一種帶倒角的連鑄結(jié)晶器窄面動(dòng)態(tài)板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及金屬凝固和連續(xù)鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶倒角的連鑄結(jié)晶器 窄面動(dòng)態(tài)板。
【背景技術(shù)】
[0002] 結(jié)晶器是連續(xù)鑄鋼中的鑄坯成型設(shè)備，是連鑄機(jī)的核心設(shè)備之一，其基本功能是 利用冷卻水通過水冷銅板間接帶走鋼水中的熱量，使鋼水在結(jié)晶器內(nèi)連續(xù)地形成具有一定 厚度和一定強(qiáng)度的坯殼。
[0003] 隨著現(xiàn)代連鑄技術(shù)不斷進(jìn)步，可澆鑄鋼種不斷擴(kuò)大，一些高合金、高品質(zhì)、高裂紋 敏感性鋼種已經(jīng)不斷在大型鋼鐵企業(yè)連鑄生產(chǎn)流程中生產(chǎn)。這其中主要的技術(shù)進(jìn)步之一是 大斷面鑄坯連鑄技術(shù)的發(fā)展一一鋼材的壓縮比增加，鋼材的產(chǎn)品質(zhì)量提高。但鑄坯斷面的 增大帶來的不利影響一方面在于鑄坯在鑄機(jī)里需要彎曲、矯直，由此會(huì)帶來鑄坯角部裂紋 的增加，另一方面，連鑄過程中，結(jié)晶器一直處于機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力的綜合作用下，尤其是 在鋼水在凝固的過程中，流經(jīng)連鑄結(jié)晶器中下部時(shí)形成固態(tài)鋼坯，這一液固轉(zhuǎn)換的變化過 程會(huì)伴隨整體體積的縮小，從而造成鋼坯不能與結(jié)晶器內(nèi)壁始終緊貼。
[0004] 中國(guó)專利ZL02214026. 3 (公告號(hào)CN2547438Y，名稱"板坯連鑄結(jié)晶器窄邊銅板"） 提供了一種帶側(cè)面倒角的結(jié)晶器窄面動(dòng)態(tài)板，其倒角尺寸為6~10_，角度為45度。該專利 并未有指出側(cè)面倒角的冷卻方式，不利于一個(gè)水平面上產(chǎn)品冷卻的一致性；CN201744629Y 的專利，公開了一種連鑄用組合結(jié)晶器的窄面動(dòng)態(tài)板，可以保證窄面動(dòng)態(tài)板的側(cè)面倒角區(qū) 域的冷卻效果、避免鑄坯角部的裂紋。但是沒有足夠考慮到鋼水在結(jié)晶過程中體積的縮小 帶來的問題，收縮的體積會(huì)使得結(jié)晶器的下部的鋼坯與結(jié)晶器窄板的內(nèi)壁出現(xiàn)導(dǎo)熱不良的 現(xiàn)象發(fā)生。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，公開了一種有利于鋼水在凝固的過程中， 鋼坯始終緊貼結(jié)晶器內(nèi)壁的帶倒角的連鑄結(jié)晶器窄面動(dòng)態(tài)板。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下所述：一種帶倒角的連 鑄結(jié)晶器窄面動(dòng)態(tài)板，所述窄面動(dòng)態(tài)板包括內(nèi)層的冷卻板和外層的支撐板，所述冷卻板與 所述支撐板形狀相適應(yīng)，且通過固定銷連接，兩板間形成中空腔體；所述支撐板下部設(shè)置振 動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0007] 所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括調(diào)頻電源、高頻旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及與支撐板外側(cè)壁連接的傳動(dòng)軸， 所述傳動(dòng)軸通過偏心輪與所述高頻旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接。
[0008] 所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平行振動(dòng)器以及與所述平行振動(dòng)器振子連接的傳動(dòng)軸，所述傳 動(dòng)軸與所述支撐板的外側(cè)壁連接。
[0009] 所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置壓電加速度傳感器、電荷放大器和數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集 卡連接信號(hào)處理機(jī)構(gòu)。
[0010] 所述冷卻板為銅或銅合金制件，包括大面區(qū)和側(cè)面倒角區(qū)，所述側(cè)面倒角區(qū)倒角 角度α為45~60度，側(cè)面倒角的高度Η為該窄面動(dòng)態(tài)板整體寬度的34%~55%，所述角 度α為側(cè)面倒角區(qū)的工作面與窄面動(dòng)態(tài)板側(cè)面之間的夾角。
[0011] 所述支撐板為鋼板制件，所述中空腔體設(shè)置冷卻水槽。
[0012] 所述側(cè)面倒角的高度Η為60~90mm。
[0013] 所述支撐板厚度為140~170mm。
[0014] 本實(shí)用新型的核心在于通過支撐板下部設(shè)置的振動(dòng)機(jī)構(gòu)，將傳統(tǒng)靜止的結(jié)晶器窄 面銅板變?yōu)榛顒?dòng)板，這是由于鋼水在液固轉(zhuǎn)換的變化過程會(huì)伴隨整體體積的縮小，從而造 成鋼坯不能與結(jié)晶器內(nèi)壁始終緊貼，而通過小幅度的高頻振動(dòng)，從而使窄邊銅板對(duì)初成型 的鋼坯形成一種快速、連續(xù)的水平方向上的反復(fù)沖擊力。
[0015] 經(jīng)試驗(yàn)表明，當(dāng)高頻振動(dòng)的頻率高于60Hz時(shí)，便會(huì)對(duì)振動(dòng)沖擊體形成一種持久性 的穩(wěn)定擠壓力，而且通過生產(chǎn)過程中的檢測(cè)與調(diào)節(jié)，這種擠壓力一方面能有效地防止粘接 性拉漏，通過振動(dòng)能夠很大程度上使?fàn)坷^程不產(chǎn)生較大的加速度，便于拉伸過程的穩(wěn)定， 另一方面，還可以通過摩擦效果起到剪切作用，得到良好、光滑的鑄坯表面。
[0016] 與此同時(shí)，振動(dòng)輪的振動(dòng)會(huì)對(duì)鑄還面作用一個(gè)往復(fù)的沖擊力。每沖擊一次，被動(dòng)振 蕩的表面就產(chǎn)生一個(gè)沖擊波，這個(gè)沖擊波會(huì)沿著縱深方向擴(kuò)散和傳播。隨著振動(dòng)輪不斷振 動(dòng)，沖擊波也將不斷產(chǎn)生和持續(xù)擴(kuò)散。材料的顆粒在沖擊波的作用下，由靜止的初始狀態(tài)變 為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，材料顆粒之間的摩擦力，也由初始的靜摩擦狀態(tài)逐漸進(jìn)入到動(dòng)摩擦狀態(tài)，顆粒 在沖擊波的作用下產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)，造成了顆粒間的初始位置的變化，并且由此產(chǎn)生了相互填 充間隙的現(xiàn)象。較大顆粒之間形成的間隙由較小的顆粒所填充，這樣就產(chǎn)生了一種穩(wěn)固效 應(yīng)，在鋼水結(jié)晶凝固的過程中，通過振動(dòng)可以有效消除結(jié)晶體之間的內(nèi)摩擦力，并克服結(jié)晶 顆粒間的粘結(jié)力和內(nèi)聚力，使小顆?？梢杂行畛涞酱蟮念w粒中，從而形成較為堅(jiān)固的鑄 還表層。
[0017] 振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置壓電加速度傳感器、電荷放大器和數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡連接信 號(hào)處理機(jī)構(gòu)，振動(dòng)信號(hào)可以經(jīng)由壓電加速度傳感器檢測(cè)，送至電荷放大器，然后由高速數(shù)據(jù) 采集卡將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，信號(hào)處理機(jī)構(gòu)的處理程序會(huì)對(duì) 采集到的信號(hào)進(jìn)行處理和顯示，從而實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)。通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢 測(cè)，一方面可以通過對(duì)比試驗(yàn)找出振動(dòng)信號(hào)與鑄坯表面堅(jiān)固度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，另一方面，應(yīng)當(dāng) 考慮振動(dòng)對(duì)鑄坯連鑄拉伸的加速度影響，信號(hào)處理機(jī)構(gòu)需要與對(duì)鑄坯拉伸的牽引輥電機(jī)連 接，找出振動(dòng)信號(hào)與鑄坯拉速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過各個(gè)因素的協(xié)同影響，尋找最佳振幅和最優(yōu) 頻率。
[0018] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的連鑄結(jié)晶器窄面板采用的是動(dòng)態(tài)板結(jié)構(gòu)，由內(nèi)層的冷卻板和外 層的支撐板組成，所述冷卻板與所述支撐板形狀相適應(yīng)，且通過固定銷連接，兩板間形成中 空腔體，這主要是由于將冷卻銅板隨鋼板一起加工，能夠改善銅板的受力狀況，使銅板不易 變形，厚度為140~170mm的鋼板剛度比一體成型的支撐板要大，而且重量較經(jīng)，具有優(yōu)越 性；采用中空腔式設(shè)計(jì)為冷卻水腔，包括冷卻水槽，可以增大冷卻水與銅板的接觸面，使冷 卻效果更好。
[0019] 冷卻板為銅或銅合金制件，包括大面區(qū)和側(cè)面倒角區(qū)，所述側(cè)面倒角區(qū)倒角角度 α為45~60度，側(cè)面倒角的高度Η為該窄面動(dòng)態(tài)板整體寬度的34%~55%，所述角度α 為側(cè)面倒角區(qū)的工作面與窄面動(dòng)態(tài)板側(cè)面之間的夾角；側(cè)面倒角的角度α為45~60度， 如α小于45度，倒角角度小，意味著側(cè)面倒角很尖很長(zhǎng)，冷卻水道無法對(duì)倒角的尖端部分 實(shí)施很好的冷卻，側(cè)面倒角的壽命也會(huì)降低；倒角不易過大，理論上最大為90度，但如α大 于60度，鑄坯變形過程中的應(yīng)力集中無法消除，會(huì)使得倒角失去意義，同樣地，如果α小于 45度，由于倒角區(qū)空間小，難以設(shè)置足夠數(shù)量的冷卻小圓孔水道，鑄坯角部受到冷卻的強(qiáng)度 不高導(dǎo)致裂紋的發(fā)生，倒角的作用同樣難以發(fā)揮，在實(shí)際實(shí)施中，側(cè)面倒角的高度Η為60~ 90mm，這樣可以保證倒角冷卻效果、避免鑄坯角部裂紋，并可提高窄面銅板和側(cè)面倒角的使 用壽命和鑄坯質(zhì)量。
[0020] 本實(shí)用新型振動(dòng)技術(shù)的采用，能有效實(shí)現(xiàn)鋼坯始終緊貼結(jié)晶器內(nèi)壁，而且這種高 頻振蕩還能有效減少拉鑄過程中的摩擦力，增加鑄坯表面光滑度，從而使結(jié)晶器窄邊磨損 減少，增加銅板壽命，大幅減少了表面裂紋敏感鋼種鑄坯的表面清理率。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)板面的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2是本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)板面的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3是本實(shí)用新型振動(dòng)信號(hào)采樣分析電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖4是本實(shí)用新型振動(dòng)頻率與鑄坯堅(jiān)固度的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線圖。
【具體實(shí)施方式】