用于铝及铝合金的连铸件的轧锭铸模制造技术

本发明专利技术涉及用于铸模，特别是用于竖式连续铸造的铸模的冷却系统，该冷却系统包括至少一个冷却单元(11)，其中铸模具有工作面(10)，该工作面具有内侧面和外侧面，并且工作面的内侧面(10a)在操作中限定连铸件，其中冷却单元(11)被设计成可移动地布置在铸模上，并且冷却单元(11)具有调整元件(13)，其中冷却单元(11)被布置在铸模上，使得在冷却单元(11)与工作面(10)的外侧面之间形成间隙(12)，并且间隙(12)的宽度可以通过调整元件(13)调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于铝及铝合金的连铸件的轧锭铸模本专利技术涉及具有权利要求1的前序部分的特征的用于铸模(Kokille)的冷却系统。本专利技术还涉及铸模和用于连续铸造的方法。例如，从WO2005/092540A1中已知前述类型的冷却系统。在竖式连续铸造(Stranggieβen)中，熔融物连续地流经冷却的无底铸模。熔融物在铸模中在边缘区域中开始凝固。形成所谓的连铸坯壳(Strangschale)。在内部，连铸坯(Strang)是液态的。随后，熔融物被连续地向下拉成连铸坯或者通过重力倒出(abgieβen)。熔融物与冷却的铸模壁的接触使薄壳凝固，该薄壳封闭“贮槽(Sumpf)”并且在铸造台缓慢下降(30mm/min至85mm/min)时且在经由浇铸槽连续地供给铸模腔时防止熔融物与冷却水之间的直接接触。通过冷却水与锭表面之间的直接接触来实现锭的进一步冷却。在铸模的起始过程期间要考虑关键因素。例如，由于铝的导热性较高，因此在起始过程期间可能会出现永久变形，特别是“对头膨胀(buttswell)”和“对头卷曲(buttcurl)”。“对头膨胀”是指与连铸坯的其余部分相比连铸坯尾脚增厚。铸模最初从下方被引锭块(Anfahrblock)关闭。引锭块的冷却方式与铸模相同。在起始过程中，熔融物流入到铸模中并且遇到冷却的引锭块。在铸模充满时引锭块才会从铸模移走。由于这个原因，连铸坯的液态芯或贮槽在起始过程期间比在其余连续铸造工艺的过程中小得多。这种状态一方面是由于起始过程期间铸造速度较低，另一方面是由于通过引锭块进行的附加冷却。因此，收缩程度也降低，并且连铸坯具有与铸模的内部尺寸大致相同的周向尺寸。“对头卷曲”是指在连铸坯尾脚的末端处的变形。在起始过程期间，连铸坯，特别是连铸坯尾脚，通过铸模、引锭块和在铸模出口处喷射到连铸坯上的冷却水来冷却。这导致熔融物冷却。由此产生的应力大于连铸坯的强度，并导致连铸坯尾脚以凸形拱起的形式变形。凸形拱起还会导致连铸坯的外侧面向内弯曲。这种效应使得“对头膨胀”更加明显。在最严重的情况下，温度冲击会导致产生裂纹，液态金属会从裂纹中溢出。为了减少在连续铸造中形成不希望的变形，使用冷却系统，这些冷却系统能够实现特别是在起始过程期间对连铸坯的有针对性的冷却。从WO2005/092540A1中已知一种具有这种冷却系统的铸模。所描述的铸模用于连续铸造非铁材料，特别是铝和铝合金。通过冷却元件实现冷却，这些冷却元件被构造成喷嘴并且在铸模框架中被布置成分布在周向上。在此，分配给连铸坯的中间区域的喷嘴具有比分配给连铸坯的边缘区域的喷嘴更大的直径。更大的直径减小了体积流量，从而减少了连铸坯的中间区域中的冷却。由此，出现的应力应减小并且变形最小化。然而，在上面提及的示例中，冷却只能通过冷却剂的体积流量和组成来控制。没有提供控制凝固行为并从而使变形进一步最小化的其他可能性。在连铸坯完全凝固之后必须割下变形。这个过程是耗材、成本高和耗时的。用前述类型的单个铸模来连续铸造不同的铝合金是不可能的，因为喷嘴在铸模框架中的布置适配于相应的待铸造的材料，并且不能改变。因此，本专利技术基于的任务在于，改进上述类型的冷却系统，使得可以用一个铸模连续铸造不同的材料，其中减少了在连续铸造期间可能出现的变形。此外，本专利技术还基于以下任务，提出具有这种冷却系统的铸模和利用这种冷却系统连续铸造的方法。根据本专利技术，该任务关于冷却系统通过权利要求1的主题解决，关于铸模通过权利要求13的主题解决，关于方法通过权利要求14的主题解决。具体地，该任务通过用于铸模，特别是用于竖式连续铸造的铸模的冷却系统来实现，该冷却系统包括至少一个冷却单元，其中铸模具有工作面该工作面具有内侧面和外侧面，并且工作面的内侧面在操作中限定连铸件。冷却单元被设计成可移动地布置在铸模上，其中在冷却单元与工作面的外侧面之间形成间隙，并且该间隙的宽度可以通过调整元件调节。由于冷却系统可移动地布置在铸模上，因此存在影响连续铸造工艺的新的附加参数。通过调节冷却单元的距离，可以对工作面和冷却剂的温度变化做出反应。利用根据本专利技术的冷却系统可以用同一铸模铸造不同的材料，特别是不同的铝合金，因为通过可移动的冷却系统的附加参数可以根据相应材料的凝固行为来调节铸模。因此，特别是在起始过程期间有针对性地影响材料的凝固行为。例如，通过减少起始过程期间的冷却，可以减少由于温度冲击在材料中产生的应力。由此，使变形最小化，特别是“对头膨胀”和“对头卷曲”。在从属权利要求中给出了本专利技术的优选实施方式。在本专利技术的实施方式中，铸模具有多个工作面，可移动的冷却单元被分别分配给工作面，其中工作面周向地限定连铸件，并且在工作面的外侧面与冷却单元之间形成围绕铸模的间隙。周向间隙的轮廓可以是完全闭合的或部分开放的。由于具有调整元件的自身的冷却单元被分配给每个工作面，因此可以单独地调节每个工作面的冷却。在此，矩形的铸模轮廓是优选的。可替代地，也可以是其他轮廓。例如，铸模可以被构造成圆形轮廓。为了冷却圆形轮廓的工作面，围绕圆形轮廓的工作面布置多个冷却单元。冷却单元可以被构造成弯曲的或直的。有利地，冷却单元包括至少一个冷却装置，该冷却装置被布置在冷却单元的面向工作面的外侧面的一侧上。由此，冷却装置与铸模或连铸坯的待冷却的区域对准，从而能够实现直接且高效的冷却。特别有利地，冷却装置包括第一冷却装置和第二冷却装置，该第一冷却装置针对工作面的外侧面，该第二冷却装置针对在铸造方向位于铸模出口下游的区域。由此得出的优点在于，利用冷却单元可以冷却工作面的外侧面和连铸坯或引锭块。第一冷却装置具有将冷却剂施加到工作面的外侧面上的功能，以冷却工作面，从而冷却铸模中的熔融物或连铸坯。第二冷却装置针对铸模出口后方的区域，在该区域，连铸坯再次离开铸模或者在开始时引锭块关闭铸模。可以设想的是，多于一个的冷却装置分别针对铸模或连铸坯。冷却装置包括至少一个长形开口和/或包括多个圆形开口，该长形开口至少部分地沿冷却单元的纵向轴线延伸，这些圆形开口至少部分地沿冷却单元的纵向轴线布置。冷却装置的形状影响所施加的冷却剂的量。这使得能够以受控的方式向工作面的外侧面施加冷却剂并且能够实现不同的施加速度，由此可以有针对性地影响凝固行为。优选地，冷却单元包括至少一个冷却室，该冷却室具有至少一个冷却剂入口。这样的优点在于，冷却剂聚集在冷却室中，并且形成均匀地分布在冷却室中的过压。优选地，冷却室与冷却装置流体连通。流体连通和冷却室中的均匀分布的过压使得冷却装置将冷却剂施加到待冷却的区域上。如果相同的压力在冷却单元的整个纵向轴线上作用于冷却装置，则冷却剂的施加速度和量主要取决于冷却装置的开口的数量和尺寸。在另一优选的实施方式中，调整元件包括至少一个导向件，特别是导轨，冷却单元垂直于工作面可移位地安装在该导向件上。该导向件具有的优点在于使得冷却单元可移动地安装，因此可以容易地改变间隙的宽度。安装在导向件或导轨上允许实现良好的保持功能，其中尽管温度波动大，但仍可获得垂直于分配给冷却单元的工作面的移动性。有利地，调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铸模，特别是用于竖式连续铸造的铸模的冷却系统，所述冷却系统包括至少一个冷却单元(11)，其中所述铸模具有工作面(10)，所述工作面具有内侧面和外侧面，并且所述工作面的内侧面(10a)在操作中限定连铸件，/n其特征在于，/n所述冷却单元(11)被设计成可移动地布置在所述铸模上，并且所述冷却单元(11)具有调整元件(13)，其中所述冷却单元(11)被布置在所述铸模上，使得在所述冷却单元(11)与所述工作面(10)的外侧面之间形成间隙(12)，并且所述间隙(12)的宽度能够通过所述调整元件(13)调节。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181203 DE 102018130698.91.一种用于铸模，特别是用于竖式连续铸造的铸模的冷却系统，所述冷却系统包括至少一个冷却单元(11)，其中所述铸模具有工作面(10)，所述工作面具有内侧面和外侧面，并且所述工作面的内侧面(10a)在操作中限定连铸件，
其特征在于，
所述冷却单元(11)被设计成可移动地布置在所述铸模上，并且所述冷却单元(11)具有调整元件(13)，其中所述冷却单元(11)被布置在所述铸模上，使得在所述冷却单元(11)与所述工作面(10)的外侧面之间形成间隙(12)，并且所述间隙(12)的宽度能够通过所述调整元件(13)调节。


2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却单元(11)包括至少一个冷却装置(14)，所述冷却装置被布置在所述冷却单元(11)的面向所述工作面的外侧面(10b)的一侧上。


3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却装置(14)包括第一冷却装置(14a)和第二冷却装置(14b)，所述第一冷却装置针对相关联的工作面的外侧面(10b)，所述第二冷却装置针对在铸造方向位于铸模出口下游的区域。


4.根据权利要求2或3所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却装置(14)包括至少一个长形开口和/或多个圆形开口，所述长形开口至少部分地沿所述冷却单元(11)的纵向轴线延伸，所述圆形开口至少部分地沿所述冷却单元(11)的纵向轴线布置。


5.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却单元(11)包括至少一个冷却室(15)，所述冷却室具有至少一个冷却剂入口。


6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却室(15)与所述冷却装置(14)流体连通。


7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·威廉·恩斯特·伦根，托马斯·威廉·朱默莱，
申请(专利权)人：铸造车间革新中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT