以下热处理步骤:在800-1050 °C高温正火，快速水淬处理，在300-450°C回火处理。
[0018]采用本发明的厚板结晶器及扇形段喷嘴在线拆检的工具与方法，可方便实现喷嘴在线检查，不用更换结晶器或扇形段，因而避免直接更换结晶器或扇形段造成设备的频繁更换而带来生产成本的增加；由于铸机维护人员直接进入铸机，可视检查情况进行即时拆检操作；由于合理利用铸机停机时间，不耽误正常的浇铸作业。因此，本发明可广泛使用于连铸板坯生产工序。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明一个实施例的厚板结晶器及扇形段喷嘴在线拆检工具的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述【具体实施方式】，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
[0021]图1示出本发明一个实施例的一种厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具(以下简称喷嘴拆检工具)，该喷嘴拆检工具包括:连杆2、旋紧螺母I和旋转手柄3。
[0022]如图所示，连杆2具有相反的两端2a、2b，其一端2a的末端形成有一个环形开口2a’，连杆2的长度较佳为铸机辊缝间距的2/3，这样可使铸机维护人员方便灵活地手持该工具。旋紧螺母I具有自其一端Ia的端面向另一端Ib轴向延伸的内腔la’，所述内腔la’具有与铸机的不同规格的喷嘴(未图示)相配合的形状，该形状例如是呈与多面喷嘴相配合的多面例如二面或六面的柱形，旋紧螺母内腔la’的深度为小于或等于喷嘴多面长度的
1.5倍，因太长在拆卸时不容易倒出喷嘴；旋紧螺母I的所述另一端Ib与所述连杆2的另一端2b固定连接。旋转手柄3包括直杆3b和与直杆相垂直延伸的横向手柄3a,直杆3b的一端3b’插入连杆2的环形开口 2a’以可拆卸连接，直杆3b的另一端3b”与横向手柄3a的大致中点位置固定连接。
[0023]本发明的上述喷嘴拆检工具是利用了厚板连铸机厚度较厚的特点，可从铸机结晶器上端进入到铸机内部；本发明的喷嘴拆检工具不但是拆卸和安装喷嘴的工具，而且还可在铸机维护人员爬入爬出结晶器内部时作为支撑人体上下的着力工具。
[0024]本发明采用上述喷嘴拆检工具对厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检方法(以下简称喷嘴检测方法)，包括以下步骤:
[0025]在厚板连铸机浇铸停机的间隔时间，手持上述喷嘴拆检工具，将腿部从结晶器上口跨入铸机内部并使双脚踩住铸机辊子；
[0026]将手持的本发明工具卡在铸机两个辊子间，并缓慢移动脚步以依次检查结晶器下辊、扇形段例如板坯最开始凝固的扇形段的喷嘴的状态；
[0027]当检查到有水垢结住喷嘴时，将所述工具的旋转手柄3通过将其直杆3b从连杆的环形开口 2a’上取下而移离连杆2，利用手持的工具进行敲击水垢予以去除；当发现水垢较厚而敲击不掉时，则将旋紧螺母I的内腔Ia与喷嘴结合以利用该工具将喷嘴拧出，相应换上新的喷嘴拧紧；以及
[0028]在所述浇铸停机的间隔时间内继续进行上述拆检过程，直至完成整个结晶器下辊和扇形段例如板坯最开始凝固的扇形段的检查作业。
[0029]发明的工具的应用实例说明如下，在一个厚板连铸机工序，根据辊缝的间距300mm,喷嘴的形貌是六面多边形结构，喷嘴多面的长度大约在20mm,本发明的厚板扇形段喷嘴在线拆检的工具的旋紧螺母长度为30mm，连杆长度为170mm，以及手柄长度为250mm。在浇铸间隔，铸机维护人员手持上述的工具，进入铸机内部，进行喷嘴的检查。即是在300mm厚度的规格下，人员进入铸机，进行板坯最开始凝固的扇形段的喷嘴拆捡。当发现有喷嘴堵塞时，厚板连铸机浇铸间隔时间，手持工具，腿部先进入铸机内部，而后双脚踩住铸机辊子，手持的工具卡在铸机两个辊子间，脚下可以缓慢进行步子的移动，进行喷嘴的检查。在检查时，如果发现有水垢结住喷嘴，将旋转手柄3从连杆2中取下，利用手持的工具进行敲打，如果水垢较厚，敲击不掉，即利用该工具通过旋紧螺母I将喷嘴拧出，换上新的喷嘴拧紧。在时间允许的情况下，一般将结晶器下辊和板坯最开始凝固的扇形段检查完毕，之后即完成结晶器与板坯最开始凝固的扇形段的在线检查作业。
[0030]根据本发明的一种用于制作厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具的合金钢材料(以下简称合金钢材料)，包含按质量百分比计的如下组分:0.09%-0.15%的C，0.09%?0.11% 的 Si，1.9% ?2.1% 的 Mn，( 0.030% 的 P，( 0.030% 的 S，10% ?28% 的 Cr，6% ?17%的Ni,0.3%?1.3%的Ti ;其余为Fe。
[0031]上述材料经以下热处理步骤:在800-1050 °C高温正火，快速水淬处理，在300-450°C回火处理。
[0032]经上述热处理后的合金钢材料再经过相应的机加工，以获得到在线拆检喷嘴的工具。
[0033]现进一步说明本发明的喷嘴拆检工具、其采用的合金钢材料的特点、作用和效果。
[0034]为清楚起见，本发明的喷嘴拆检工具所采用的合金钢材料的具体成分以表格的形式列出。本发明的合金钢材料的具体成分设计范围如表I所示，其中碳含量在
0.09%-0.15%。本成分设计中，基体中有大量的奥氏体，辅以抗腐蚀的Cr和Ni，以及固溶强化的元素Ti。表中的单位都是质量百分比(％)，余量元素为Fe，下同。
[0035]表I C Si Mn P S CrNiTi
[0036]0.09- 0.09- 1.9-2.1 < ^ 10-28 6-17 0.3-1.3
0.15 0,110.030 0.030
[0037]成分确定后，经过简单的机械加工获得工具，再配合热处理工艺，以获得稳耐蚀性和抗压强度，即可得到符合铸机喷嘴拆检的生产要求的拆检工具。
[0038]设计的成分中，有Cr和Ni等抗蚀性的元素，有着较好的耐腐蚀性，热处理是提高材质在拆卸喷嘴过程中抵抗喷嘴旋转扭矩的抗拉强度。本发明热处理工艺是，首先高温正火，正火温度控制在800-1050°C间，这样可获得细化的晶粒、均匀的碳化物和均匀的奥氏体组织。
[0039]在得到均匀的奥氏体后，接着进行快速的水淬处理，以得到相当数量的马氏体而提高材料的表面硬度。当喷嘴的拆检过程中，较硬的表面能够保证拆检工具与喷嘴契合的精度，使其在线拆检过程中，不产生形变，保证人员出于铸机内部的工作效率。
[0040]淬火后的组织在是不稳定的，为此在正火后在300_450°C回火处理，回火温度不能过高，以免使局部出现奥氏体后的冷却中出现高碳马氏体。这类合金钢经过热处理之后的力学性能将显著提升，从而适合做在线拆检喷嘴的材质。经过上述的特殊热处理工艺之后，再经过相应的机加工，就能得到需要在线拆检喷嘴的工具。由于经过本发明的热处理，完全可以承受主机内热潮，高热，以及腐蚀的工作使用环境，并且使用寿命较长。
[0041]本发明的结合上述喷嘴拆检工具的拆检喷嘴的方法与现有结晶器以及扇形段的喷嘴检查方式相比，具有以下特点:喷嘴在线检查，不用更换结晶器或扇形段；由于铸机维护人员直接进入铸机，可视情况进行操作；合理利用了铸机停机时间，不耽误正常的浇铸作业。
[0042]以下结合应用实例I至5对本发明的工具、方法和工具的合金钢材料进行说明，以便更清楚本发明的特点和优点。
[0043]应用实例I
[0044]具体成分见表2。本成分设计中，基体中有大量的奥氏体，辅以抗腐蚀的Cr和Ni，以及固溶强化的元素Ti。表中的单位都是质量百分比(％)，余量元素为Fe，下同。
[0045]表2
[0046]
C fsi [jfa [p is [Cr [Ni FFi
0.09~ 0.09~1~9 0.020 0.030 Ι?60~3
[0047]应用实例2
[0048]具体成分见表3。本成分设计中，基体中有大量的奥氏体，辅以抗腐蚀的Cr和Ni，以及固溶强化的元素Ti。表中的单位都是质量百分比(%)，余量元素为Fe，下同。
[0049]表3
[0050]
C fsi Ei [p is [Cr [Ni Ffi
~0Λ2~ 0.10~~ 0.020 0.020 17100~8
[0051]应用实例3
[0052]具体成分见表4。本成分设计中，基体中有大量的奥氏体，辅以抗腐蚀的Cr和Ni，以及固溶强化的元素Ti。表中的单位都是质量百分比(%)，余量元素为Fe，下同。
[0053]表4
[0054]
C [Si [Mn [P is [Cr WiFfI
?ΤΤΙ~?ΤΤ?~~L9 0.010 0.01 To 9 Τ7?
[0055]应用实例4
[0056]具体成分见表5。本成分设计中，基体中有大量的奥氏体，辅以抗腐蚀的Cr和Ni，以及固溶强化的元素Ti。表中的单位都是质量百分比mass%，余量元素为Fe，下同。
[0057]表5
[0058]
C [Si [Mn [P is [CrWi FfI
0.14~0Γθ9~Γ0 0.020 0.010 2013 ?Τθ
[0059]应用实例5
[0060]具体成分见表6。本成分设计中，基体中有大量的奥氏体，辅以抗腐蚀的Cr和Ni，以及固溶强化的元素Ti。表中的单位都是质量百分比mass%，余量元素为Fe，下同。
[0061]表6
[0062]
C [Si [Mn [P is [Cr [Ni FfI
0.15 0.11 2.1~ 0.030 0.030 28 17 T70
[0063]在上述成分确定后，经过简单的机械加工，再需要配以正确的热处理工艺，才能获得稳耐蚀性和抗压强度，即可得到符合铸机喷嘴拆检的生产要求的。
[0064]在设计的成分中，有Cr和Ni等抗蚀性的元素，有着较好的耐腐蚀性。所以热处理主要是提高材质在拆卸喷嘴过程中，需要抵抗的喷嘴旋转扭矩的抗拉强度。本发明具体热处理工艺是，高温正火，正火温度控制在1050°C间，细化晶粒，均匀碳化物，和均匀的奥氏体组织。
[0065]在得到均匀的奥氏体后，进行快速的水淬处理，得到相当数量的马氏体，提高材料的表面硬度。当喷嘴的拆检过程中，较硬的表面能够保证拆检工具与喷嘴契合的精度，使其在线拆检过程中，不产生形变，保证人员出于铸机内部的工作效率。
[0066]淬火后的组织在是不稳定的，为此在正火后在450°C回火处理，回火温度不能过高，以免使局部出现奥氏体后的冷却中出现高碳马氏体)。这类钢经过热处理之后的力学性能将显著提升。从而适合做在线拆检喷嘴的材质。经过上述的特殊热处理工艺之后，再经过相应的机加工，就能得到需要在线拆检喷嘴的工具。由于经过本发明的热处理，完全可以承受铸机内热潮，高热，以及腐蚀的工作使用环境，并且使用寿命较长。
[0067]当浇注板坯的间隙，厚板铸机浇铸间隔间，由于厚板结晶器上口较厚，所以操作维护人员，借助于本发明的工作这种工具，从结晶器上口进入铸机内部。从铸机上口进入铸机时，本工具还可以作为搭载在铸机内部的安全上下的工具。
[0068]作业人员依次检查结晶器下辊、板坯最初凝固的扇形段，将堵塞的喷嘴及时拆卸下来。如果水垢较多，需要敲击嗔嘴头部由于本工具材料的特殊性，本工具，能够承受尚支击带来冲击，而不发生变形或裂纹。作业人员随后，拧松喷嘴后，将旧的喷嘴卸下来，将新的喷嘴安装上去。
[0069]将本发明的工具、方法使用在厚板连铸工序中，效果非常好，可在炼钢厂中的连铸厚板钢的工序推广使用，并在国内其他板坯连铸工序也可具有应用和推广价值。
[0070]应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，其特征在于，包括:连杆，具有相反的两端，其一端的末端形成有一个环形开口 ；旋紧螺母，具有自其一端的端面向另一端轴向延伸的内腔，所述内腔具有与铸机喷嘴相配合的形状，旋紧螺母的另一端与所述连杆的另一端固定连接；以及旋转手柄，包括直杆和与直杆相垂直地延伸的横向手柄，所述直杆的一端插入所述连杆的环形开口以可拆卸连接，所述直杆的另一端与横向手柄固定连接。
2.根据权利要求1所述的厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，其特征在于，所述旋紧螺母的内腔呈与多面喷嘴相配合的多面柱形。
3.根据权利要求2所述的厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，其特征在于，所述旋紧螺母的内腔呈与六面喷嘴相配合的六面柱形。
4.根据权利要求2所述的厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，其特征在于，所述旋紧螺母的内腔呈与二面喷嘴相配合的具有二个面的柱形。
5.根据权利要求1或2所述的厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，其特征在于，所述旋紧螺母内腔的深度为小于或等于喷嘴多面长度的1.5倍。
6.根据权利要求1所述的厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，其特征在于，所述连杆的长度为铸机辊缝间距的2/3。
7.一种厚板结晶器及扇形段喷嘴的拆检方法，其特征在于采用权利要求1至6之任一项所述的厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具实施，并包括以下步骤: 在厚板连铸机浇铸停机的间隔时间，手持本发明的上述厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具，将腿部跨入铸机内部并使双脚踩住铸机辊子； 将手持的所述厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具卡在铸机两个辊子间，并缓慢移动脚步以依次检查喷嘴的状态； 当检查到喷嘴有水垢结住时，将所述工具的旋转手柄通过将其直杆从连杆的环形开口上取下而移离连杆，手持移离连杆后的工具敲击水垢使其从喷嘴上去除；当发现水垢较厚而敲击不掉时，则将工具的旋紧螺母的内腔与喷嘴结合以利用该工具将喷嘴拧出，相应换上新的喷嘴并拧紧；以及 在所述浇铸停机的间隔时间内继续进行上述拆检过程，直至完成整个结晶器下辊和扇形段的检查作业。
8.一种用于制作权利要求1至6之任一项所述的厚板结晶器及扇形段喷嘴拆检的工具的合金钢材料，其特征在于，包含按质量百分比计的如下组分:0.09%-0.15%的C，0.09%?0.11% 的 Si, 1.9% ?2.1% 的 Mn, ( 0.030% 的 P, ( 0.030% 的 S，10% ?28% 的 Cr, 6% ?17%的Ni,0.3%?1.3%的Ti ;其余为Fe。
9.根据权利要求8所述的合金钢材料，其特征在于，所述合金钢材料经以下热处理步骤:在800-1050°C高温正火，快速水淬处理，在300-450°C回火处理。
【文档编号】C21D1/18GK104148602SQ201310178358
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】赵显久, 姜立新, 吴杰, 张娜 申请人:宝山钢铁股份有限公司