用于连续铸造的结晶器制造技术

一种用于连续铸造诸如大铸坯或小铸坯(12)的长的金属产品的结晶器，所述结晶器是通过外部冷却套管来冷却的类型，并且，至少在所述结晶器的具有最大热峰值的区域处，存在有被定位在围绕所述弯月面(11)的区域或被定位在紧接弯月面(11)之下处的装置，所述装置被制作在所述结晶器(10)的壁上以调节所述结晶器的壁与铸钢之间的热交换。用于调节热交换的所述装置包括凹陷或凹部(20)，其被制作在所述结晶器(10)的内壁上并且被制作为在最大热峰值的区域附近，而且分布如下：其在单位表面上所占据的总面积朝向底部递减，直到其在距具有所述最大热峰值的区域的某个距离处取消。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于诸如大铸坯(bloom)或小铸坯(billet)的长的金属产品的连续铸造的结晶器，其通过外部冷却套管冷却。该结晶器优先适用的大铸坯或小铸坯具有边长等于120mm÷180mm的正方形的截面，或者具有等效截面的矩形。
技术介绍
在连续铸造领域，尤其是在铸造大铸坯和小铸坯的情况下，众所周知的是，涉及成品质量的主要问题之一即是菱形变形的缺陷。此外形缺陷的特征在于如下事实：所述产品(例如大铸坯或小铸坯)，尤其对于在高速铸造下的小规格，在铸造机器的凝固下游的端部处不具有精确地等于结晶器的内部截面的外廓，而是呈现出可能在随后的轧制过程中引起问题的长菱形的形状。如果作为截面的对角线之间的差被测量的菱形变形大于6mm，那么，在第一轧钢机架，阻塞的频率将会增加。由于结晶器内的热交换缺乏均匀性，所以经常产生这种形状上的缺陷，尤其是在紧接弯月面之下的区域，而这引起，在产品的一侧和另一侧之间和沿着相同侧，外周上的表层的厚度不均匀。这个不均匀性取决于结晶器的非对称性变形，而这本质上又取决于热流的强度。一旦产生，变形就会增加并且不能复原。此外，与在距离边缘的顶点10mm-30mm处的区域不同，边缘由于大的交换表面而承受相当大的热流。距离边缘的顶点10mm-30mm处的区域因此具有比小铸坯的其余部分的厚度更小的厚度的局部表层。具有不均匀厚度的表层在厚度较小的地方具有薄弱点，表层下的裂缝的形成因此变得频繁，而这可引起折断。当使用油作为润滑剂而进行自由铸造(free casting)时，这个问题甚至更加严重。另一方面，如果在铸造过程中使用润滑粉末，由于粉末的绝缘作用及其均匀的分布，从而使得菱形变形的程度变弱；然而，与油的使用相比，粉末的使用更加昂贵，因此当生产商品钢材时，使用粉末是不经济的。此外，随着铸造速度的增加，问题也随之增加，因此这对可获得的最大速度产生了限制，并且因此对铸造机器的生产力产生了限制。因此菱形变形是由于液态钢和结晶器的内壁之间在弯月面之下的某个区域的不受控制的粘附情况引起的形状缺陷，即，在具有最大热交换时并且在第一表层形成的同时，产生非均匀的热交换，并且因此在小铸坯凝固时沿着小铸坯的外周产生了表层的厚度差别。为了解决菱形变形的问题，文献US6,024,162提出在结晶器的内壁上制作一系列规则的凹陷，所述凹陷具有使恰在弯月面之下的危险区域的热交换更加均匀的作用。特别地，确定了弯月面的标示水平面之下20mm至200mm(含端点)的区域，在此区域内制作了规则的成排的凹陷，其是水平凹槽的形式，或圆形的、正方形的或六边形的形状的小的凹部。这个解决方法(即使其是改进)不能解决问题，一方面由于凹陷的分布与热流的发展不相关联，另一方面，是由于所述凹陷本身使表层下的裂缝以及在高速下和使用油作为润滑剂的自由铸造的更危险的情况下的折断的问题加剧。而且，凹陷减少了在钢和锭模之间交换的热流的总量并且因此减小了在从锭模的出口处的表层的平均厚度。文献JP8-206786A和JP11-000746A描述了具有凹槽的结晶器，该凹槽基本制作在内壁的中央部以减少在紧接弯月面之下的区域处的热交换。这些解决办法仅部分地减轻了问题，这是因为无论如何其使得对小铸坯的整个外周的热处理欠缺均匀性。从文献EP1,792,676A1、EP1,795,281A2、GB2,177,331A和JP9-225593A还可知道的是，在结晶器的外壁上制作凹槽。然而，凹槽被提供在结晶器的整个表面上或在其中央区域内，并且凹槽不会与在对应于弯月面的区域操作的其他装置一起有意地使冷却处理均匀化。申请人已经设计、测试并具体化了本专利技术以解决现有技术的问题并且如后文所示的获得其他的优点。
技术实现思路
本专利技术被阐述并被体现在独立权利要求中，而从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要专利技术构思的变型例。本专利技术的一个目的是获得用于连续铸造的结晶器，其允许在产品的整个外周上，特别是在弯月面下面的具有结晶器的壁与铸钢之间的热流的峰值的区域，使热交换均匀化，并因此使钢的凝固均匀化。本专利技术的另一个目的是将诸如大铸坯或小铸坯的铸造产品的菱形变形减小至最小，而无需从根本上更改由在外部套管中循环的水冷却的常规结晶器的基本结构并且无需限制铸造速度。本专利技术的一个目的是减少表层下的裂缝的形成以及随之发生的在从结晶器的出口处的折断。根据本专利技术，用于连续铸造的结晶器具有使得在结晶器的壁与铸钢之间的热流具有峰值的区域内使热交换均匀的装置，如前所述，所述峰值通常在弯月面的水平面上或紧接弯月面之下。特别地，根据本专利技术的结晶器具有使得在此区域的热交换均匀的装置，设法减少所述峰值从而能够减小第一表层的厚度上的差别，其中，所述第一表层形成在紧接弯月面之下的区域内。所述装置具有双重功能，在弯月面之下的区域，在结晶器的壁的内部表面上生成接触阻力，从而使得不是铜和钢之间的所有接触表面都是用于热交换的有用的表面；同时，然而，根据本专利技术的有利的特征，提出增大接触表面，并且因此增大热交换表面，其对应于结晶器的壁的外部表面并且邻近边缘，从而抵消了表层必须从结晶器的内部表面脱离的倾向。根据本专利技术，因此，在第一特征中，结晶器具有制作在结晶器的相应的壁的内部表面上的，特别是制作在相应的表面的基本的中央区域的凹陷或凹部；所述凹陷和凹部具有放入空气的功能，其中空气作用为在液态钢和结晶器之间的绝缘体，因此限制了有用的热交换表面。所述凹陷或凹部优选地被制作在紧接弯月面的标示水平面之下并且具有如下分布：其在单位表面上所占据的总面积减小，直到其在距所述标示水平面的某个距离处被取消。由凹陷/凹部所占据的总面积的逐渐减小被制作为遵循并且基本适合于结晶器的内部表面上的温度的强度的发展，这将在下文的说明书中更详细地解释。与制作在结晶器的内部表面上的凹陷/凹部结合，并且为了也允许在边缘的区域附近的正确的热交换，根据本专利技术的结晶器包括被制作在其外部表面或表面上的垂直的凹槽，且在邻近边缘的区域处，其垂直延伸大于制作在内部表面上的凹陷/凹部的垂直延伸。凹槽的功能是增加在壁的端部段处结晶器的壁和液态钢之间的热交换，其中，所述壁的端部段受钢和结晶器之间的缺乏接触的影响。结晶器的壁的外部表面上的凹槽的存在允许增加热交换表面，并且还减小液态金属和冷却流体之间的距离，所述冷却流体在结晶器的外部表面上流动。具有内部凹陷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连续铸造诸如大铸坯或小铸坯(12)的长的金属产品的结晶器，所述结晶器是通过外部冷却套管来冷却的类型，并且其具有多边形截面形状，所述多边形截面形状优选地为四边形的，甚至更优选地为矩形的或正方形的，其中，有装置存在于紧接弯月面(11)的区域之下处，并且所述装置被制作在所述结晶器(10)的壁上，以调节所述结晶器的壁与铸钢之间的热交换，其特征在于，调节热交换的所述装置包括凹陷或凹部(20)和垂直的凹槽(30)，所述凹陷或凹部(20)被制作在所述结晶器(10)的壁的内部表面上并且分布如下：其在单位表面上所占据的总面积朝向底部递减，直到其在离所述弯月面(11)的某个距离处取消，所述垂直的凹槽(30)被制作在结晶器(10)的壁的外部表面上，其处于邻近多边形截面的边缘的区域中，其垂直延伸等于或大于所述凹陷/凹部的垂直延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.23 IT UD2011A0002111.一种用于连续铸造诸如大铸坯或小铸坯(12)的长的金属产品的结晶
器，所述结晶器是通过外部冷却套管来冷却的类型，并且其具有多边形截面
形状，所述多边形截面形状优选地为四边形的，甚至更优选地为矩形的或正
方形的，其中，有装置存在于紧接弯月面(11)的区域之下处，并且所述装置
被制作在所述结晶器(10)的壁上，以调节所述结晶器的壁与铸钢之间的热交
换，其特征在于，调节热交换的所述装置包括凹陷或凹部(20)和垂直的凹槽
(30)，所述凹陷或凹部(20)被制作在所述结晶器(10)的壁的内部表面上并且
分布如下：其在单位表面上所占据的总面积朝向底部递减，直到其在离所述
弯月面(11)的某个距离处取消，所述垂直的凹槽(30)被制作在结晶器(10)的
壁的外部表面上，其处于邻近多边形截面的边缘的区域中，其垂直延伸等于
或大于所述凹陷/凹部的垂直延伸。
2.根据权利要求1所述的结晶器，其特征在于，所述凹陷或凹部(20)
从距结晶器的顶部100mm至140mm的距离处开始并且在200mm至500mm的距
离处结束，所述100mm至140mm的距离包括100mm和140mm，并且所述200mm
至500mm的距离包括200mm和500mm。
3.根据权利要求1或2所述的结晶器，其特征在于，所述垂直的凹槽占
据如下区域，所述区域在铸造步骤中小铸坯的侧面尺寸的从相应的边缘开始
的5％和25％之间，含5％和25％。
4.根据以上的任何一项权利要求所述的结晶器，其特征在于，所述凹陷
或凹部(20)包括小的盲孔(120)。
5.根据以上的任何一项权利要求所述的结晶器，其特征在于，所述凹陷
或凹部(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科·里纳尔迪，马尔科·毛罗·莫塔，
申请(专利权)人：达涅利机械设备股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT