大断面连铸坯的铸造装置及其铸造方法制造方法及图纸

一种大断面连铸坯的铸造装置及其铸造方法，装置包括特殊的内结晶器，外结晶器，上盖机构，基座机构和引锭器。基座机构与上盖机构的内部相互连通，二者上下固定；外结晶器固定在基座机构的下方；内结晶器固定连接在所述上盖机构上，且内结晶器的下方穿设于上盖机构和基座机构的内部，使所述特殊的内结晶器的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器同心环绕设置，内结晶器和外结晶器之间填充有金属液；在开浇初期，引锭器设置在所述外结晶器下方的腔体底部，金属液经过内、外结晶器的冷却形成凝固的铸坯，铸坯位于引锭器上，通过更换不同形式的内结晶器可以实现同台设备上既可生产超大断面实心铸坯，又能生产超大断面厚壁管坯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种。
技术介绍
随着石油、化工、风电、核电等行业的发展，大直径管状坯料、筒状坯料、环状坯料以及大断面高质量实心锭坯料需求不断增加，传统铸锭锻造冲孔、扩孔技术无法满足质量、效率、成本的需求，随着铸件断面直径的加大，中心疏松、缩孔、偏析恶化，出品率低(50-65% )、生产效率低下等严重制约着该行业的发展。 而连续铸造技术，由于受到大断面传热的影响，铸坯内部质量与生产效率也随断面直径的加大显著降低，即使液芯轻压下技术随着直径的进一步增大，圆形坯表层变形向中心的传递变得越来越弱，以致直径IOOOmm以上的实心连铸坯成了连续铸造难于逾越的禁区。大断面铸坯的连续铸管技术也是如此，传统成熟技术的连续铸管多采用水平铸造方法，中心铸孔采用具有较小拔模斜度的实心石墨棒，通常铸管直径不超过Φ500_，同时壁厚也较薄不超过100mm。随着直径的加大，凝固过程杂质、析出性气体、偏析等缺陷向上部积聚，质量会严重恶化，因此限制了水平铸造的可能性。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种，其可适合大规格的实心铸坯、空心管坯的制造。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现—种大断面连铸坯的铸造装置，其包括特殊的内结晶器，外结晶器，上盖机构，基座机构和引锭器；基座机构与上盖机构的内部相互连通，上盖机构和基座机构上下固定连接；外结晶器固定连接在所述基座机构的下方；特殊的内结晶器固定连接在所述上盖机构上，且特殊的内结晶器的下方穿设于所述上盖机构和基座机构的内部，使所述特殊的内结晶器的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器同心环绕设置，所述内结晶器和外结晶器之间填充有金属液；在开浇初期，所述引锭器设置在所述外结晶器下方的腔体底部，所述金属液经过内、外结晶器的冷却形成凝固的铸坯，所述铸坯位于引锭器上。一种大断面连铸坯的铸造方法，其包括步骤A、提供特殊的内结晶器、外结晶器、上盖机构和基座机构；基座机构与上盖机构的内部相互连通，上盖机构和基座机构上下固定连接；外结晶器固定连接在所述基座机构的下方；特殊的内结晶器固定连接在所述上盖机构上，且特殊的内结晶器的下方穿设于所述上盖机构和基座机构的内部，使所述特殊的内结晶器的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器同心环绕设置；B、提供引锭器和升降推杆，升降推杆连接在引锭器的底部，并带动引锭器上下移动，将所述引锭器设置在所述外结晶器下方的腔体底部；C、将金属液引入上盖机构内，进而使金属液填充在所述特殊的内结晶器和外结晶器之间，金属液经过特殊的内结晶器和外结晶器的冷却形成坯壳，同时升降推杆带动引锭器上下运动，使得坯壳与外结晶器之间上下相对运动，起到坯壳的外表面与外结晶器脱壳的作用；D、随着坯壳的逐渐增厚，形成凝固的铸坯。本专利技术实施例的特点和优点是其采用特殊的内结晶器与外结晶器相结合，对铸坯进行双向冷却，使铸坯冷却和凝固可适应的有效断面和壁厚大大增加，从而可适合大规格的实心铸坯和空心管坯的制造，此外，本专利技术实施例还可实现连续和半连续铸造。附图说明 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置第一种实施例的结构断面示意图，其可用于铸造实心铸坯；图2是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置第二种实施例的结构断面示意图，其可用于铸造空心大断面铸坯的；图3是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置第二种实施例，即空心大断面铸坯的连铸机部件的装配过程示意图；图4是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置第二种实施例的局部放大示意图一；图5是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置第二种实施例的局部放大示意图二 ；图6是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置的特殊的内结晶器的第一种实施例，即实心圆还用特殊的内结晶器的结构不意图；图7是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置的特殊的内结晶器的第二种实施例，即空心大断面铸坯的用特殊的内结晶器的结构示意图；图8是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置的特殊的内结晶器的第二种实施例，即空心大断面铸坯的用特殊的内结晶器的各部件的装配过程示意图；图9是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置的上盖机构的仰视示意图；图10是沿着图9的A-O-A线首I]面不意图；图11是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置的基座机构的仰视示意图；图12是沿着图11的B-0-01-B线剖面示意图；图13是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置的超大断面连铸芯部缩松压合过程示意图；图14是本专利技术实施例的大断面连铸坯的铸造装置的超大断面空心大断面铸坯的连铸缺陷仿真预测结果示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本文中的“大断面铸坯”包括了实心的圆坯和空心的管坯。本专利技术的特殊的内结晶器I的特殊性在于，在同一台机器上，通过更换内结晶器类型，便既可用来铸造实心的圆坯，也可用来铸造空心的管坯。实施方式一 如图I至图5和如图9至图12所示，本专利技术实施例提出的大断面连铸坯的铸造装置，其包括特殊的内结晶器I、外结晶器2、上盖机构5、基座机构6和引锭器10。所述上盖机构5和基座机构6的内部相互连通，上盖机构5和基座机构6上下固定连接，并构成了环形金属液熔池3。所述外结晶器2固定连接在所述基座机构6的下方；所述特殊的内结晶器I固定连接在所述上盖机构5上，且特殊的内结晶器I的下方穿设于所述上盖机构5和基座机构6的内部，使所述特殊的内结晶器I的下部位于所述外结晶器2的内侧，并被所述外结晶器2同心环绕设置，所述特殊的内结晶器I和外结晶器2之间填充有金属液。在开浇初期，所述引锭器10设置在所述外结晶器2下方的腔体底部，所述金属液经过内、外结晶器1、2的冷却形成凝固的铸坯4，所述铸坯4位于引锭器10上。本实施例中，特殊的内结晶器I的下部设置在外结晶器2的内侧中心处，特殊的内结晶器I和外结晶器2之间填充有金属液，即，金属液在特殊的内结晶器I和外结晶器2之间被两个结晶器实施双向冷却，在冷却之后以凝固的铸坯4从两结晶器的下方被拉出。进一步而言，本实施例采用特殊的内结晶器I与外结晶器2相结合，对铸坯4进行双向冷却，使铸坯4冷却和凝固可适应的有效厚度大大增加,从而可适合更大规格的铸坯的制造。本实施例中，上述特殊的内结晶器I和外结晶器2通过上盖机构5和基座机构6而固定连接在一起，以此使内、外结晶器固定、同心设置，如此使得各部件的更换变得更加容易方便。此外，本实施例通过更换不同形式的内结晶器I可以实现同台设备上既可生产超大断面实心铸坯，又能生产超大断面厚壁管坯。根据本专利技术的一个实施方式，所述引锭器10为断面为实心圆状的圆柱形引锭器10a，所述特殊的内结晶器I为倒置的火箭头状结构，其与所述上盖机构5、基座机构6、外结晶器2和引锭器10组成了实心铸坯铸造装置。也就是说，本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述铸造装置包括特殊的内结晶器(1)，外结晶器(2)，上盖机构(5)，基座机构(6)和引锭器(10)；基座机构(6)与上盖机构(5)的内部相互连通，上盖机构和基座机构上下固定连接；外结晶器固定连接在所述基座机构的下方；特殊的内结晶器(1)固定连接在所述上盖机构(5)上，且特殊的内结晶器的下方穿设于所述上盖机构和基座机构的内部，使所述特殊的内结晶器(1)的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器(2)同心环绕设置，所述内结晶器(1)和外结晶器(2)之间填充有金属液；在开浇初期，所述引锭器(10)设置在所述外结晶器下方的腔体底部，所述金属液经过内、外结晶器的冷却形成凝固的铸坯(4)，所述铸坯位于引锭器上。

【技术特征摘要】
1.一种大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述铸造装置包括特殊的内结晶器(I)，外结晶器(2)，上盖机构(5)，基座机构(6)和引锭器(10);基座机构(6)与上盖机构(5)的内部相互连通，上盖机构和基座机构上下固定连接；外结晶器固定连接在所述基座机构的下方；特殊的内结晶器(I)固定连接在所述上盖机构(5)上，且特殊的内结晶器的下方穿设于所述上盖机构和基座机构的内部，使所述特殊的内结晶器(I)的下部位于所述外结晶器的内侧，并被所述外结晶器⑵同心环绕设置，所述内结晶器⑴和外结晶器⑵之间填充有金属液；在开浇初期，所述引锭器(10)设置在所述外结晶器下方的腔体底部，所述金属液经过内、外结晶器的冷却形成凝固的铸坯(4)，所述铸坯位于引锭器上。2.根据权利要求I所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述引锭器(10)为断面为圆环状的圆环筒形引锭器(10b)，所述特殊的内结晶器(I)为柱状结构，其与所述上盖机构(5)、基座机构(6)、外结晶器(2)和圆环筒形引锭器(IOb)组成了空心管坯铸造装置。3.根据权利要求I所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述引锭器(10)为断面为实心圆状的圆柱形引锭器(10a)，所述特殊的内结晶器(I)为倒置的火箭头状结构，其与所述上盖机构(5)、基座机构(6)、外结晶器(2)和圆柱形引锭器(IOa)组成了实心铸坯铸造装置。4.根据权利要求I所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述特殊的内结晶器(I)包括进水直导管(Ih)，回水导管和冷却水回路；回水导管间隔地围设在所述进水直导管外，所述回水导管包括上下连接的回水直导管和内结晶器外套，所述回水导管的外部包覆有第一隔热套；冷却水回路设置在所述内结晶器的内部。5.根据权利要求4所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述内结晶器外套呈V型，所述铸坯为实心铸坯。6.根据权利要求4所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述内结晶器外套呈柱型，所述铸坯为空心管坯。7.根据权利要求5或6所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述冷却水回路包括进水回路(Ia)，回水回路(Ib)和水孔(Ic);进水回路(Ia)位于所述进水直导管内，所述进水回路的上端为进水口(Id);所述进水直导管与回水导管(Ii)之间的间隙构成所述回水回路(Ib)，所述回水回路(Ib)的上端为回水口(Ie);水孔(Ic)设置在所述进水直导管(Ih)的下端与所述内结晶器外套(Ik)之间，所述进水回路(Ia)和回水回路(Ib)通过水孔(Ic)相连通。8.根据权利要求5或6所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述第一隔热套(Ig)包括高温耐火管(Im)和高强度石墨(In)，所述高温耐火管包覆在所述回水直导管(Ij)的外部，所述高强度石墨包覆所述内结晶器外套(Ik)的外部。9.根据权利要求5或6所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述特殊的内结晶器的上方具有内结晶器法兰(If)，所述内结晶器(I)通过所述内结晶器法兰而固定在所述上盖机构(5)上； 所述回水导管(Ii)还包括回水冒导管(Ip)，所述回水冒导管连接在回水直导管(Ij)的顶部，所述回水口(Ie)设置在回水冒导管上，所述内结晶器法兰(If)位于所述回水直导管(Ij)的顶部。10.根据权利要求7所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述回水直导管(Ij)还包括回水法兰(13a)，回水法兰的内侧端连接在所述进水直导管(Ih)上，外侧端连接在回水直导管的底部；所述内结晶器外套(Ik)包括外套管(13b)和连接在外套管顶部的外套法兰(13c)，外套法兰的内侧端连接在所述进水直导管上； 所述特殊的内结晶器(I)还包括内结晶器内套(13d)，所述内结晶器内套包括内套管(13e)和连接在内套管顶部的内套上法兰(13f)，内套上法兰的内侧端连接在所述进水直导管(Ih)上，所述内套管间隔地设置在所述外套管的内部；所述回水法兰(13a)，外套法兰(13c)和内套上法兰上下依次固定连接在一起；所述内套管(13e)下部还设有隔板(13g)和内套端面盖板(13h)，内套端面盖板位于隔板的下方，所述隔板、内套端面盖板的内侧端均连接在所述进水直导管(Ih)上，外侧端均连接在内套管上； 所述水孔包括第一水孔(13i)，第二水孔(13 j)，第三水孔(13k)和第四水孔(13m)，所述第一水孔径向贯穿所述进水直导管(Ih)的下部，所述第二水孔径向贯穿所述内套管(13e)的下端，且所述第一、二水孔均位于所述隔板(13g)与内套端面盖板(13h)之间，所述第三水孔径向贯穿所述内套管(13e)的上端，第三水孔位于所述隔板(13g)的上方，所述第四水孔纵向贯穿所述回水法兰(13a)，外套法兰和内套上法兰(13f)。11.根据权利要求I所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，所述上盖机构(5)包括呈门形的上盖壳体(5a)，所述上盖壳体的底部外侧连接有用来连接所述基座机构(6)的第一上盖法兰(5b)，所述上盖壳体的内腔砌筑有绝热保温衬体(5c);所述上盖机构的中心轴向贯穿设有内结晶器穿孔(5d)，所述上盖机构上轴向贯穿设有水口穿入孔(5e)，所述水口穿入孔位于所述内结晶器穿孔(5d)的外侧，所述上盖壳体(5a)的顶部对应内结晶器穿孔的位置设有用来连接所述特殊的内结晶器(I)的第二上盖法兰(5f)。12.根据权利要求11所述的大断面连铸坯的铸造装置，其特征在于，在所述绝热保温衬体(5c)的底部，从所述内结晶器穿孔(5d)的边缘向外侧沿切线方向延伸设有挡渣板(5g);所述上盖机构(5)上轴向贯穿设有放散孔(5h)，所述放散孔位于所述内结晶器穿孔(5d)的外侧，在所述上盖壳体(5a)的上部设有盖在所述放散孔上端的绝热盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：周守航，耿明山，黄衍林，张西鹏，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：