專利名稱：連鑄用結晶器的非振動式脫模方法及結晶器的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種連鑄用結晶器的脫模方法及一種結晶器，尤其是一種有別于公知的需對結晶器整體進行多次上下振動的脫模方式的非振動式脫模方法及能夠實現該方法的結晶器。
背景技術：
連鑄是現代冶煉生產過程中的重要生產方法，采用連鑄方法能大大提高冶煉生產效率，降低工人的勞動強度，同時降低生產成本。而在現代的連鑄生產過程中，結晶器被稱為是連鑄機的心臟，它的功能是將連續不斷地注入其腔內的高溫鋼液通過冷卻壁強制冷卻，導出其熱量，使鋼液在結晶器內凝固成所需的斷面形狀和一定厚度的坯殼，將芯部仍為液態的鑄坯不斷的從結晶器的下部被拉出，進入二冷區。目前，為了防止鑄坯在凝固過程中與結晶器內壁發生粘結，使形成坯殼的鑄坯能被順利拉出結晶器，公知的脫模方法為采用結晶器整體振動方式，即:鋼水注入結晶器，通過結晶器的多次上下振動使結晶器壁和初生坯殼脫離接觸，然后將帶液芯的坯殼送出結晶器，在二冷區繼續凝固成最終產品一鑄坯。這種振動的生產方式會在鑄坯表面形成裂紋、深振痕、夾渣、凹坑和重皮；由于結晶器振動脫模動作頻繁，坯殼與結晶器壁接觸時間短，大部分時間鑄坯是通過氣隙與結晶器進行熱交換，因此其冷卻速度慢，且造成鑄坯內部成分偏析大；出結晶器的帶液芯的脆弱鑄坯還要經受彎曲一矯直的過程，易產生內部裂紋。另外，傳統的結晶器無法生產出空心的鑄坯，還要用實心鑄坯采用穿孔法制備空心管坯，這種工藝限制了管坯長度且某些特殊的鋼種還無法實行。有鑒于上述公知技術存在的缺陷，本發明人根據多年從事本領域和相關領域的生產設計經驗，研制出本發明的非振動式脫模方法及實現該方法的結晶器，可生產空心鑄坯和實心鑄坯，以克服上述問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種連鑄用結晶器的非振動式脫模方法，以及能夠實現該方法的結晶器，相比公知的脫模方法和結晶器，其冷卻效果好，鑄坯表面及內部質量高，可生產空心鑄坯和實心鑄坯。為此，本發明提出一種非振動式脫模的結晶器，其具有一外結晶器，所述外結晶器由多塊相鄰設置的外結晶器塊體組成，每塊外結晶器塊體的橫截面呈梯形楔塊狀，各所述外結晶器塊體緊密排列，形成澆鑄腔，每塊所述外結晶器塊體均能沿徑向向外橫移，且各所述外結晶器塊體內均設有冷卻水通道。如上所述的非振動式脫模的結晶器，其中，所述外結晶器內設有一內結晶器，該外結晶器和內結晶器之間形成澆鑄腔，澆鑄空心鑄坯；所述內結晶器由多個內結晶器塊體構成，每塊內結晶器塊體的橫截面均呈梯形楔塊狀；且各所述內結晶器塊體內設有冷卻水通道。
如上所述的非振動式脫模的結晶器，其中，各所述內結晶器塊體之間為間隙配合，每塊所述內結晶器塊體均能沿徑向向內橫移；且各所述內結晶器塊體內均設有冷卻水通道。如上所述的非振動式脫模的結晶器，其中，所述外結晶器塊體、內結晶器塊體能同步或獨立地沿徑向橫移。本發明還提供一種連鑄用結晶器的非振動脫模方法，利用如上所述的非振動式脫模的結晶器，向各所述外結晶器塊體內通入冷卻水，當進入所述外結晶器內的鋼水表面冷卻形成初生還殼時，所述外結晶器塊體向遠離所述初生還殼的方向移動，實現脫模。如上所述的連鑄用結晶器的非振動脫模方法，其中，每塊所述外結晶器塊體的橫截面呈梯形楔塊，各所述外結晶器塊體緊密排列，并能同步或獨立地沿徑向向外移動。如上所述的連鑄用結晶器的非振動脫模方法，其中，所述外結晶器內設置一內結晶器，能夠澆鑄空心鑄坯，該外結晶器和內結晶器之間形成澆鑄腔；所述內結晶器由多塊內結晶器塊體構成，每塊外結晶器塊體或內結晶器塊體的橫截面均呈梯形楔塊狀；各所述外結晶器塊體緊密排列形成所述外結晶器，并能同步或獨立地沿徑向向外移動。如上所述的連鑄用結晶器的非振動脫模方法，其中，各所述內結晶器塊體之間為間隙配合，并能獨立地沿徑向向內移動，當移動至消除兩相鄰內結晶器塊體之間的間隙時，所述內結晶器的內壁與所述初生坯殼脫離。本發明的非振動式脫模的結晶器及脫模方法的特點和優點是:構成本發明結晶器的內結晶器塊體和外結晶器塊體能獨立移動，與公知技術相比本發明的脫模力小，脫模較容易；克服了公知技術需多次振動脫模造成大部分時間帶液芯的鑄坯實際上是通過氣隙與結晶器進行熱交換，熱交換效率較低的缺陷。由于本發明的非振動式脫模方法及裝置中，帶液芯的鑄坯在內、外結晶器橫向移動之前(脫模之前)始終是與結晶器接觸，因此熱交換效率較高，其凝固速度快，成形的鑄坯內部的成分偏析小，晶粒細密；采用本發明的非振動式脫模方式能明顯的改善管坯的表面和內部質量，避免了裂紋和夾渣等的缺陷。


以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中，圖1是本發明的用于非振動式脫模方法的結晶器的一個實施例結構示意圖(生產實心鑄坯)；圖2是本發明的用于非振動式脫模方法的結晶器的另一個實施例結構示意圖(生產空心鑄坯)；圖3是構成內、外結晶器的內結晶器塊體、外結晶器塊體的外形示意圖；圖4是本發明的內結晶器一個實施例的局部放大示意圖；圖5是本發明的內結晶器中一個實施例的局部放大示意圖；圖6是內外結晶器楔塊的多種驅動方式的其中一種——液壓驅動示意圖；附圖標號說明:1、外結晶器10、外結晶器塊體2、內結晶器20、內結晶器塊體201、第一移動塊體202、第二移動塊體2011、搭接部2021、承接部3、空心鑄坯4、實心鑄坯
具體實施例方式本發明提出一種非振動式脫模的結晶器，其具有一外結晶器，所述外結晶器由多塊相鄰設置的外結晶器塊體組成，每塊外結晶器塊體的橫截面呈梯形楔塊狀，各所述外結晶器塊體緊密排列形成澆鑄腔，澆鑄實心鑄坯。每塊所述外結晶器塊體均能沿徑向向外橫移，且各所述外結晶器塊體內均設有冷卻水通道。此外，在外結晶器內可以設置一內結晶器，該外結晶器和內結晶器之間形成澆鑄腔，澆鑄空心鑄坯；所述內結晶器由多個內結晶器塊體構成，每塊內結晶器塊體的橫截面均呈梯形楔塊狀；各所述內結晶器塊體之間為間隙配合，間隙的大小以能允許內結晶器塊體與鑄坯脫離接觸為準，每塊內結晶器塊體均能沿徑向向內橫移，且各所述內結晶器塊體內均設有冷卻水通道。本發明還提出一種連鑄用結晶器的非振動脫模方法，利用如上所述的非振動式脫模的結晶器，向各所述外結晶器塊體內通入冷卻水，當進入所述外結晶器內的鋼水表面冷卻形成初生還殼時，所述外結晶器塊體向遠離所述初生還殼的方向移動，實現脫模。所述外結晶器內形成澆鑄腔，能澆鑄實心鑄坯；每塊橫截面呈梯形楔塊狀的外結晶器塊體之間緊密排列，并能獨立地沿徑向向外移動。進一步地，所述外結晶器內設置有一內結晶器，能夠澆鑄空心鑄坯，該外結晶器和內結晶器之間形成澆鑄腔；所述內結晶器由多塊內結晶器塊體構成，每塊外結晶器塊體或內結晶器塊體的橫截面均呈梯形楔塊狀；各所述外結晶器塊體緊密排列形成所述外結晶器，并能沿徑向向外移動；各所述內結晶器塊體之間為間隙配合，并能獨立地沿徑向向內移動，當移動至消除兩相鄰內結晶器塊體之間的間隙時，所述內結晶器的內壁與所述初生坯殼(鑄坯)脫離。本發明的非振動式脫模方法及能實現該方法的結晶器由于不論是外結晶器還是內結晶器均由多塊橫截面呈梯形楔塊形狀的結晶器塊體構成，每個外結晶器塊體、內結晶器塊體都能夠同時或獨立地沿徑向橫移，使結晶器與形成的鑄坯(初生坯殼)分離，從而本發明的方法與結構和公知技術相比減小了結晶器內形成的初生坯殼與結晶器的脫模力，明顯改善了鑄坯表面和內部的質量，能夠有效避免鑄坯的裂紋和夾渣等缺陷。為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下結合附圖及較佳實施例，對本發明的連鑄用結晶器的非振動式脫模方法及實現該方法的結晶器的具體實施方式
、結構、特征及功效，詳細說明如后。另外，通過具體實施方式
的說明，當可對本發明為達成預定目的所采取的技術手段及功效得以更加深入具體的了解，然而所附圖僅是提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。如圖1、3所示，本發明提出的非振動式脫模的結晶器具有一外結晶器1，該外結晶器I由多塊相鄰設置的外結晶器塊體10組成，每塊外結晶器塊體10的橫截面呈梯形楔塊狀，各外結晶器塊體10緊密排列形成一柱狀外結晶器整體，其內形成澆鑄腔，可用于澆鑄實心鑄坯4。且每塊外結晶器塊體10都能沿徑向向外橫移，此外，每塊外結晶器塊體10內都設有冷卻水通道(圖中未示出)。請配合參見圖2，在另一個具體實施例中，在外結晶器I內設有一內結晶器2，該外結晶器I和內結晶器2之間形成澆鑄腔，可用于澆鑄空心鑄坯3 ;所述內結晶器2由多個內結晶器塊體20構成，每塊內結晶器塊體20的橫截面均呈梯形楔塊狀；且各所述內結晶器塊體20內設有冷卻水通道。如圖4所示，在一個可行的技術方案中，各所述內結晶器塊體20之間為間隙配合，間隙的大小以能允許內結晶器塊體20與鑄坯脫離接觸為準，每塊內結晶器塊體20能同步或獨立沿徑向向內移動。如圖5所示，在另一個可行的技術方案中，為了防止在澆注過程中的鋼水泄漏，所述內結晶器塊體20由第一移動塊體201和第二移動塊體202相隔設置，且朝向澆鑄腔一側的第一移動塊體201前端搭接于第二移動塊體202的前端，以阻止鋼水的泄漏。例如，第一移動塊體201的前端可以形成為向兩側凸出的搭接部2011，第二移動塊體202的前端可以形成為與所述搭接部2011相配合的承接部2021。如圖5所示的一個具體實施例中，該搭接部2011的配合面形成為向兩側外部傾斜的斜面，而承接部2021的兩側形成為向內斜的斜面，所述初生坯形成后，所述第二移動塊體202先于所述第一移動塊體201向遠離所述初生還殼的方向移動，第二移動塊體202與鑄還脫離后,第一移動塊體201再向遠離初生還殼方向移動，完成脫模步驟。本發明的連鑄用結晶器的非振動脫模方法是，利用如上所述的非振動式脫模的結晶器，向各所述結晶器塊體內通入冷卻水，當進入所述結晶器內的鋼水表面冷卻形成初生還殼時，所述結晶器塊體向遠離所述初生還殼的方向移動，實現脫模。當生產實心鑄坯時，所述外結晶器I內形成澆鑄腔，能形成實心鑄坯；每塊橫截面呈梯形楔塊的外結晶器塊體10緊密排列，并能沿徑向向遠離初生坯殼的外部橫移，實現脫模。本發明在澆鑄空心鑄坯時，在所述外結晶器I內設有一內結晶器2，該外結晶器I和內結晶器2之間形成澆鑄腔。外結晶器I和內結晶器2均由多塊外結晶器塊體10或內結晶器塊體20構成，每塊外結晶器塊體10或內結晶器塊體20的橫截面均呈梯形楔塊狀。其中，各內結晶器塊體20之間具有微小的間隙H，形成間隙配合，每塊內結晶器20能同步或獨立地沿徑向向內移動，當移動至消除兩相鄰內結晶器塊體20之間的間隙時，所述內結晶器2的內壁與初生坯殼脫離。本發明中，內結晶器塊體20之間的間隙H的大小數值不加以限定，以內結晶器塊體20向向移動后，內結晶器2的內壁能與鑄坯脫離接觸為準。為了防止在澆注過程中的鋼水泄漏，澆鑄前盡量降低鋼水過熱度，增加相鄰兩塊所述結晶器塊體的冷卻強度，縮短鋼水表面形成初生坯殼的時間。由于相鄰的兩內結晶器塊體20之間存在微小間隙，為防止鋼水侵入到相鄰的兩內結晶器塊體20之間的間隙H中去，采用的方法之一請參見圖4，其原理是澆鑄前盡量降低鋼水的過熱度，增加相鄰兩塊內結晶器塊體20的冷卻強度，縮短鋼水表面形成初生坯殼的時間。這樣鋼水一接觸內結晶器塊體20就能夠立即凝固成初生坯殼，該初生坯殼能阻止鋼液繼續侵入到兩相鄰的內結晶器塊體20之間的間隙H中去。在另一個可行的方案中，請參見圖5，內結晶器塊體還可以采用端頭搭接在一起的方法以防止鋼水的泄漏，脫模時第二移動塊體202先向內移動與空心鑄坯3脫離接觸，然后第一移動塊體201再向內移動與空心鑄坯3脫離接觸。阻止鋼水侵入到兩相鄰的內結晶器塊體之間的間隙H中還有很多方法，此處就不一一贅述了。此外，驅動內、外結晶器塊體20、10移動的方式有很多種，例如平行四聯桿機構驅動，凸輪滑塊機構驅動等，圖6中表示了一種采用液壓方式驅動結晶器塊體塊移動的結構示意圖，其中C為內結晶器塊體20驅動液壓單元，D為外結晶器塊體10驅動液壓單元。
本發明的工作原理是:本發明提出的非振動式脫模的結晶器，主要用于連鑄生產中生產空心鑄坯或實心鑄坯。以澆鑄空心鑄坯為例，當鋼水注入外結晶器I和內結晶器2組成的空腔內冷卻凝固成空心鑄坯3，然后將組成外結晶器I的各個獨立的外結晶器塊體10沿徑向F向外移動，使外結晶器I與空心鑄坯3脫離接觸，將組成內結晶器2的各個獨立的內結晶器塊體20沿徑向M向內移動，使內結晶器2與空心鑄坯3脫離接觸，即，進入所述結晶器內的鋼水表面冷卻形成初生坯殼時，所述組成結晶器的塊體向遠離所述初生坯殼的方向移動，實現脫模。然后將鑄坯拉出本發明的非振動式脫模的結晶器。本發明的特點是結晶器以非振動的方式與鑄坯脫離，脫模容易，鑄坯與結晶器壁接觸時間長，冷卻效果好，鑄坯表面及內部質量高；特別是本結晶器可澆鑄中空管坯，具有很強的實用性。以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應屬于本發明保護的范圍。而且需要說明的是，本發明的各組成部分并不僅限于上述整體應用，本發明的說明書中描述的各技術特征可以根據實際需要選擇一項單獨采用或選擇多項組合起來使用，因此，本發明理所當然地涵蓋了與本案發明點有關的其它組合及具體應用。
權利要求
1.一種非振動式脫模的結晶器，其特征在于，所述非振動式脫模的結晶器具有一外結晶器，所述外結晶器由多塊相鄰設置的外結晶器塊體組成，每塊外結晶器塊體的橫截面呈梯形楔塊狀，各所述外結晶器塊體緊密排列，形成澆鑄腔，每塊所述外結晶器塊體均能沿徑向向外橫移，且各所述外結晶器塊體內均設有冷卻水通道。
2.按權利要求1所述的非振動式脫模的結晶器，其特征在于，所述外結晶器內設有一內結晶器，該外結晶器和內結晶器之間形成澆鑄腔，澆鑄空心鑄坯；所述內結晶器由多個內結晶器塊體構成，每塊內結晶器塊體的橫截面均呈梯形楔塊狀；且各所述內結晶器塊體內設有冷卻水通道。
3.按權利要求2所述的非振動式脫模的結晶器，其特征在于，各所述內結晶器塊體之間為間隙配合，每塊所述內結晶器塊體均能沿徑向向內橫移；且各所述內結晶器塊體內均設有冷卻水通道。
4.按權利要求3所述的非振動式脫模的結晶器，其特征在于，所述外結晶器塊體、內結晶器塊體能同步或獨立地沿徑向橫移。
5.一種連鑄用結晶器的非振動脫模方法，利用如權利要求1所述的非振動式脫模的結晶器，向各所述外結晶器塊體內通入冷卻水，當進入所述外結晶器內的鋼水表面冷卻形成初生還殼時，所述外結晶器塊體向遠離所述初生還殼的方向移動，實現脫模。
6.按權利要求5所述的連鑄用結晶器的非振動脫模方法，其特征在于，每塊所述外結晶器塊體的橫截面呈梯形楔塊，各所述外結晶器塊體緊密排列，并能同步或獨立地沿徑向向外移動。
7.按權利要求5所述的連鑄用結晶器的非振動脫模方法，其特征在于，所述外結晶器內設置一內結晶器，能夠澆鑄空心鑄坯，該外結晶器和內結晶器之間形成澆鑄腔；所述內結晶器由多塊內結晶器塊體構成，每塊外結晶器塊體或內結晶器塊體的橫截面均呈梯形楔塊狀；各所述外結晶器塊體緊密排列形成所述外結晶器，并能同步或獨立地沿徑向向外移動。
8.按權利要求7所述的連鑄用結晶器的非振動脫模方法，其特征在于，各所述內結晶器塊體之間為間隙配合，并能獨立地沿徑向向內移動，當移動至消除兩相鄰內結晶器塊體之間的間隙時，所述內結晶器的內壁與所述初生坯殼脫離。
全文摘要
本發明涉及到一種非振動式脫模的結晶器及非振動式脫模方法，其中，所述非振動式脫模的結晶器具有一外結晶器，所述外結晶器由多塊相鄰設置的外結晶器塊體組成，每塊外結晶器塊體的橫截面呈梯形楔塊狀，各所述外結晶器塊體緊密排列，并能沿徑向橫移，且各所述外結晶器塊體內設有冷卻水通道。本發明的外結晶器塊體可獨立地沿徑向移動，其內部通水冷卻。與公知技術相比本發明的脫模力小，脫模較容易；由于結晶器中的鋼水與結晶器壁接觸時間長，因此其凝固速度快，成形的鑄坯內部的成分偏析小，晶粒細密；采用的非振動的脫模方式明顯改善管坯的表面和內部質量，避免了裂紋和夾渣等的缺陷。
文檔編號B22D11/055GK103084551SQ20131003028
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者佟立軍, 王德寬 申請人:中冶京誠工程技術有限公司