一种组合式结晶器水套及其加工方法与流程

本发明属于金属连铸设备及其加工方法领域，尤其涉及一种连铸设备中的组合式结晶器水套及加工方法。

背景技术：

冶金行业中连铸机核心部件包括结晶器总成，其结构设计是否合理将直接影响连铸效果，钢液在结晶器铜管通过时需要冷却。结晶器总成结构是在中部设有铜管，结晶器外侧套装有水套，水套和结晶器之间形成空腔，保证高压循环冷却水均匀地通过，使结晶器铜管均匀地吸收铜管中钢液的热量，以便使钢水在冷凝过程中形成等厚度坯壳，因此水套的设计和制造尤为重要。

现有水套采用普通碳钢制成，容易生锈，大幅度降低了水套的使用寿命，且很大程度上影响了冷却性能。结晶器铜管与水套之间需形成冷却通道，其均匀性直接影响铸坯的质量，而现有结晶器铜管与水套之间具有连接不牢固和连接后形成的水缝不均匀等问题，周边水缝不均匀必将造成铸坯在结晶器内形成的坯壳厚度不一致，出现裂纹、拉漏等现象，严重影响铸坯质量。结晶器水套分直线型和弧线型两种，弧线型结晶器水套一般采用铸造或采用挤压方法实现，这种方法不但生产周期长、且精度很难保证。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种精度高、使用寿命长，且加工过程自动化程度高的组合式水套及其加工方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种组合式结晶器水套，包括中空弧形不锈钢水套本体和固定套设在水套本体上部外圈的环形的固定隔板，所述水套本体设有多个导流定位水条，所述水套本体由经数控加工中心折弯加工后的两不锈钢槽体沿长度方向的开口处向外延伸的翻边通过螺栓连接而成，所述水套本体上端面四角处上侧均设有弧形凸块；固定隔板外沿设有环形槽、底部设有环形台阶；所述固定隔板上还设有安装孔，所述水套本体外侧设有让位槽。

所述水套本体内腔表面的横截面为方形；所述槽体为两端均设置翻边的“U”型槽体。

所述固定隔板上设有2～4个安装孔。

所述水套本体每个内壁面上各设有2～4条导流定位水条，所述导流定位水条呈弧形，相互平行均匀分布在水套本体内壁面上。

所述固定隔板与水套本体采用双面氩弧焊焊接连接；所述固定隔板厚度为25～35mm，水套本体厚度为8～25mm，水套本体长度为600～1000mm。

所述让位槽位于固定隔板下侧，所述让位槽为一次冲压成型的横截面为“U”型的槽体。

所述水套本体两相邻面连接处为圆角。

组合式结晶器水套的加工方法，包括如下步骤：

1)将平整钢板放入数控加工中心，并在数控操作系统中进行编程，设定裁剪尺寸、弯折角度，并启动数控机床开始按钮，对钢板进行裁剪、弯折，并得到带有翻边的“U”型槽体两个，所述翻边上设有螺纹孔；且“U”型槽体弯折处为圆角，同时使弧形水套本体弯曲弧度达到设定值；

2)采用数控加工中心将25～35mm厚的不锈钢钢板剪切为两个半圆形钢板，并在半圆形钢板的直线边沿开设大于“U”型槽体底部宽度的方形槽；其中一个半圆形钢板的方形槽边缘下侧设“U”型让位槽，所述“U”型让位槽一次冲压成型；

3)将步骤1和步骤2)中加工所得的每个“U”型槽体均和一个半圆形钢板采用氩弧焊使两者双面连续焊接连接；

4)将焊接一体后的组合式水套在1050～1100°温度下退火40～60min，消除机加工和焊接时产生的残余应力；

5)然后将带有半圆形固定隔板的两“U”型槽体通过带有螺纹孔的翻边采用螺栓连接，组装成中空方形截面水套本体；

6)经步骤5)加工后的水套沿长度方向，每隔100mm测量内腔尺寸，并做记录。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明采用不锈钢钢板折弯后在数控加工中心内进行前期加工，自动化程度高，节约人力成本，还可大幅度提高生产效率；将数控加工后槽体采用螺栓定位连接后产品精度高，从而满足水套与结晶器铜管之间水缝的高精度要求，保证铸坯了质量；

(2)本发明水套本体内壁上设有的多条弧形导流定位水条，从而水缝精度无需调整，提高水套和结晶器铜管的装配效率，且避免了人为调整水缝不精确的缺陷，易于保证周边水缝均匀；

(3)水套本体上部设有的弧形凸块用于与其他部件的插装连接，可实现结晶器铜管的嵌入式连接，从而便于结晶器铜管拆装和调整；固定隔板外沿的环形槽及底部的环形台阶用于与其他部件装配时的定位，使装配更快捷、准确，可提高装配效率；

(4)本发明固定隔板与水套通过数控加工中心单独制造，并采用双面氩弧焊连续焊接连接，焊接强度高、焊接质量好，且可避免铸造成型时高昂模具的制造成本，从而大幅度节约生产成本；

(5)本发明固定隔板上设有的“U"型让位槽，用于结晶器总成组装时放置其它零部件，可合理利用空间，使结构更加紧凑，且能节约原材料；该“U"型让位槽一次冲压成型，可简化生产工艺，节约生产成本；

(6)本发明方形水套本体两相邻面连接处设计为圆角，可使结晶器铜管与水套内腔之间水缝过渡更加均匀，保证水缝精度，从而得到高质量的铸坯。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结

合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明主视图；

图2为本发明剖视图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明A—A面剖视图；

图中各标号表示：1、水套本体；11、翻边；2、固定隔板；21、安装孔；3、导流定位水条；4、弧形凸块；5、环形槽；6、环形台阶；7、让位槽。

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图4，本发明一种组合式结晶器水包括中空弧形不锈钢水套本体1和固定套设在水套本体上部外圈的环形的固定隔板2，固定隔板2为周圈地围绕在固定隔板2的外圈，固定隔板2是外轮廓为圆形、环孔形状与水套本体1外轮廓适配的环形板，固定隔板2由两个半环体对接而成，沿水套本体内壁面设有多个导流定位水条3，水套本体1由经数控加工中折弯加工后的两不锈钢槽体沿长度方向的开口处向外延伸的翻边11通过螺栓连接而成，翻边11上设有螺纹孔。水套本体1横截面总体呈“回”字形；所述槽体为两端均设置翻边11的“U”型槽体，即“U”型槽体的U形口的两端均设有向外延伸(向槽体外或者U形口外延伸)的翻边11，两“U”型槽体的U形口相对，一个“U”型槽体两翻边11分别与另一个“U”型槽体的两翻边相对并贴合，一个“U”型槽体两翻边11分别与另一个“U”型槽体的两翻边通过螺栓连接，即相对、相贴合的两翻边通过螺栓连接在一起。固定隔板2与水套本体1采用双面氩弧焊焊接连接；固定隔板2厚度为25～35mm，水套本体1厚度为8～25mm，水套本体1长度为600～1000mm。

优选地，所述水套本体1上端面四角处上侧均设有弧形凸块4，即四个弧形凸块分别固设在水套本体上端面的四角点的上侧，弧形凸块4的横截面为弧形；固定隔板2外沿设有环形槽5、底部设有环形台阶6，环形槽5设于固定隔板的外圈表面上并围绕固定隔板周圈设置，环形台阶6通过沿固定隔板的底边沿周圈设置的环形的槽而形成，环形槽5和环形台阶6用于与其他部件装配时的定位，使装配更快捷、准确，可提高装配效率，还可使两装配部件之间相互咬合在一起，防止错位，从而使装配更牢固。固定隔板2上设有2个安装孔21，安装孔21位于水套本体1外，本发明不拘泥于上述形式，安装孔可设置2～4个。

所述水套本体1内腔表面的横截面为方形，水套本体1包含四个内壁面，水套本体的内腔表面由四个内壁面呈矩形依次连接围设而成，优选地，水套本体1每个内壁面上各设有2～4条导流定位水条3，所述导流定位水条3呈弧形，相互平行均匀分布在水套本体1内壁面上，导流定位水条3的长度方向与水套本体1的长度方向一致，导流定位水条3用于保证水套与结晶器铜管之间水缝的均匀性，且导流定位水条3的设置无需调整，大大提高了装配效率。

优选地，水套本体1外侧固设有让位槽7，让位槽7位于固定隔板2下侧，所述让位槽7为一次冲压成型的横截面为“U”型的槽体，让位槽7的槽口朝向水套本体1，让位槽7用于结晶器总成中其他部件的让位，以及用于结晶器总成组装时放置其它零部件，可合理利用空间，从而使结晶器总成结构更加紧凑、小巧，还能节约材料；另外让位槽7一次冲压成型，简化了生产工艺。

优选地，所述水套本体1两相邻面连接处为圆角。

本发明还包括该组合式结晶器水套的加工方法，包括如下步骤：

1)将平整钢板放入数控加工中心，并在数控操作系统中进行编程，设定裁剪尺寸、弯折角度，水套本体1的长度方向的弧形角度，并启动数控机床开始按钮，对钢板进行裁剪、弯折，并得到“U”型槽体两个，且“U”型槽体弯折处为圆角，同时使弧形水套本体1弯曲弧度达到设定值；

2)采用数控加工中心将25～35mm厚的不锈钢钢板剪切为两个半圆形钢板，并在半圆形钢板的直线边沿开设大于“U”型槽体底部宽度的方形槽；其中一个半圆形钢板的方形槽边缘下侧设“U”型让位槽(7)，所述“U”型让位槽(7)一次冲压成型；

3)将步骤1和步骤2)中加工所得的每个“U”型槽体均和一个半圆形钢板采用氩弧焊使两者双面连续焊接连接；

4)将焊接一体后的组合式水套在1050～1100°温度下退火40～60min，消除机加工和焊接时产生的残余应力；

5)然后将带有半圆形固定隔板(2)的两“U”型槽体通过带有螺纹孔的翻边(11)采用螺栓连接，组装成中空方形截面水套本体(1)；

6)将步骤5加工后的水套本体沿长度方向，每隔100mm测量内腔尺寸，并做记录，进一步保证结晶器水套的精度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。