[发明专利]连铸用结晶器

说明书

本发明系关于连铸设备中所用的结晶器。

这种连铸用结晶器包括确定金属液轴向流动通道的结晶器套管和至少在结晶器套管的部分长度上包围着结晶器套管的结晶器壳体。该结晶器壳体中装有冷却结晶器套管的冷却管路。

在连铸结晶器操作时，结晶器套管是用安装在结晶器壳体中的冷却管路进行强制冷却的。这样，就会使与结晶器套管内壁接触的金属液凝固，从而形成凝固壳。应该指出，当这种凝固壳附着或粘结在结晶器套管内壁上时就会引起凝固壳撕裂。为了避免这种现象，公知的方法是使结晶器沿连铸轴线方向进行振动。

为了产生这种振动，已知如何把结晶器支承在被称为振动台的支承结构上，振动台上装有产生机械振动的装置。于是振动台把沿连铸轴线方向的振动传给结晶器。

为了了解这种设备本身所存在的各种问题，应该指出，连铸钢坯用结晶器包括结晶器套管，结晶器壳体，充满冷却液的冷却管路以及还可能设有搅拌金属液用的电磁感应器，其质量很容易达到3吨的数量级。这就需要对这样重的结晶器提供振幅为几毫米、频率为5赫芝或更高的振动。从而需要使用能产生强烈机械振动的装置，这是由于这种装置必须做到不仅能克服结晶器本身的惯性，还要克服支承结构的惯性以及结晶器套管内壁与钢液之间的摩擦力。使结晶器产生振动所需的高功率会带来许多有害的结果，诸如大噪音的冲击与振动，它们有损于结晶器中某些元件的机械性能。

有人主张利用支承弹簧来支承结晶器，从而形成一种其质量与结晶器质量相应的有缓冲作用的和谐振动器。而为了在这种机械系统中产生强烈振动，只要对结晶器施加小得多的力就可以了，因为它可以利用在系统固有频率上的共振现象。然而在实践中，实现这种方法却遇到了有关弹簧的尺寸与位置设定等问题。后者在支承结晶器的巨大重量并赋予该系统以所需的弹性方面必须是有效的。

本发明的目的是提供一种结晶器，由于其质量显著降低而解决了机械振动发生装置中的问题。

本发明的目的是这样达到的，它使用一种连铸设备用的结晶器，该结晶器包括：

结晶器套管，它有内壁和外壁，上述内壁限定出金属液的轴向流道；

结晶器壳体，它至少在部分长度上包围着结晶器套管的上述外壁，所述结晶管壳体与结晶器套管连接并与后者限定出装有冷却结晶器套管的管路的环形密封腔；以及

机械振动发生装置；

结晶器壳体借助于允许结晶器套管相对于结晶器壳体作轴向运动的环形密封件连接到结晶器套管上，从而使所述结晶器套管可相对于结晶器壳体沿轴向振动，同时，所述环形密封件对所述环形密封腔提供密封；以及

上述机械振动发生装置连接到结晶器套管上，使之能把相对于结晶器壳体的轴向振动传递到结晶器套管上。

在本发明的结晶器中，已把振动中的质量减到了基本上为结晶器套管的质量。应意识到，结晶器套管的质量是很少超过结晶器总质量的5％的。结晶器质量最大的元件，即带有充满冷却液的冷却管路的结晶器壳体，有时还包括电磁感应器，是固定在支承构架上的，并且不必在机械振动发生装置作用下振动。于是，用于使结晶器套管内壁与铸坯凝固壳间产生相对振动的功率就能显著地降低。

其结果是，连铸设备所需承受的各种力与振动降低，从而使其某些元件的使用寿命延长。此外，由于结晶器壳体与感应器不参与振动，不再承受动应力，也延长了其使用寿命。还应认识到，由于无结晶器振动支承结构，还能显著地降低投资与维修费用。

最好把结晶器壳体设计成在其上端与下端有供结晶器套管进入的开口；然后把密封元件配置在形成通道的两开口上，以在结晶器壳体的轴向上确定出一个能承受冷却液压力作用的环形密封腔。使形成通道的上开口的截面积大于形成通道的下开口的截面积是有好处的。此截面之差事实上会产生作用在结晶器套管上的一个与金属液流向相反的流体静压力。流体静压力可以对结晶器套管的重量和金属液作用在结晶器套管内壁上的摩擦力进行补偿。还应该意识到，此方法可进一步地降低产生上述振动所需要的功率。

在结晶器壳体内可以设置不同形式的冷却结晶器套管的冷却管路。在一个最佳实施例中，结晶器壳体有一个内导向套，它环绕着结晶器套管并与之形成一个供冷却液流通之用的有第一截面的第一环形空间。一外套环绕上述内导向套并与其形成第二环形空间，它们限定出供冷却液流通的第二截面，第二截面远大于作为通道之用的上述第一截面。

在第一变形实施例中，内导向套固定在结晶器壳体的外壁上而形成允许结晶器套管作轴向滑动的套筒。

而且这种重量相当小的内导向套也可以是结晶器套管的一部分。

在此情况下，它与结晶器套管一起参与振动。