在高浇铸速度下将液态金属且特别是钢水浇铸成多边形铸坯、初轧铸坯、粗制型材连铸坯的连铸结晶器

摘要

连铸结晶器，用于将特别是钢材的液态金属在高铸速下浇铸成多角坯－、初轧坯－、粗制型材－连铸坯(1)和这类连铸坯，由铜或铜合金制管式结晶器(2)组成，其浇铸侧(4)上的入口横截面(3)具有相对于连铸坯出口侧(7)上出口横截面(6)的横截面扩大区(5)和角半径(8)，可以根据对冷却过程的要求在工艺上以过程为导向得到提高，为了这个目的内部几何横截面形状(9)和相关尺寸(10)与所选择的浇铸速度下凝固热局部具有传导能力的量相似，并与管式结晶器(2)的膨胀相似而构成。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将特别是钢材的液态金属在高铸速下浇铸成多角坯-、初轧坯-、粗制型材-连铸坯和这类连铸坯的连铸结晶器，由铜制管式结晶器组成，其浇铸侧上的入口横截面具有相对于连铸出口侧上出口横截面的横截面扩大区和角半径。

背景技术

EP 0 498 296 B2公开了一种大致相同的连铸结晶器。该专利文献的目的是，在管式结晶器的内部通过连铸坯横截面的变形达到一种在整个范围上可测量到的连铸坯结壳的冷却，以便一方面提高连铸坯质量，另一方面提高浇铸速度。据称工作期间在不损坏连铸坯的情况下也允许不同的浇铸速度。该公开发明的目的通过以连续减小的凸起方式扩大横截面得以实现。在圆钢情况下，该范围上存在至少三个这种凸起部位。

这种构成虽然不局限于圆钢，但却不能立即确定连铸坯的冷却状况，特别是表面质量、边缘附近的组织结构和连铸结晶器的通过能力。

这种连铸结晶器的生产能力在高浇铸速度下也达不到高表面质量。

此方面的困难在于冷却过程的复杂性以及一方面连铸坯和另一方面管式结晶器的状态。

发明内容

本发明的目的在于，使这种铜制管式结晶器与出现的所有工艺要求相关配合约3-10m/min连铸速度下的冷却过程。

所提出的目的依据本发明由此得以实现，即内部几何横截面形状和相关尺寸与所选择的浇铸速度下凝固热局部具有传导能力的量相似，并与管式结晶器的膨胀相似而构成。由此管式结晶器过程优化地得到配合，这样将凝固热根据(高)浇铸速度与结晶器高度(＝长度)相联系，在浇铸工作期间既通过连铸坯收缩特性也通过结晶器膨胀传导。连铸坯壳优选始终无空气隙紧贴在结晶器的内表面(热面)上。这样例如可以为连铸坯收缩和结晶器膨胀将模内浇注液面区中过高的热量同时考虑进去。从这些数据中设计管式结晶器的内部形状和尺寸。这些数据例如可以在约1000至1100mm的结晶器高度下使用。

结晶器管在其外部形状和尺寸上可以同样地构成，这样外部形状至少在管式结晶器的各高度区域上与结晶器热膨胀相似地构成。

根据其他特征，浇铸材料本身由此得到考虑，即管式结晶器在其几何横截面形状上与各自的钢质量相关构成。

模压的急剧收缩例如由此掌握，即管式结晶器在浇注液面区中具有一个与连铸坯的更大收缩相应的更大圆锥度的段。

在这种收缩段上与连铸坯壳增加和常见的收缩(在坯壳增加S＝特性数值k·√t的基础上；t＝浇铸时间)相应使用圆锥度，这样在更大圆锥度的该段下面管式结晶器带有与连铸坯壳增加和连铸坯收缩相应连续变化的圆锥度构成。根据其他特征管式结晶器的圆锥度及其壁厚由此产生，即在管式结晶器更大圆锥度的该段下面壁体积相应于每个时间单位传导的热量变化而构成。

此外，管式结晶器的热膨胀可以控制在其外表面上，这样在最小壁体积的区域内管式结晶器的外表面通过切口、筋条或者类似物加大。

根据其他具有优点的特征，连铸坯收缩时的特性额外由此受到有益影响，即从入口横截面上开始，每个横截面侧面具有大致抛物线状的中心间隙。

此外，考虑到根据连铸坯壳厚度减少的收缩，大致抛物线状的间隙在对着连铸坯出口侧的方向上减小。在此方面，可与入口横截面的宽侧和/或者窄侧进行特殊的配合。

此外，借助举例的计算具有优点的是，大致抛物线状间隙的长度几乎一直延伸到一半结晶器高度上。

此外，连铸坯的收缩特性可以由此得到考虑，即大致抛物线状间隙的长度与结晶器横截面的各宽侧和/或者窄侧高度上的收缩量相配合。

此外，由此取得进一步发展，即在角半径的区域内各自构成一个平面平行的面，该面与内部横截面形状上的相似对应面相对。

附图说明

下面借助附图的实施例对本发明进行详细说明。其中：

图1示出管式结晶器的横截面，带有结晶器高度上凝固热的附加图；

图2示出图1的同一横截面；

图2A示出“A-A”剖面；

图2B示出“B-B”剖面；

图3示出图1的同一横截面；

图3A示出“A-A”剖面；

图3B示出“B-B”剖面；

图4示出带有大致抛物线状间隙的横截面；

图4A示出“A-A”剖面；

图4B示出“B-B”剖面。

具体实施方式

图1示出连铸结晶器的横截面，用于将特别是钢材的液态金属浇铸成多角坯-、初轧坯-、粗制型材-连铸坯1和这类连铸坯。连铸结晶器由铜或者铜合金管式结晶器2组成。入口横截面3在浇铸侧4上具有与连铸出口侧7上出口横截面6相对的横截面扩大区5。浇铸侧4和连铸坯出口侧在过渡区上具有连续半径8(图4A和4B)。图的右侧表示在凝固热从连铸坯1排出时结晶器高度11上的分布图“D”。由此形成浇注液面区中剧烈上升的温变过程。

现在这样设计管式结晶器2，使内部几何横截面形状9和相关尺寸10与所选择的(高)浇铸速度下凝固热(参见图1右图“D”)局部具有传导能力的量相似，并与管式结晶器2的膨胀相似而构成，也就是根据计算和/或者经验数据构成。

在此方面，外部形状12至少在管式结晶器2的各高度区12上与结晶器热膨胀相似地减少。

浇铸金属的膨胀或者收缩的数据同样可以根据所确定的钢质量同时计算在几何横截面形状9内。

依据图1-4，管式结晶器2在浇注液面13的区域内(图2)具有大圆锥度的段14和紧接着有与连铸坯1最大收缩相应的更大圆锥度的段15。

在更大圆锥度的段15下面，延续一个与连铸坯1的坯壳增加和收缩相应不断变化的圆锥度16。在此方面，壁体积17相应于每个时间单位传导的热量的变化或减少而构成。在壁体积17减少的区域内，管式结晶器2的外表面18通过切口、筋条19或者类似物加大(图4A和4B)。这些切口19由冷却介质(水)从外部环绕冲刷，并处于一个环绕连铸结晶器的常用水箱(未示出)内。切口、筋条19或者类似物在图3和3B中同样可以看到。

在图4和4A中，分别从入口横截面3上开始，每个横截面侧面3a安装一个大致抛物线状的中心间隙20。抛物线状间隙20在深处并因此在其宽度上向下对着连铸坯出口侧7的方向变小。在此方面，抛物线状间隙20的长度20a几乎一直延伸到一半结晶器高度11上。抛物线状间隙20的长度20a同样与结晶器横截面22各个宽侧和/或者窄侧21高度的收缩量相配合(图4A)。

在角半径8的区域内，分别构成一个向下分布的平面平行面23，与内部横截面形状9上的相似对应面24各自彼此相对。

附图符号

1多边形坯、初轧铸坯、粗制型材连铸坯

2(铜制)管式结晶器

3入口横截面

3a横截面侧面

4浇铸侧

5横截面扩大区

6出口横截面

7连铸坯出口侧

8角半径

9几何横截面形状

10尺寸

11结晶器高度

12外部形状

13浇注液面

14大圆锥度段

15更大圆锥度段

16变化的圆锥度

17结晶器管的壁体积

18结晶器管的外表面

19切口、筋条

20抛物线状间隙

20a间隙的长度

21宽侧和窄侧

22结晶器横截面

23平面平行面

24相同的对应面