本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体的是一种超大规格圆坯的立式连铸生产设备，还是一种超大规格圆坯的立式连铸方法。
背景技术：
随着钢铁下游制造业、材料加工等行业的发展，基于降低材料消耗、缩短加工流程的市场需求，大中型以铸代锭的优特钢圆形坯料市场不断扩大，Ф1000mm及以上超大断面中高合金洁净钢、浇注裂纹敏感性大等高附加值坯料的工业化生产开发正逐渐成为行业关注的焦点，将成为特材生产的高端领域。
大规格圆坯对铸坯内在质量均质性要求高，对表面质量、内部裂纹、内部偏析及中心疏松的要求较为苛刻，根据近年的实践，一般都需要配备结晶器液压振动、结晶器液面自动控制、电磁搅拌技术、整套的合理的工艺控制参数(包括保护渣、过热度、浸入式水口、钢水洁净度的控制、铸坯凝固过程的温度控制、冷却系统参数优化)等技术，以期达到生产无缺陷铸坯的目的。该产品有望成为优特钢领域的标志性高端装备性产品。
目前，国内已经申请的专利有些是针对立式连铸系统某一设备装置或部件的，有些是针对立式连铸系统某一过程工艺的，有些是针对立式连铸系统工艺的，但针对的产品断面规格有差别，导致的技术方法也有很大差别。公开发表的专利及相关文章主要是针对传统方坯立式连铸和薄带立式连铸。而针对大圆坯立式连铸的相关专利则在产品规格和实际技术方法及装备方面与本专利所述技术方法有很大差别，且尚无专利提出针对Φ1300mm的超大规格断面圆坯的有效连铸技术方法。
技术实现要素：
为了解决现有的立式连铸生产设备不适合于生产超大规格圆坯的问题。本发明提供了一种超大规格圆坯的立式连铸生产设备及方法，该超大规格圆坯的立式连铸生产设备主要针对Φ600mm～Φ1300mm的超大规格断面圆坯，采用了全新的拉坯系统及出坯系统等技术，并采用了多项配套技术装备，使该立式连铸工艺方法适用于生产碳素钢、合结钢等多品种钢种，尤其是中高合金洁净钢、浇注裂纹敏感性高的钢种，从而实现大断面高质量坯料的连续化生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超大规格圆坯的立式连铸生产设备，包括钢包、中间罐、结晶器、拉坯系统和出坯系统，该出坯系统含有铸坯出坯装置、铸坯并坯装置、铸坯提升装置和上出坯辊道，钢包、中间罐、结晶器和该拉坯系统从上向下依次设置，铸坯出坯装置与该拉坯系统的出口相对应，铸坯出坯装置和铸坯并坯装置左右设置，铸坯并坯装置与铸坯提升装置的下部入口相对应，上出坯辊道位于铸坯提升装置的上部出口。
所述超大规格圆坯的立式连铸生产设备还包括能够将钢包运输至浇注位的回转台或钢包车，钢包与中间罐之间设有滑动水口和长水口。
中间罐连接有感应加热装置，结晶器连接有结晶器电磁搅拌装置、结晶器内外弧液压振动装置和结晶器液面检测装置。
所述拉坯系统含有铸坯对中装置、升降轨道、铸坯导向装置和铸坯升降设备，铸坯对中装置位于结晶器和升降轨道之间，铸坯导向装置和所述铸坯升降设备均与升降轨道连接。
升降轨道含有立柱和横梁，升降轨道呈直立的框架结构，升降轨道的断面呈正方形，所述铸坯升降设备含有从上向下依次设置的第一升降装置、第二升降装置和第三升降装置。
第一升降装置内连接有第一夹钳装置，第二升降装置内连接有第二夹钳装置，第一升降装置能够驱动第一夹钳装置升降，第二升降装置能够驱动第二夹钳装置升降。
第二升降装置内还连接有火切机，第二升降装置能够驱动火切机升降，火切机位于第二夹钳装置的下方，第三升降装置内含有上下设置的铸坯导向装置和托坯装置，第三升降装置能够驱动铸坯导向装置和托坯装置升降。
第一夹钳装置含有从左向右依次设置的左连接座、左夹钳座、右夹钳座、连接块、液压缸和右连接座，左连接座与左夹钳座连接，左夹钳座和右夹钳座内均固定有夹钳块，左夹钳座和右夹钳座均设置于轨道上，液压缸通过连杆与连接块和右连接座铰接，当液压缸的活塞杆伸出时，左夹钳座与右夹钳座之间的距离能够缩小；当液压缸的活塞杆缩回时，左夹钳座与右夹钳座之间的距离能够增大。
铸坯出坯装置含有出坯车和出坯车辊道，该出坯车能够在出坯车辊道上行走，该出坯车含有平衡夹钳装置和铸坯倾翻设备，铸坯并坯装置的右端设有固定挡板，上出坯辊道上设有火切机和喷号机。
一种超大规格圆坯的立式连铸方法，所述超大规格圆坯的立式连铸方法采用了上述的超大规格圆坯的立式连铸生产设备，所述超大规格圆坯的立式连铸方法包括以下步骤：
步骤1、将引锭杆吊运至结晶器的下部内；
步骤2、钢包向中间罐内浇注钢液；
步骤3、所述拉坯系统进行拉坯；
步骤4、所述出坯系统进行出坯。
本发明的有益效果是：
1、本发明的技术方法尽可能的采用了现有的提高大规格断面铸坯质量的成熟技术，并结合立式连铸本身的优点，可以生产多品种钢种，尤其是对洁净度要求高以及裂纹敏感性高的优特钢圆坯。
2、采用本发明特有的拉坯系统和出坯系统，可实现生产断面规格为Φ600mm～Φ1300mm，长度范围在3.5m～6m的多种规格铸坯，扩大产品范围。
3、本发明实现了超大规格优特钢圆坯生产的连续化和稳定化，提高了生产率和收得率，显著提升经济效益。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明所述超大规格圆坯的立式连铸生产设备的主视图。
图2是图1中左侧部分的放大示意图。
图3是图1中左侧部分对应的俯视图。
图4是图1中右侧部分的放大示意图。
图5是升降轨道的示意图。
图6是铸坯导向装置的示意图。
图7是铸坯升降设备的示意图。
图8是夹钳装置的示意图。
图9是超大规格圆坯的立式连铸方法的详细流程图。
图10是拉坯运行逻辑及示意图。
1、钢包；2、回转台；3、长水口；4、中间罐；5、浸入式水口；6、结晶器；7、结晶器电磁搅拌装置；8、结晶器内外弧液压振动装置；9、活动导向段；10、引锭杆；11、铸坯对中装置；12、第一夹钳装置；13、第一升降装置；14、第二夹钳装置；15、火切机；16、第二升降装置；17、第三升降装置；18、铸坯导向装置；19、托坯装置；20、铸坯出坯装置；21、平衡夹钳装置；22、出坯车辊道；23、铸坯并坯装置；24、并坯辊道；25、铸坯提升装置；26、输送辊道；27、固定挡板；28、上出坯辊道；29、升降轨道；
121、左连接座；122、左夹钳座；123、右夹钳座；124、连接块；125、液压缸；126、右连接座；127、夹钳块；128、轨道；129、连杆。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种超大规格圆坯的立式连铸生产设备，包括钢包1、中间罐4、结晶器6、拉坯系统和出坯系统，该出坯系统含有铸坯出坯装置20、铸坯并坯装置23、铸坯提升装置25和上出坯辊道28，钢包1、中间罐4、结晶器6和该拉坯系统从上向下依次设置，该拉坯系统的出口与铸坯出坯装置20相对应，铸坯出坯装置20和铸坯并坯装置23左右设置，铸坯提升装置25的下部入口与铸坯并坯装置23相对应，上出坯辊道28位于铸坯提升装置25的上部出口，如图1至图4所示。
在本实施例中，所述超大规格圆坯的立式连铸生产设备还包括能够将钢包1运输至浇注位的回转台2或钢包车，钢包1与中间罐4之间设有滑动水口和长水口3。钢包1运行方式可以根据厂房情况采用回转台或钢包车的布置，本实施例中采用了回转台2。
在本实施例中，中间罐4连接有感应加热装置。针对高纯净钢，中间罐4采用深液位大容量设计，充分发挥中间罐4的冶金效果。并辅助以感应加热手段，从而实现优特钢的低过热度浇注。
在本实施例中，结晶器6连接有结晶器电磁搅拌装置7、结晶器内外弧液压振动装置8和结晶器液面检测装置。结晶器6采用铜管型式，并采用上下两层的设备组合方式，通过上下两部分传热能力的差异实现浇注末尾时钢液的保温，促进尾坯的补缩，提高金属收得率。结晶器电磁搅拌装置7、结晶器内外弧液压振动装置8以及结晶器液面检测装置及控制系统，用以提升铸坯的内部与表面质量。
在连铸坯出结晶器6后，连铸坯的冷却工艺控制主要是通过冷却和保温实现的，冷却主要是结晶器冷却以及出结晶器后的导向足辊段冷却，之后采取保温措施，以使铸坯的表面温度和坯壳厚度均在合理范围内，从而保证铸坯的质量和拉坯系统、出坯系统的正常运作。
在本实施例中，所述拉坯系统的功能主要是送引锭和拉坯，所述拉坯系统含有铸坯对中装置11、升降轨道29、铸坯导向装置18和铸坯升降设备，铸坯对中装置11位于结晶器6和升降轨道29之间，铸坯对中装置11用来上引锭时对引锭杆10进行对中，使引锭杆10的中心线与升降轨道29的中心线重合，以及拉坯时对铸坯进行导向，铸坯对中装置11由液压驱动。铸坯导向装置18和所述铸坯升降设备均与升降轨道29连接，如图1至图7所示。
在本实施例中，升降轨道29提供导向及支撑作用，由4个立柱及横梁组成正方形结构，即升降轨道29的断面呈正方形，升降轨道29呈直立的框架结构，通过型钢和钢板拼焊制作，从下至上穿越各层平台，每层处设置4个底座将立柱与平台固定，如图5所示。所述铸坯升降设备固定于升降轨道29内，所述铸坯升降设备含有从上向下依次设置的第一升降装置13、第二升降装置16和第三升降装置17。
在本实施例中，第一升降装置13内连接有第一夹钳装置12，第二升降装置16内连接有第二夹钳装置14，第一升降装置13能够驱动第一夹钳装置12升降，第一夹钳装置12能够夹持固定引锭杆10或铸坯，第二升降装置16能够驱动第二夹钳装置14升降，第二夹钳装置14能够夹持固定引锭杆10或铸坯，如图7所示。
在本实施例中，第二升降装置16内还连接有火切机15，第二升降装置16还能够驱动火切机15升降，火切机15位于第二夹钳装置14的下方，第三升降装置17内含有上下设置的铸坯导向装置18和托坯装置19，第三升降装置17能够驱动铸坯导向装置18和托坯装置19升降。
在本实施例中，第一夹钳装置12含有从左向右依次设置的左连接座121、左夹钳座122、右夹钳座123、连接块124、液压缸125和右连接座126，左连接座121与左夹钳座122连接，左夹钳座122和右夹钳座123内均固定有夹钳块127，左夹钳座122和右夹钳座123均设置于轨道128上，液压缸125通过四根连杆129与连接块124和右连接座126铰接，液压缸125左侧的连杆129的两端分别与液压缸125和连接块124铰接，液压缸125右侧的连杆129的两端分别与液压缸125和右连接座126铰接，左夹钳座122和右夹钳座123均能够轨道128上左右滑动，轨道128呈水平状态，轨道128与升降轨道29连接固定。当液压缸125的活塞杆伸出时，左夹钳座122与右夹钳座123之间的距离能够缩小，从而夹紧引锭杆10或铸坯；当液压缸125的活塞杆缩回时，左夹钳座122与右夹钳座123之间的距离能够增大，从而松开引锭杆10或铸坯。
铸坯导向装置18位于所述超大规格圆坯的立式连铸生产设备的坑底，铸坯导向装置18能够对切割后的定尺铸坯进行导向扶持，防止其倾斜。铸坯导向装置18主要由液压缸、连杆机构和导轮等组成。根据不同断面通过位移传感器控制液压缸伸出行程，进而形成对应铸坯的夹持开口度，如图6所示。
第一升降装置13包括车架与驱动机构，第一升降装置13、第二升降装置16和第三升降装置17的构造基本相同，从下至上布置3台升降装置通过夹钳完成拉坯接力。所述车架由型钢拼焊而成，上下四角共设置8套导轮。所述驱动机构采用变频电机+丝杆升降机的方案，其中每套驱动机构由1台变频电机通过2台换向器及联轴器串、并联4台丝杆升降机同时工作，承载铸坯重量缓慢下行拉坯，如图7所述。第一升降装置13、第二升降装置16和第三升降装置17结构紧凑占用空间小，承载能力大，垂直安装丝杆受拉避免了重载下的弯曲变形，机械连接同步性好，可24小时连续工作，受高温影响小；变频驱动与编码器检测反馈利于控制拉坯速度。
第一夹钳装置12与第二夹钳装置14的构造基本相同，第一夹钳装置12与第二夹钳装置14用于在出坯过程中，夹持住铸坯，使其不下滑，确保铸坯以拉坯速度下降。由于单个夹钳要求夹持能力大，故设计采用液压缸输出力，经过杠杠放大后，做为铸坯夹持力，如图8所示。火切机15固定在第二升降装置16的框架上，随框架一起升降动作。
在本实施例中，铸坯出坯装置20含有出坯车和出坯车辊道22，该出坯车能够在出坯车辊道22上行走，该出坯车含有平衡夹钳装置21和铸坯倾翻设备，铸坯并坯装置23的右端设有固定挡板27，上出坯辊道28上设有火切机和喷号机。
所述出坯车用于将切割后的定尺铸坯或引锭杆竖直移出，并在倾倒后由出坯车辊道22输送至铸坯并坯装置23的并坯辊道24。出坯车在出坯车辊道22上运行，该出坯车带有平衡夹钳装置21和铸坯倾翻设备等，走行传动装置由齿轮电机驱动，夹钳及倾翻设备由液压驱动，辊道由多个单独电机驱动辊组成。
铸坯并坯装置23接收出坯车辊道22上的铸坯，并输送至铸坯提升装置25上的输送辊道26。由于多流共用1个铸坯并坯装置23，故该装置在流间来回横移，接收前面出坯车辊道22上的铸坯，并横移到铸坯提升装置25前，通过驱动辊将铸坯输送到铸坯提升装置25上。铸坯并坯装置23的走行传动由齿轮电机驱动，辊道为电机驱动，辊道端头设有升降挡板27用于控制铸坯定位。
定尺铸坯经由铸坯横移并坯装置上的辊道输送至铸坯提升装置25上的输送辊道26上，由辊道端头的固定挡板27进行定位，铸坯停稳后，铸坯提升装置25通过机械卷扬机构将输送辊道26连同铸坯一共提升至铸坯辊道面高度，然后由辊道驱动将铸坯输送至上出坯辊道28上，完成整个基坑内的出坯过程。其提升方式采用电机+卷扬装置，保证了出坯周期要求和运行的稳定性。另外，上出坯辊道28将定尺铸坯输送至下线区域。在上出坯辊道28可设二次火切机或试样火切机，以及喷号机等设备，用以完成相应辅助功能，满足生产要求。
该超大规格圆坯的立式连铸生产设备由冷却工艺模型、低过热度浇注技术、结晶器振动技术、结晶器液面控制技术、铸坯尾部保温技术、电磁搅拌技术、水平定尺切割、特有的拉坯系统及出坯系统等技术集成。
该超大规格圆坯的立式连铸生产设备适用于规格为Φ600mm～Φ1300mm的大规格圆坯，定尺范围为3.5m～6m，可实现1～3流浇注。该超大规格圆坯的立式连铸生产设备适用于生产碳素钢、合结钢等多品种钢种，尤其是中高合金洁净钢、浇注裂纹敏感性高的钢种。
下面介绍该超大规格圆坯的立式连铸生产设备的工作过程：
如图9所示，上引锭时，由天车将引锭杆10的第二段由浇注平台向下吊运至指定位置，然后第一夹钳装置12由第一升降装置13送至指定位置，途中对中装置11用来上引锭时，对引锭杆10进行对中，第一夹钳装置12对引锭杆10的第二段进行夹持抱定，然后天车夹钳松开后将引锭杆10的第一段也吊至指定位置，这时由人员辅助进行操作，将两段引锭杆10连接起来后，天车再将活动导向段9、结晶器电磁搅拌装置7、结晶器6等设备吊运至生产位置。
钢包1由受包位通过回转台2转至浇注位，钢液通过滑动水口和长水口3向中间罐4进行保护浇注。中间罐4辅助以感应加热手段，从而实现优特钢的低过热度浇注。中间罐内钢液通过浸入式水口5向结晶器6进行保护浇注。
浇注生产时，结晶器电磁搅拌装置7、结晶器内外弧液压振动装置8正常启动运行，结晶器液面检测装置将信号数据传输至控制系统，然后通过塞棒机构控流。
连铸坯出结晶器6后在导向足辊段进行气水雾化冷却，之后通过四周密闭的保温区，途中对中装置11可用来对铸坯进行导向。
第一升降装置13和第二升降装置16上均有1组夹钳装置，可夹持切割完成前的整根铸坯；拉坯过程中，第一升降装置13和第二升降装置16采用丝杠滑走的方式固定夹钳装置(第一夹钳装置12和第二夹钳装置14)及其框架，利用接力拉坯的方式实现铸坯的连续拉坯过程。
火切机15固定在第二升降装置16的框架上，随框架一起升降动作。第二升降装置16拉坯到定尺指定冶金长度位置时，第三升降装置17也到达指定位置，托坯装置19会刚好和铸坯端面接触；上述升降装置到位后，火切机15割枪开始水平切割铸坯。切割时，第二升降装置16同步以拉速继续向下拉坯，在第二升降装置16的第二夹钳装置14到达第二升降装置16的丝杠底端前，铸坯就会被切割完成。拉坯具体过程示意详见图10。
切割时，利用特有的高压吹氮喷嘴，在切割时就铸坯端面残留的切割瘤进行高压吹扫。当定尺切割完成后，定尺铸坯随第三升降装置17继续向下移动到指定位置，过程中由导辊装置18保证铸坯稳定在第三升降装置17的托坯装置19上不侧翻。
定尺铸坯随托坯装置19到达第三升降装置17指定位置时，由铸坯出坯车上的平衡夹钳装置21将铸坯水平抱出，抱出后倾倒，使铸坯水平放置，并由铸坯出坯装置20的出坯车辊道22进行支撑。之后铸坯并坯装置23移至要出坯的各流前，定尺铸坯由出坯车辊道22驱动输送至铸坯并坯装置的并坯辊道24上，铸坯并坯装置23随后横移至铸坯提升装置25的入口处，定尺铸坯由并坯辊道24驱动输送至铸坯提升装置25的输送辊道26上。输送辊道26的末端设有固定挡板27，输送辊道26上设有防倾斜防滑装置，以避免铸坯斜滑。
定尺铸坯就位后，铸坯提升装置25会利用自有的机械卷扬驱动来提升输送辊道26(含定尺铸坯)，待提升至车间地坪的上出坯辊道28面时停止，随后铸坯输送至上出坯辊道28上，完成出坯过程。在上出坯辊道28上可设二次火切机或试样火切机，以及喷号机等设备，用以完成相应辅助功能，满足生产要求。
总结上述该超大规格圆坯的立式连铸生产设备的工作过程，下面一种超大规格圆坯的立式连铸方法，所述超大规格圆坯的立式连铸方法采用了上述的超大规格圆坯的立式连铸生产设备，所述超大规格圆坯的立式连铸方法包括以下步骤：
步骤1、将引锭杆10吊运至结晶器6的下部内；
步骤2、钢包1向中间罐4内浇注钢液；
步骤3、所述拉坯系统进行拉坯；
步骤4、所述出坯系统进行出坯。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。