在高澆鑄速度下將液態金屬且特別是鋼水澆鑄成多邊形鑄坯、初軋鑄坯、粗製型材連鑄坯...的製作方法

2023-05-05 22:29:46 1

專利名稱：在高澆鑄速度下將液態金屬且特別是鋼水澆鑄成多邊形鑄坯、初軋鑄坯、粗製型材連鑄坯 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於將特別是鋼材的液態金屬在高鑄速下澆鑄成多角坯-、初軋坯-、粗製型材-連鑄坯和這類連鑄坯的連鑄結晶器，由銅製管式結晶器組成，其澆鑄側上的入口橫截面具有相對於連鑄出口側上出口橫截面的橫截面擴大區和角半徑。
背景技術：
EP 0 498 296 B2公開了一種大致相同的連鑄結晶器。該專利文獻的目的是，在管式結晶器的內部通過連鑄坯橫截面的變形達到一種在整個範圍上可測量到的連鑄坯結殼的冷卻，以便一方面提高連鑄坯質量，另一方面提高澆鑄速度。據稱工作期間在不損壞連鑄坯的情況下也允許不同的澆鑄速度。該公開發明的目的通過以連續減小的凸起方式擴大橫截面得以實現。在圓鋼情況下，該範圍上存在至少三個這種凸起部位。
這種構成雖然不局限於圓鋼，但卻不能立即確定連鑄坯的冷卻狀況，特別是表面質量、邊緣附近的組織結構和連鑄結晶器的通過能力。
這種連鑄結晶器的生產能力在高澆鑄速度下也達不到高表面質量。
此方面的困難在於冷卻過程的複雜性以及一方面連鑄坯和另一方面管式結晶器的狀態。

發明內容
本發明的目的在於，使這種銅製管式結晶器與出現的所有工藝要求相關配合約3-10m/min連鑄速度下的冷卻過程。
所提出的目的依據本發明由此得以實現，即內部幾何橫截面形狀和相關尺寸與所選擇的澆鑄速度下凝固熱局部具有傳導能力的量相似，並與管式結晶器的膨脹相似而構成。由此管式結晶器過程優化地得到配合，這樣將凝固熱根據(高)澆鑄速度與結晶器高度(＝長度)相聯繫，在澆鑄工作期間既通過連鑄坯收縮特性也通過結晶器膨脹傳導。連鑄坯殼優選始終無空氣隙緊貼在結晶器的內表面(熱面)上。這樣例如可以為連鑄坯收縮和結晶器膨脹將模內澆注液面區中過高的熱量同時考慮進去。從這些數據中設計管式結晶器的內部形狀和尺寸。這些數據例如可以在約1000至1100mm的結晶器高度下使用。
結晶器管在其外部形狀和尺寸上可以同樣地構成，這樣外部形狀至少在管式結晶器的各高度區域上與結晶器熱膨脹相似地構成。
根據其他特徵，澆鑄材料本身由此得到考慮，即管式結晶器在其幾何橫截面形狀上與各自的鋼質量相關構成。
模壓的急劇收縮例如由此掌握，即管式結晶器在澆注液面區中具有一個與連鑄坯的更大收縮相應的更大圓錐度的段。
在這種收縮段上與連鑄坯殼增加和常見的收縮(在坯殼增加S＝特性數值k·√t的基礎上；t＝澆鑄時間)相應使用圓錐度，這樣在更大圓錐度的該段下面管式結晶器帶有與連鑄坯殼增加和連鑄坯收縮相應連續變化的圓錐度構成。根據其他特徵管式結晶器的圓錐度及其壁厚由此產生，即在管式結晶器更大圓錐度的該段下面壁體積相應於每個時間單位傳導的熱量變化而構成。
此外，管式結晶器的熱膨脹可以控制在其外表面上，這樣在最小壁體積的區域內管式結晶器的外表面通過切口、筋條或者類似物加大。
根據其他具有優點的特徵，連鑄坯收縮時的特性額外由此受到有益影響，即從入口橫截面上開始，每個橫截面側面具有大致拋物線狀的中心間隙。
此外，考慮到根據連鑄坯殼厚度減少的收縮，大致拋物線狀的間隙在對著連鑄坯出口側的方向上減小。在此方面，可與入口橫截面的寬側和/或者窄側進行特殊的配合。
此外，藉助舉例的計算具有優點的是，大致拋物線狀間隙的長度幾乎一直延伸到一半結晶器高度上。
此外，連鑄坯的收縮特性可以由此得到考慮，即大致拋物線狀間隙的長度與結晶器橫截面的各寬側和/或者窄側高度上的收縮量相配合。
此外，由此取得進一步發展，即在角半徑的區域內各自構成一個平面平行的面，該面與內部橫截面形狀上的相似對應面相對。


下面藉助附圖的實施例對本發明進行詳細說明。其中圖1示出管式結晶器的橫截面，帶有結晶器高度上凝固熱的附加圖；
圖2示出圖1的同一橫截面；圖2A示出「A-A」剖面；圖2B示出「B-B」剖面；圖3示出圖1的同一橫截面；圖3A示出「A-A」剖面；圖3B示出「B-B」剖面；圖4示出帶有大致拋物線狀間隙的橫截面；圖4A示出「A-A」剖面；圖4B示出「B-B」剖面。
具體實施例方式
圖1示出連鑄結晶器的橫截面，用於將特別是鋼材的液態金屬澆鑄成多角坯-、初軋坯-、粗製型材-連鑄坯1和這類連鑄坯。連鑄結晶器由銅或者銅合金管式結晶器2組成。入口橫截面3在澆鑄側4上具有與連鑄出口側7上出口橫截面6相對的橫截面擴大區5。澆鑄側4和連鑄坯出口側在過渡區上具有連續半徑8(圖4A和4B)。圖的右側表示在凝固熱從連鑄坯1排出時結晶器高度11上的分布圖「D」。由此形成澆注液面區中劇烈上升的溫變過程。
現在這樣設計管式結晶器2，使內部幾何橫截面形狀9和相關尺寸10與所選擇的(高)澆鑄速度下凝固熱(參見圖1右圖「D」)局部具有傳導能力的量相似，並與管式結晶器2的膨脹相似而構成，也就是根據計算和/或者經驗數據構成。
在此方面，外部形狀12至少在管式結晶器2的各高度區12上與結晶器熱膨脹相似地減少。
澆鑄金屬的膨脹或者收縮的數據同樣可以根據所確定的鋼質量同時計算在幾何橫截面形狀9內。
依據圖1-4，管式結晶器2在澆注液面13的區域內(圖2)具有大圓錐度的段14和緊接著有與連鑄坯1最大收縮相應的更大圓錐度的段15。
在更大圓錐度的段15下面，延續一個與連鑄坯1的坯殼增加和收縮相應不斷變化的圓錐度16。在此方面，壁體積17相應於每個時間單位傳導的熱量的變化或減少而構成。在壁體積17減少的區域內，管式結晶器2的外表面18通過切口、筋條19或者類似物加大(圖4A和4B)。這些切口19由冷卻介質(水)從外部環繞衝刷，並處於一個環繞連鑄結晶器的常用水箱(未示出)內。切口、筋條19或者類似物在圖3和3B中同樣可以看到。
在圖4和4A中，分別從入口橫截面3上開始，每個橫截面側面3a安裝一個大致拋物線狀的中心間隙20。拋物線狀間隙20在深處並因此在其寬度上向下對著連鑄坯出口側7的方向變小。在此方面，拋物線狀間隙20的長度20a幾乎一直延伸到一半結晶器高度11上。拋物線狀間隙20的長度20a同樣與結晶器橫截面22各個寬側和/或者窄側21高度的收縮量相配合(圖4A)。
在角半徑8的區域內，分別構成一個向下分布的平面平行面23，與內部橫截面形狀9上的相似對應面24各自彼此相對。
附圖符號1多邊形坯、初軋鑄坯、粗製型材連鑄坯2(銅製)管式結晶器3入口橫截面3a橫截面側面4澆鑄側5橫截面擴大區6出口橫截面7連鑄坯出口側8角半徑9幾何橫截面形狀10尺寸11結晶器高度12外部形狀13澆注液面14大圓錐度段15更大圓錐度段16變化的圓錐度17結晶器管的壁體積18結晶器管的外表面19切口、筋條20拋物線狀間隙20a間隙的長度21寬側和窄側22結晶器橫截面23平面平行面24相同的對應面
權利要求
1.連鑄結晶器，用於將液態金屬且特別是鋼水在高澆鑄速度下澆鑄成多邊形鑄坯、初軋鑄坯、粗製型材連鑄坯(1)等，該連鑄結晶器由銅或銅合金的管式結晶器(2)組成，其入口橫截面(3)在澆鑄側(4)上相對連鑄出口側(7)的出口橫截面(6)具有橫截面擴大區(5)並且具有角半徑(8)，其特徵在於，內部幾何橫截面形狀(9)和相關尺寸(10)是在所選擇的澆鑄速度下與能局部散失的凝固熱量相似並且與該管式結晶器(2)的膨脹相似地設計的。
2.按權利要求1所述的連鑄結晶器，其特徵在於，外部形狀(12)至少在管式結晶器(2)的各高度區上與結晶器的熱膨脹相似地構成。
3.按權利要求1或2所述的連鑄結晶器，其特徵在於，該管式結晶器(2)在幾何橫截面形狀(9)方面與各自的鋼質量相關構成。
4.按權利要求1至3之一所述的連鑄結晶器，其特徵在於，該管式結晶器(2)在澆注液面(13)的區域內具有與連鑄坯(1)的較大收縮相應的較大圓錐度的段(15)。
5.按權利要求1至4之一所述的連鑄結晶器，其特徵在於，在較大圓錐度的段(15)下面，管式結晶器(2)帶有與連鑄坯(1)的坯殼增加和收縮相應連續變化的圓錐度(16)構成。
6.按權利要求1至5之一所述的連鑄結晶器，其特徵在於，在管式結晶器(2)較大圓錐度的段(15)下面，壁體積(17)相應於每個時間單元傳導的熱量變化構成。
7.按權利要求6所述的連鑄結晶器，其特徵在於，在壁體積(17)減小的區域內，管式結晶器(2)的外表面(18)通過切口、筋條(19)或者類似物加大。
8.按權利要求1至7之一所述的連鑄結晶器，其特徵在於，在入口橫截面(3)上開始，每個橫截面側面(3a)具有大致拋物線狀的中心間隙(20)。
9.按權利要求8所述的連鑄結晶器，其特徵在於，大致拋物線狀的間隙(20)在對著連鑄坯出口側(7)的方向上變小。
10.按權利要求8或9之一所述的連鑄結晶器，其特徵在於，大致拋物線狀間隙(20)的長度(20a)幾乎一直延伸到一半結晶器高度(11)上。
11.按權利要求8至10之一所述的連鑄結晶器，其特徵在於，大致拋物線狀間隙(20)的長度(20a)與結晶器橫截面(22)各寬側和/或窄側(21)高度上的收縮量相配合。
12.按權利要求8至11之一所述的連鑄結晶器，其特徵在於，在角半徑(8)的區域內，分別構成一個向下連接的平面平行面(23)，與內部橫截面形狀(9)上的相似對應面(24)相對。
全文摘要
連鑄結晶器，用於將特別是鋼材的液態金屬在高鑄速下澆鑄成多角坯－、初軋坯－、粗製型材－連鑄坯(1)和這類連鑄坯，由銅或銅合金制管式結晶器(2)組成，其澆鑄側(4)上的入口橫截面(3)具有相對於連鑄坯出口側(7)上出口橫截面(6)的橫截面擴大區(5)和角半徑(8)，可以根據對冷卻過程的要求在工藝上以過程為導向得到提高，為了這個目的內部幾何橫截面形狀(9)和相關尺寸(10)與所選擇的澆鑄速度下凝固熱局部具有傳導能力的量相似，並與管式結晶器(2)的膨脹相似而構成。
文檔編號B22D11/055GK1711144SQ200380103065
公開日2005年12月21日 申請日期2003年10月1日 優先權日2002年11月13日
發明者A·G·察伯, D·勒策爾, J·科肯蒂德特, U·普洛西恩尼克 申請人:Sms迪馬格股份公司