專利名稱：錠坯組合箱式水冷鑄造裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于冶金、機械制造鍛造領域中的錠坯制造裝置，尤其涉及一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置。
背景技術：
眾所周知，連鑄法具有效率高、質量好、金屬收得率高等特點已被廣泛用于板坯制造，特別適于單品種的大批量生產；但是由于現階段技術水平所限，連鑄坯規格還只能限定在厚度在380mm以下產品，對于大型船舶、核電設備、化工反應容器以及海洋結構用板，因其批量小、規格大、材質要求特殊等原因，目前還只能依靠鑄錠方法制造。傳統鑄錠方法，有方形錠、多棱圓形錠和扁鋼鑄錠等，定型為帶錐度的定型，冷卻方法多為自然冷卻。其缺點是冒口切頭量大，成材率低。目前現有技術只能生產50噸以下， 厚度小于1000mm，寬度小于2500mm的錠坯。公知的技術當中還有一種方法，是將傳統金屬型鋼錠模制作成水冷金屬模，可將整個金屬模視為拉速為零的結晶器，因此無需龐大的連鑄設備且不用擔心其效率問題，同時還起到了對鑄錠的急冷組織細化等作用；但該方法由于采用整體模鑄造，其美中不足的是水冷鋼錠模制造難度大、熱開箱也相對困難。公知的技術當中另一種方法，是采用組合式結晶器原理，將四片結晶器制成的水冷板組合起來構成鋼錠鑄模，其優點是組型與開箱便捷，鑄型維護與更換方便，此外，寬度或厚度可調，可實現一套模具多規格生產；其缺點是結晶器內表面工作板通常為銅合金材料，熔點低，工作溫度不易超過300°C，必須一直保持較好的冷卻狀態，由結晶板組成的鑄型實際上從上到下都保持在相對高的冷卻條件下，因此，鋼錠的凝固無法實現順序冷卻與順序凝固，所以也很難解決和消除中心的疏松與縮孔。有鑒于此，本發明人憑借多年的相關設計和制造經驗，提出一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，以克服現有技術的缺陷。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，該鑄造裝置是利用傳統模鑄鑄型材料具有承受工作溫度高、自身具有一定固有冷卻能力的特點，將組合式結晶器工作板采用足夠厚度的狗基鋼質材料制成，再借助輔助水冷結構實現對鑄型冷卻強度的可調整特性，把高度方向的整體結晶器改為可分段獨立供水冷卻的結構，實現了各獨立段水冷強度從0 100范圍內的調整，進而在發揮組合式模型優點的基礎上，實現鑄型高度方向上的順序冷卻以及順序凝固，達到消除疏松、縮孔提高錠坯質量目的。本實用新型的另一目的在于提供一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，該鑄造裝置設置了一環設組合式結晶器外側以支撐組合式結晶器并向各個箱式水冷板組件供水的鋼結構框架；該鋼結構框架采用空心環梁和空心立梁結構，并與各個箱式水冷板組件中獨立水箱的進水口和出水口合理連接，以大大降低管路數量和結構復雜程度，使操作變得更加便捷。本實用新型的又一目的在于提供一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，該鑄造裝置采用電液推桿壓緊系統控制各箱式水冷板組件，以使冷態合箱與熱態開箱更加方便。本實用新型的目的是這樣實現的，一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，該鑄造裝置包括由四個豎直設置的箱式水冷板組件構成的組合式結晶器，該組合式結晶器底部設有底板，組合式結晶器頂部設有冒口 ；所述組合式結晶器外側環設有支撐組合式結晶器并向四個箱式水冷板組件供水的鋼結構框架，所述鋼結構框架與對應的箱式水冷板組件之間分別連接設有多個電液推桿；所述箱式水冷板組件是由狗基鋼材制成的，所述各箱式水冷板組件由與鋼液接觸的工作面板和位于工作面板外側且與工作面板呈緊密接觸式連接的水冷箱體構成，所述水冷箱體由上至下分隔成兩個以上緊鄰設置的獨立水箱，各獨立水箱分別由下水箱和位于下水箱上側的上水箱構成；下水箱設有進水口，上水箱設有出水口 ；在工作面板上與所述水冷箱體接觸的側面設有與獨立水箱對應設置的兩組以上的通水槽組；各通水槽組是由沿工作面板縱向平行凹設的多條槽體構成的；各獨立水箱的上水箱朝向工作面板的一側設有與對應通水槽組的槽體上端導通的熱水集合結構，該熱水集合結構導通于上水箱；各獨立水箱的下水箱朝向工作面板的一側設有與對應通水槽組的槽體下端導通的冷水分配結構，該冷水分配結構導通于下水箱。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述熱水集合結構包括上水箱朝向工作面板的一側設置的與對應通水槽組的多條槽體的上端導通的橫向集水槽，在該橫向集水槽中部設有導通于上水箱的第一透水孔；所述冷水分配結構包括下水箱朝向工作面板的一側設置的與對應通水槽組的多條槽體的下端導通的橫向布水槽，在該橫向布水槽中部設有導通于下水箱的第二透水孔。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述水冷箱體是由與工作面板接觸的背板、 與背板平行設置的外側板、以及設置于背板和外側板四周的左、右側板及上、下側板密封固定連接構成的，該水冷箱體內部焊接有將水冷箱體分割為多個獨立水箱以及將各獨立水箱分割為上箱體和下箱體的橫向筋板；該水冷箱體內部還焊接有縱向筋板，縱向筋板上設有使同一水箱內部連通的通孔。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述各箱式水冷板組件的工作面板與水冷箱體由多個螺栓固定連接；所述工作面板面向背板的一側面上且對應各獨立水箱的高度由上至下設有多個間隔平行的圓底T型槽，所述背板上沿著每個圓底T型槽的中心線方向設有多個螺栓孔，所述螺栓孔為長軸垂直圓底T型槽中心線的橢圓孔；所述螺栓頭卡設在圓底T 型槽內，螺桿穿過對應的橢圓形螺栓孔并由螺母緊固連接。在本實用新型的一較佳實施方式中，在所述螺栓孔的外側還設有放置螺母的橢圓形凹槽。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述構成組合式結晶器的四個豎直設置的箱式水冷板組件包括有呈前后平行設置的兩個寬邊組件和呈左右平行設置的兩個窄邊組件。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述兩個寬邊組件被緊密夾設在兩個窄邊組件之間。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述兩個窄邊組件被緊密夾設在兩個寬邊組件之間。[0018]在本實用新型的一較佳實施方式中，在所述工作面板與背板之間的背板一側設有圍繞各獨立水箱的密封槽，密封槽內設有密封件。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述工作面板和背板采用非淬火鋼。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述工作面板上與鋼液接觸的工作面為平面或曲面形狀。在本實用新型的一較佳實施方式中，曲面工作面的表面設有縱向花邊結構。在本實用新型的一較佳實施方式中，各箱式水冷板組件的工作面板頂部分別設有四分之一法蘭，四個箱式水冷板組件組成組合式結晶器后其頂部形成一連接冒口的法蘭； 所述冒口底部設有一止口，該止口設于所述法蘭上。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述冒口為保溫絕熱冒口或電加熱絕熱冒在本實用新型的一較佳實施方式中，所述組合式結晶器底部設置的底板為水冷底板，該水冷底板長度方向的中部為進水箱，進水箱外側設有出水箱。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述鋼結構框架包括相對組合式結晶器的各個箱式水冷板組件外側間隔設置的立梁，所述立梁的上端固定支撐有圍繞所述組合式結晶器的第一矩環形空心水梁，所述立梁的下端固定連接有圍繞所述組合式結晶器的第二矩環形空心水梁；所述第一矩環形空心水梁上設有主進水管，所述第二矩環形空心水梁上設有主回水管；所述第一矩環形空心水梁通過管路與各個獨立水箱的下水箱進水口導通，所述第二矩環形空心水梁通過管路與各個獨立水箱的上水箱出水口導通；所述電液推桿一端固定連接在立梁上，另一端鉸接于對應的箱式水冷板組件的外側面。在本實用新型的一較佳實施方式中，每個箱式水冷板組件外側對應間隔設置兩個立梁，所述立梁為空心管柱，其中一個立梁的上端與所述第一矩環形空心水梁導通構成供水管柱，另一個立梁的下端與所述第二矩環形空心水梁導通構成回水管柱；所述供水管柱上設有與相對箱式水冷板組件中各個獨立水箱的下水箱進水口導通的多個第一管體；所述回水管柱上設有與相對箱式水冷板組件中各個獨立水箱的上水箱出水口導通的多個第二管體。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述第一管體上設有電動蝶閥。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述回水管柱的上部設有蒸氣放散口。由上所述，本實用新型的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其各箱式水冷板組件全部采用狗基鋼材制成，可大大降低鑄造裝置的制作成本，提高了工作面板的耐熱溫度，鑄造裝置可以在不通水冷卻的條件下工作，克服了現有技術中銅板結晶器不能斷水的致命缺陷；其每個箱式水冷板組件自下而上分布有多個獨立水箱，使順序供水、順序冷卻成為可能，并使矩形、扁鋼錠消除疏松、縮孔成為可能；本實用新型中箱式水冷板組件的使用，能夠在保證水冷板剛度、結構強度的前提下，大大降低鋼板使用量，同時水冷箱體內的水還可以增加組合式結晶器的自重，防止鑄型過輕造成抬箱炮火事故發生；再者，采用電液推桿控制各箱式水冷板組件，具有投資小、結構簡單、無需液壓站及更多的管路、操作和控制便捷等優點，使熱開箱變得更加方便。

[0030]以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中圖IA 為本實用新型錠坯組合箱式水冷鑄造裝置結構示意圖。圖IB 為圖IA俯視結構示意圖。圖2A 為本實用新型中箱式水冷板組件結構示意圖。圖2B 為圖2A側視結構示意圖。圖3 為本實用新型中工作面板橫截面部分結構示意圖。圖4A 為本實用新型工作面板中通水槽組和圓底T型槽的結構及分布示意圖。圖4B:為圖4A的側視結構示意圖。圖5:為本實用新型中工作面板的工作面設為帶拱形的曲面結構的示意圖(用于生產帶凸度的扁鋼錠)。圖6 為本實用新型中工作面板的工作面設有帶花邊起拱結構的示意圖(用于生產帶凸度的多棱扁鋼錠)。圖7A 為本實用新型中背板的結構示意圖。 圖7B 為圖7A的側視示意圖。圖8A 為本實用新型中水冷箱體的結構示意圖。圖8B 為圖8A的側視示意圖。圖9A 為本實用新型中由箱式水冷板組件構成組合式結晶器的組合方式一示意圖。圖9B 為本實用新型中由箱式水冷板組件構成組合式結晶器的組合方式二示意圖。圖10 為本實用新型中組合式水冷箱角部密封方式示意圖。圖IlA 為本實用新型中鋼結構框架與支撐結構示意圖。圖IlB 為圖IlA的俯視結構示意圖。圖12 為本實用新型中箱式水冷板組件、制造加工流程示意圖。圖13A 圖17B 為本實用新型中鋼結構框架、箱式水冷板組件、支撐結構組裝流程示意圖。圖18 圖21 為本實用新型中錠坯組合箱式水冷鑄造裝置澆鑄鋼錠過程示意圖。
具體實施方式
為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1A、圖1B、圖2A、圖2B所示，本實用新型提出一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置 100，該鑄造裝置100包括由四個豎直設置的箱式水冷板組件10構成的組合式結晶器1，該組合式結晶器1底部設有底板2，組合式結晶器1頂部設有冒口 3 ；所述組合式結晶器1外側環設有支撐組合式結晶器1并向四個箱式水冷板組件10供水的鋼結構框架4，所述鋼結構框架4與對應的箱式水冷板組件10之間分別連接設有多個電液推桿5 ；如圖2A、圖2B所示，所述箱式水冷板組件10是由!^e基鋼材制成的，所述各箱式水冷板組件10是由與鋼液接觸的工作面板11和位于工作面板11外側且與工作面板11呈緊密接觸式連接的水冷箱
7體12構成，所述水冷箱體12由上至下分隔成兩個以上緊鄰設置的獨立水箱13，在本實施方式中以由上至下分隔成三個獨立水箱13為例進行說明；各獨立水箱13分別由下水箱131 和位于下水箱上側的上水箱132構成；下水箱131設有進水口 14，上水箱132設有出水口 15 ；在工作面板11上與所述水冷箱體12接觸的側面設有與獨立水箱13對應設置的三組通水槽組111 (如圖3、圖4A、圖4B所示)，各通水槽組111之間互不相通；各通水槽組111是由沿工作面板11縱向平行凹設的多條槽體構成的，在本實施方式中；所述各通水槽組111 是由多個U型槽構成的；各獨立水箱13的上水箱132朝向工作面板11的一側設有與對應通水槽組111的槽體上端導通的熱水集合結構16，該熱水集合結構16導通于上水箱132 ； 各獨立水箱13的下水箱131朝向工作面板11的一側設有與對應通水槽組111的槽體下端導通的冷水分配結構17，該冷水分配結構17導通于下水箱131 ；由此，當需要向各獨立水箱 13分別輸入冷卻水時，冷卻水由下水箱131的進水口 14進入該獨立水箱13中，經過下水箱131的冷水分配結構17進入對應的通水槽組111下端，冷卻水由U型槽的下端向上端流動，由上水箱132的熱水集合結構16進入上水箱132，再由上水箱132的出水口 15導出形成冷卻循環。由上所述，本實用新型的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其各箱式水冷板組件全部采用狗基鋼材制成，可大大降低鑄造裝置的制作成本，提高了工作面板的耐熱溫度，鑄造裝置可以在不通水冷卻的條件下工作，克服了現有技術中銅板結晶器不能斷水的致命缺陷；其每個箱式水冷板組件自下而上分布有多個獨立水箱，使順序供水、順序冷卻成為可能，并使矩形鋼錠消除疏松、縮孔成為可能；本實用新型中箱式水冷板組件的使用，能夠在保證水冷板剛度、結構強度的前提下，大大降低鋼板使用量，同時水冷箱體內的水還可以增加組合式結晶器的自重，防止鑄型過輕造成抬箱炮火事故發生；再者，采用電液推桿控制各箱式水冷板組件，具有投資小、結構簡單、無需液壓管路、操作和控制便捷等優點，使熱開箱變得更加方便。進一步，在本實施方式中，所述熱水集合結構16包括上水箱朝向工作面板11的一側設置的與對應通水槽組111的多條槽體的上端導通的橫向集水槽161，在該橫向集水槽 161中部設有導通于上水箱132的第一透水孔162 ；所述冷水分配結構17包括下水箱131 朝向工作面板11的一側設置的與對應通水槽組111的多條槽體的下端導通的橫向布水槽 171，在該橫向布水槽171中部設有導通于下水箱131的第二透水孔172。在本實施方式中， 所述橫向集水槽161和橫向布水槽171的寬度約為25 40mm，槽深約為8 30mm ；所述第一透水孔162和第二透水孔172的寬度約為30 50mm，長度約為水箱寬度的1/3 1/2 ； 第一透水孔162穿透于上水箱132，第二透水孔172穿透于下水箱131 ；在本實施方式中，可通過調整布水槽的形狀和尺寸等，達到改變冷卻水在工作面板寬度方向上的冷卻強度分布 (例如可將布水槽設為由中間向兩側形成逐漸變窄的形狀)。在本實施方式中，如圖1B、圖2B所示，所述水冷箱體12是由與工作面板11接觸的背板121、與背板121平行設置的外側板122、以及設置于背板121和外側板122四周的左、右側板123、1M及上、下側板125、1沈密封固定連接構成的，該水冷箱體12內部焊接有將水冷箱體12分割為多個獨立水箱13以及將各獨立水箱13分割為上箱體132和下箱體131的橫向筋板127 ；該水冷箱體12內部還焊接有縱向筋板128，縱向筋板1 上設有使同一水箱內部連通的通孔1281 (如圖8A、圖8B所示)。組裝時，將橫向筋板127與縱向筋板1 進行焊接構成筋板架，上、下側板與左、右側板進行焊接構成組合箱框，外側板122與各獨立水箱13的進、出水口的快速接頭進行焊接；然后，將筋板架、背板與組合箱框進行焊接，在左右側板、上下側板圍成的內腔與筋板外端面平齊焊一周密封法蘭1 構成組合箱， 密封法蘭1 及橫向筋板127立端面上均開設有安放密封墊的密封槽，使不同組的獨立水箱以及各獨立水箱的上下水箱間得到密封；最后，將外側板122與組合箱進行把合，外側板與密封法蘭、橫向筋板立端面間為緊密接觸式密封連接，采用緊固螺栓將其緊固。在本實施方式中，如圖2A所示，在所述工作面板11與背板121之間的背板一側設有圍繞各獨立水箱13的密封槽1213，密封槽1213內設有密封件1214。由此保證各獨立水箱13和與其對應的通水槽組111 一同構成獨立的水循環通路。所述密封件1214可由紫銅材料制成。所述工作面板11和背板121采用非淬火鋼材料制成。在本實施方式中，所述各箱式水冷板組件10的工作面板11與水冷箱體12是由多個螺栓固定連接的；如圖3、圖4A、圖4B所示，所述工作面板11面向背板121的一側面上且對應各獨立水箱13的高度由上至下設有多個間隔平行的圓底T型槽112(不同的獨立水箱對應的圓底T型槽互不相通)，如圖7A、圖7B所示，所述背板121上沿著每個圓底T型槽 112的中心線方向設有多個螺栓孔1211，所述螺栓孔1211為長軸垂直圓底T型槽中心線的橢圓孔；如圖2B所示，將所述螺栓頭卡設在圓底T型槽112內，螺桿穿過對應的橢圓形螺栓孔1211并由螺母緊固連接，螺母下方可設置密封墊圈。在本實施方式中，在所述螺栓孔 1211的外側還設有放置螺母的橢圓形凹槽1212。在本實施方式中，所述縱向設置的多個圓底T型槽112和多個U型槽應錯開設置，以免發生干涉；由于本實用新型中采用圓底T型槽 112和橢圓形螺栓孔1211，在工作面板11接觸高溫鋼水時工作面板高度方向可以沿圓底T 型槽自由膨脹延伸，寬度方向可以沿橢圓形螺栓孔的長軸方向自由膨脹延伸。進一步，在背板121上沿著圓底T型槽112的中心線方向設置的多列螺栓孔1211中，靠近背板中心對稱軸的兩列螺栓孔為普通圓形孔，具有定位作用；所述圓底T型槽112為槽底為圓弧角的T型槽，由此解決開槽的應力集中問題；由于水冷箱體12的外側板122是由緊固螺釘固定在各側板和筋板上的，外側板122可以很容易地拆卸，因此，便于維護、調整和更換背板上的螺栓、面板等。在本實施方式中，如圖9A、圖9B所示，所述構成組合式結晶器1的四個豎直設置的箱式水冷板組件10包括有呈前后平行設置的兩個寬邊組件101和呈左右平行設置的兩個窄邊組件102 ；當所述兩個寬邊組件101被緊密夾設在兩個窄邊組件102之間時(如圖9B 所示)，所鑄鋼坯的寬度不可調，通過調整兩個寬邊組件101的間距，可以實現鋼錠規格厚度方向的調整；當所述兩個窄邊組件被緊密夾設在兩個寬邊組件之間時(如圖9A所示)， 所鑄鋼坯的厚度不可調，通過調整兩個窄邊組件102的間距，可以實現鋼錠規格寬度方向的調整。由于高溫鋼液在注入組合式結晶器1組成的鑄型時，高溫鋼液與工作面板11先后接觸到的位置不同，工作面板會出現由下向上不均勻變形及膨脹，因此，在本實用新型中除了背板與螺栓緊固盡可能減少法向變形量，同時變形后的工作面板可以沿圓底T型槽向上自由伸展，寬度方向可以沿橢圓形螺栓孔長軸方向自由伸展；在兩垂直相鄰的兩個箱式水冷板組件10接觸面上，可以調整位置的水冷板組件10的工作面板比其側板端面短5 15mm(預留膨脹縫)，澆鑄前事先用可壓縮的耐火纖維材料6(如圖10所示)將縫隙塞好，并在外面涂上耐火涂料，當接觸鋼液的工作面板受熱膨脹時將壓擠耐火纖維材料，不致使整個鑄型產生不均勻膨脹及導致炮火漏鋼事故發生。在本實施方式中，所述工作面板11上與鋼液接觸的工作面根據使用的需要可以是平面結構(生產的錠坯為矩形錠)；如圖5、圖6所示，也可以是帶拱形的曲面結構(用于生產帶凸度的扁鋼錠)，曲面還可以是帶花邊(設有縱向花邊)的結構(用于生產帶凸度的多棱扁鋼錠)。在本實施方式中，如圖1A、圖2B、圖4B所示，各箱式水冷板組件10的工作面板11 頂部分別設有四分之一法蘭113，四個箱式水冷板組件10組成組合式結晶器1后其頂部由四個四分之一法蘭113形成一完整的連接冒口的法蘭；所述冒口 3底部設有一止口 31，該止口 31設于所述法蘭上；圍繞法蘭的外側且位于冒口 3與各箱式水冷板組件10之間填充有耐火材料7。當鑄型內澆入鋼液后，工作面板11受熱膨脹通過圓底T型槽112自由向上伸展，并與冒口法蘭一起托著冒口 3整體向上；所述冒口 3可為保溫絕熱冒口，也可為電加熱絕熱冒口等現有結構的冒口。在本實施方式中，如圖IA所示，所述組合式結晶器1底部設置的底板2可采用現有的傳統底板結構；也可為水冷底板結構。當采用水冷底板結構時，該水冷底板可采用與上述箱式水冷板組件10的結構相似的結構(具體結構不再贅述)；該水冷底板長度方向的中部設置為進水箱，進水箱外側設有出水箱，由此，可實現由錠坯底部中間位置逐步向外側的順序冷卻。在本實施方式中，如圖1A、圖1B、圖IlA和圖IlB所示，所述鋼結構框架4包括相對組合式結晶器1的各個箱式水冷板組件10外側間隔設置的立梁41，所述立梁41的上端固定支撐有圍繞所述組合式結晶器1的第一矩環形空心水梁42，所述立梁41的下端固定連接有圍繞所述組合式結晶器1的第二矩環形空心水梁43，第二矩環形空心水梁43下方可設置一支座44 ；所述第一矩環形空心水梁42上設有主進水管421，所述第二矩環形空心水梁 43上設有主回水管431 ；所述第一矩環形空心水梁42通過管路與各個獨立水箱13的下水箱131進水口 14導通，所述第二矩環形空心水梁43通過管路與各個獨立水箱13的上水箱 132出水口 15導通；所述各電液推桿5的一端固定連接在立梁41上，另一端鉸接于對應的箱式水冷板組件10的外側面。進一步，如圖IlA所示，每個箱式水冷板組件10外側間隔設置兩個立梁41，所述立梁41為空心管柱，其中一個立梁41的上端與所述第一矩環形空心水梁42導通構成供水管柱411 (如圖IlA所示，供水管柱411上端與第一矩環形空心水梁42之間設有透孔4111)， 另一個立梁41的下端與所述第二矩環形空心水梁43導通構成回水管柱412(如圖IlA所示，回水管柱412下端與第二矩環形空心水梁43之間設有透孔4121)；如圖IB所示，所述供水管柱411上設有與相對箱式水冷板組件10中各個獨立水箱13的下水箱131進水口 14 導通的多個第一管體4112 ；所述回水管柱412上設有與相對箱式水冷板組件10中各個獨立水箱13的上水箱132出水口 15導通的多個第二管體4122。所述第一管體4112和第二管體4122可為耐壓軟管。在本實施方式中，所述第一管體4112上設有電動蝶閥(圖中未示出)，以使進入各個獨立水箱13的下水箱131進水口 14的冷卻水的流量可進行自動調節和控制。第一矩環形空心水梁42與外部主供水系統相連，供水壓力4 ^g/cm2 ；第二矩環形空心水梁43與外部回水系統相連，可根據回水管柱412內的水位自動控制與回水管柱412連接的回水泵(圖中未示出)；回水泵將被加熱了的熱水與外部換熱系統換熱，將熱量回收利用或放散，將被冷卻了的涼水重新由供水回路注入冷卻供水系統。在本實施方式中，所述回水管柱412的上部設有蒸氣放散口 4123，可通過管路回收或放散蒸氣。在本實施方式的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置中，如果在冒口上安放中注管即可實現頂鑄生產，如果將下底板設置上澆鑄通道并與外中注管連接即可實現底鑄方式生產。由上所述，本實用新型的鑄造裝置，當鑄型內澆入鋼液后，通過調整各個箱式水冷板組件自下而上的冷卻箱系統的給水順序及給水強度，能夠實現強制順序冷卻、順序凝固， 能夠達到消除疏松、縮孔缺陷的目的。在本實施方式中，采用該錠坯組合箱式水冷鑄造裝置制造矩形錠坯的制造過程按模具的制作、組裝、澆鑄、控制、開箱的操作步驟而進行操作實施。具體操作步驟如下一、模具的制作(組合箱式水冷板組件的組裝流程如圖12所示)1.組合箱式水冷板組件各零部件按照規格圖紙設計要求進行加工、檢查；2.將工作面板與對應工作面板的四分之一法蘭進行焊接，橫向筋板與縱向筋板進行焊接構成筋板架，上下側板與左右側板進行焊接構成組合箱框，外側板與進水口和出水口的水管快速接頭進行焊接；3.將筋板架、背板與組合箱框進行焊接；4.將密封法蘭與組合箱框、筋板架焊接成組合箱；5.將外側板與組合箱進行把合；6.整體進行去除應力退火；7.對焊接體背板與工作面板接觸面進行整體加工(用平面磨磨平)；密封法蘭面包括筋板外斷面整體加工(用平面磨磨平)；8.加工出所有密封槽；9.將所需方頭螺栓安裝到工作面板的圓底T型槽內對應背板上橢圓形螺栓孔位置，安放背板與工作面板間的密封件；將工作面板與組合箱背板平面合到一起，將各方頭螺栓穿入橢圓形螺栓孔內；將螺栓用墊圈、螺母預緊；10.檢查工作面板底面與下端面板平齊、工作面板與左右側板中心對中后，上緊所述方頭螺栓螺母；11.安放密封法蘭墊，組裝外側板，把合上緊外側板緊固螺栓；12.分別對每一個水箱進行注水、打壓試驗合格后，將水放出即可具備使用。二、組合箱式水冷模具的組裝(以上注為例，如圖13A 圖17B所示)1.首先將矩環形框架安放到作業場地；2.在矩環形框架中心安放底板(可為水冷底板)，測量各邊距矩環形框架距離，找正放水平(如圖13A、圖1 所示)；3.在底板上分別安裝兩個寬邊箱式水冷板組件，安裝電液推桿與框架固定、與水冷板組件絞接，調整絲桿固定兩個寬邊箱式水冷板組件在底板上的位置(如圖14A、圖14B 所示)；4.在底板上兩個寬邊箱式水冷板組件的兩個端面，安放兩個窄邊箱式水冷板組件及對應電液推桿，調整電動絲桿給窄邊箱式水冷板組件預緊200 ^Ot力(如圖15A、圖 15B所示)；5.填充箱式水冷板角部膨脹縫；6.安放冒口(如圖1ΘΑ、圖1冊所示)；7.安裝中注管及澆鑄漏斗(如圖17A、圖17B所示)；8.連接水路用管件及軟管；9.打開總供水閥門，將外部水源引入矩環形框架水梁中，待澆鑄。三、矩形組合箱式錠坯的鑄造澆鑄(以頂注為例，如圖18 圖21所示)1.澆鑄前，首先檢查工裝模具、管路、閥門，是否組裝、連接完好，無水滲漏；2.打開所有回水閥門，保證回水回路暢通，打開水冷底板、錠身下方第一段獨立水箱的供水閥(如圖18所示)；3.啟動回水泵，使供、回水回路正常運行；4.按工藝要求澆鑄溫度(采用高溫慢注方法，過熱度35 45°C )澆鑄金屬液，使鋼液緩慢平穩鋪滿型腔底平面，在液面高度達到200mm以后，向型腔內加入液面保護渣；5.保持液面平穩、均勻上升至冒口箱下沿以上200mm(如圖19所示)；6.冒口加保溫覆蓋劑，間斷點澆金屬液點補冒口，保持冒口的補縮溫度、高度(如圖20所示)；7.吊出冒口澆鑄漏斗及中鑄管，補加冒口保溫覆蓋劑(如圖21所示)；四、啟動鑄型順序冷卻程序根據事先CAE仿真計算結果確定的順序冷卻工藝，按規定時間順序打開第二段(如圖20所示)、第三段(如圖21所示)冷卻系統，同時根據供水流量變化控制回水流量，致金屬液凝固推進到冒口 ；待鑄錠整體溫度達到工藝起模溫度后，關閉供水閥門，待回水管內冷卻水基本蒸發后，卸下管網軟管，準備脫模開箱；五、脫模開箱操作首先卸掉冒口，啟動電動絲桿電源，依次拆除兩端面箱式水冷板組件、兩側箱式水冷板組件，吊出鋼錠；六、檢查清整鑄型準備下一輪生產。本實用新型具有如下有益的技術效果1.由于本實用新型采用四個箱式水冷板組件組合構成組合式結晶器，可以實現寬度固定厚度可調或厚度固定寬度可調兩種方式，大大降低了不同規格鋼錠所需的模具制作周期及成本；2.由于每個箱式水冷板組件自下而上分布有多個獨立水箱，使順序供水、順序冷卻成為可能，使矩形鋼錠消除疏松、縮孔成為可能；3.本實用新型箱式水冷板組件全部采用狗基鋼材制成；使制造成本大大降低；4.工作面板和背板采用足夠厚度的低碳高韌性非淬火鋼，其耐工作溫度高完全可以在不通水冷卻的條件下工作，解決了銅板結晶器不能斷水的致命缺陷，同時使分時順序冷卻成為可能；5.工作面板垂直方向開設的圓底T型槽，解決了開槽應力集中問題，圓底T型槽可以使方頭螺栓在鑄型工作面受熱時在圓底T型槽內上下滑動；不僅避免了膨脹不一容易使螺栓切斷問題，同時降低了整體變形、提高鑄型安全性、提高了使用壽命；6.工作面板垂直方向的U型水槽，不僅可降低工作板厚度方向應力，同時提高了
12工作面板冷卻換熱面積，同一箱體內的圓底T型槽和U型水槽上下貫通，不同一箱體間不貫通，實現了同一塊工作面板高度上的冷卻是獨立進行；7.工作面板上方設置的與冒口相連接的四分之一冒口法蘭，實現了工作面板冷熱漲縮狀態下始終能保持與冒口的緊密連接；8.在背板與工作面板接觸面上設置密封槽和密封件，保證了背板與工作面板之間在可滑動狀態下的密閉；9.背板上開設的呈水平設置的橢圓形螺栓孔，保證了工作面板受熱后緊固螺栓能在寬度方向上進行滑移，中心軸兩側的兩列圓形螺栓孔同時起到定位作用；10.每個獨立水箱內的獨特的布水槽結構，實現了冷卻水在工作面板寬度方向上冷卻強度的分布控制，實現了鋼錠寬度方向的中心強冷，邊角弱冷的要求；11.橫向和縱向筋板的巧妙使用，不僅起到了提高剛度、強度作用，同時實現了水箱的分隔，使獨立供水得以實現；12.外側板采用螺栓緊固，便于維護、調整和更換背板上的螺栓、面板等，提高了系統的可維護保養特性；13.四個組合式水冷板組件圍成的邊角部位，工作面板與側板端間預留的膨脹縫， 避免了工作面板受熱膨脹時導致的變形、炮火漏鋼事故發生；14.電液推桿壓緊系統具有結構簡單、無需液壓管路、投資省、操作控制便捷等優點。15.組合式結構與電液推桿的使用，使熱開箱變得更加方便；16.采用矩環形空心水梁和空心立梁的鋼結構框架與水冷供、回水系統的有機融合，在不降低鋼結構強度的基礎上，既提高了鋼結構整體重量，提高了自身穩定性，同時大大降低了管路數量和結構復雜程度，使操作變得更加便捷；17.箱式水冷板組件在保證水冷板剛度、強度的前提下，使鋼板使用量大大降低， 同時水冷箱內的水還可以增加箱體自重，防止鑄型過輕造成抬箱炮火事故發生；18.環形水梁采取的上供水、下回水結構，使供水更加順暢，回水有利于水、汽分離，熱水可由回水泵抽走，高溫蒸汽從上方冒出或回收，避免了回水向未供水的冷卻箱內倒灌；19.通過該裝置，當鑄型內澆入鋼液后，通過調整自下而上的冷卻箱系統的給水順序以及給水強度，能夠達到強制順序冷卻、順序凝固的效果，能夠實現消除疏松、縮孔缺陷的目的。綜上所述，本實用新型的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其各箱式水冷板組件全部采用狗基鋼材制成，可大大降低鑄造裝置的制作成本，提高了工作面板的耐熱溫度，鑄造裝置可以在不通水冷卻的條件下工作，克服了現有技術中銅板結晶器不能斷水的致命缺陷；其每個箱式水冷板組件自下而上分布有多個獨立水箱，使順序供水、順序冷卻成為可能，并使矩形鋼錠消除疏松、縮孔成為可能；本實用新型中箱式水冷板組件的使用，能夠在保證水冷板剛度、結構強度的前提下，大大降低鋼板使用量，同時水冷箱體內的水還可以增加組合式結晶器的自重，防止鑄型過輕造成抬箱炮火事故發生；再者，采用電液推桿控制各箱式水冷板組件，具有投資小、結構簡單、無需液壓管路、操作和控制便捷等優點，使熱開箱變得更加方便；本實用新型的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置使提高鑄錠質量、提高鑄錠金屬利用率成為可能。 以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于該鑄造裝置包括由四個豎直設置的箱式水冷板組件構成的組合式結晶器，該組合式結晶器底部設有底板，組合式結晶器頂部設有冒口 ；所述組合式結晶器外側環設有支撐組合式結晶器并向四個箱式水冷板組件供水的鋼結構框架，所述鋼結構框架與對應的箱式水冷板組件之間分別連接設有多個電液推桿；所述箱式水冷板組件是由狗基鋼材制成的，所述各箱式水冷板組件由與鋼液接觸的工作面板和位于工作面板外側且與工作面板呈緊密接觸式連接的水冷箱體構成，所述水冷箱體由上至下分隔成兩個以上緊鄰設置的獨立水箱，各獨立水箱分別由下水箱和位于下水箱上側的上水箱構成；下水箱設有進水口，上水箱設有出水口 ；在工作面板上與所述水冷箱體接觸的側面設有與獨立水箱對應設置的兩組以上的通水槽組；各通水槽組是由沿工作面板縱向平行凹設的多條槽體構成的；各獨立水箱的上水箱朝向工作面板的一側設有與對應通水槽組的槽體上端導通的熱水集合結構，該熱水集合結構導通于上水箱；各獨立水箱的下水箱朝向工作面板的一側設有與對應通水槽組的槽體下端導通的冷水分配結構，該冷水分配結構導通于下水箱。
2.如權利要求1所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述熱水集合結構包括上水箱朝向工作面板的一側設置的與對應通水槽組的多條槽體的上端導通的橫向集水槽，在該橫向集水槽中部設有導通于上水箱的第一透水孔；所述冷水分配結構包括下水箱朝向工作面板的一側設置的與對應通水槽組的多條槽體的下端導通的橫向布水槽，在該橫向布水槽中部設有導通于下水箱的第二透水孔。
3.如權利要求1所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述水冷箱體是由與工作面板接觸的背板、與背板平行設置的外側板、以及設置于背板和外側板四周的左、右側板及上、下側板密封固定連接構成的，該水冷箱體內部焊接有將水冷箱體分割為多個獨立水箱以及將各獨立水箱分割為上箱體和下箱體的橫向筋板；該水冷箱體內部還焊接有縱向筋板，縱向筋板上設有使同一水箱內部連通的通孔。
4.如權利要求3所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述各箱式水冷板組件的工作面板與水冷箱體由多個螺栓固定連接；所述工作面板面向背板的一側面上且對應各獨立水箱的高度由上至下設有多個間隔平行的圓底T型槽，所述背板上沿著每個圓底 T型槽的中心線方向設有多個螺栓孔，所述螺栓孔為長軸垂直圓底T型槽中心線的橢圓孔； 所述螺栓頭卡設在圓底T型槽內，螺桿穿過對應的橢圓形螺栓孔并由螺母緊固連接。
5.如權利要求4所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于在所述螺栓孔的外側還設有放置螺母的橢圓形凹槽。
6.如權利要求1所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述構成組合式結晶器的四個豎直設置的箱式水冷板組件包括有呈前后平行設置的兩個寬邊組件和呈左右平行設置的兩個窄邊組件。
7.如權利要求6所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述兩個寬邊組件被緊密夾設在兩個窄邊組件之間。
8.如權利要求6所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述兩個窄邊組件被緊密夾設在兩個寬邊組件之間。
9.如權利要求3所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于在所述工作面板與背板之間的背板一側設有圍繞各獨立水箱的密封槽，密封槽內設有密封件。
10.如權利要求3所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述工作面板和背板采用非淬火鋼。
11.如權利要求1所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述工作面板上與鋼液接觸的工作面為平面或曲面形狀。
12.如權利要求11所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于曲面工作面的表面設有縱向花邊結構。
13.如權利要求1所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于各箱式水冷板組件的工作面板頂部分別設有四分之一法蘭，四個箱式水冷板組件組成組合式結晶器后其頂部形成一連接冒口的法蘭；所述冒口底部設有一止口，該止口設于所述法蘭上。
14.如權利要求13所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述冒口為保溫絕熱冒口或電加熱絕熱冒口。
15.如權利要求1所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述組合式結晶器底部設置的底板為水冷底板，該水冷底板長度方向的中部為進水箱，進水箱外側設有出水箱。
16.如權利要求1所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述鋼結構框架包括相對組合式結晶器的各個箱式水冷板組件外側間隔設置的立梁，所述立梁的上端固定支撐有圍繞所述組合式結晶器的第一矩環形空心水梁，所述立梁的下端固定連接有圍繞所述組合式結晶器的第二矩環形空心水梁；所述第一矩環形空心水梁上設有主進水管，所述第二矩環形空心水梁上設有主回水管；所述第一矩環形空心水梁通過管路與各個獨立水箱的下水箱進水口導通，所述第二矩環形空心水梁通過管路與各個獨立水箱的上水箱出水口導通；所述電液推桿一端固定連接在立梁上，另一端鉸接于對應的箱式水冷板組件的外側面。
17.如權利要求16所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于每個箱式水冷板組件外側對應間隔設置兩個立梁，所述立梁為空心管柱，其中一個立梁的上端與所述第一矩環形空心水梁導通構成供水管柱，另一個立梁的下端與所述第二矩環形空心水梁導通構成回水管柱；所述供水管柱上設有與相對箱式水冷板組件中各個獨立水箱的下水箱進水口導通的多個第一管體；所述回水管柱上設有與相對箱式水冷板組件中各個獨立水箱的上水箱出水口導通的多個第二管體。
18.如權利要求17所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述第一管體上設有電動蝶閥。
19.如權利要求17所述的錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，其特征在于所述回水管柱的上部設有蒸氣放散口。
專利摘要本實用新型為一種錠坯組合箱式水冷鑄造裝置，鑄造裝置由箱式水冷板組件構成組合式結晶器，組合式結晶器底部設有底板，頂部設有冒口；組合式結晶器外側環設有支撐組合式結晶器并向箱式水冷板組件供水的鋼結構框架，鋼結構框架與對應的箱式水冷板組件之間分別連接有電液推桿；該鑄造裝置是利用傳統模鑄鑄型材料具有承受工作溫度高、自身具有一定固有冷卻能力的特點，將組合式組合式結晶器工作板采用足夠厚度的Fe基鋼質材料制成，再借助輔助水冷結構實現對鑄型冷卻強度的可調整特性，高度方向改整體結晶器為分段獨立供水冷卻的結構，實現了各獨立段水冷強度的調整，實現鑄型高度方向上的順序冷卻以及順序凝固，達到消除疏松、縮孔提高錠坯質量目的。
文檔編號B22D7/08GK201997677SQ20112008120
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者劉艷, 周守航, 張西鵬, 曹建寧, 李耀軍, 黃衍林 申請人:中冶京誠工程技術有限公司