连续铸造方法技术

本发明专利技术涉及一种各类金属的连续铸造技术，其系利用液态金属或离子液体作为冷却液，而直接冷却股索（４）。根据本发明专利技术，冷却液通过至少一个喷射机构（１０）直接贯注到股索（４），且冷却液在该喷射机构内以湍流方式流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种根据权利要求1及权利要求9所分别界定的各种金属的连续铸造方法，及用于此种连续铸造方法的设备。其中，液态金属作为冷却液用来直接冷却股索。
技术介绍
有几份现有技术文件反映了此种方法第US 3430680A号美国专利公报揭示了一种冷却方法，该冷却方法设有一垂直导向的导管，冷却液因重力而经由导管流动。一喷嘴居中插入所述的导管之中，为避免液体与液体接触面产生的任何剪切力或者其他干扰，待铸造的金属系呈液体状态并以与冷却液相同的速度通过该喷嘴。待铸造的金属自接触面朝向股索的中央区域开始凝固，且最终硬化至足于自冷却液中分离。除了要使成为液体流中的两个组成部分的两种单独的液体以完全簿片状态流动并且达到完全相同的速度而存在巨大的困难外，冷却效果更确实因为此种原因而相当不佳。第US 3874438A号美国专利公报揭示了一种液态金属的冷却槽，其中液态金属的表面系位于(给定外形的)坩埚的出口之下。温度的状态是非常巧妙的，在进入冷却槽之前不久，熔料在坩埚的出口区域达到其凝固点。该冷却槽设成为圆柱体形状并通过圆柱体周壁的热传递而冷却。专门的设备，亦即所附加的冷却液收容器，被设置为用来将冷却液表面保持在选择的高度。在坩埚的出口区域保持凝固点的温度是非常困难的，必须要考虑到股索在其横截面的绝大部分之上仍然呈液体状态，热量因为凝固而自由地释放，且顺着股索的冷却进程因为冷却液温度的越来越高在铸造过程期间始终在发生变化。第US 5344597A号美国专利公报揭示了一种从液体状态制造簿片钢板的相当复杂的方法。熔化铸件簿层放置于由熔化的金属(如铅)组成的冷却液的表面中，自冷却液上漂移至辊轧床，并在辊轧床里被保持、导引以及被移开。冷却液仅仅进入接触到铸件较低的一侧。冷却液从熔室的表面区域传递至冷却器并通过水泵返回到熔室的底部区域。因为只有单面冷却，冷却液位于铸件的下面，以及簿片钢板相对于冷却液的表面作平行移动，所以热量传输及因此产生的冷却是相当不佳与不均匀的，而导致产品的应力及扭曲。第US 495430A号美国专利公报揭示了一种类似的方法，其主要的不同在于，液态的金属(钢水)是怎样被引到铅之上以及怎样被输出，该铸造过程是与此相同的并且具有同样的缺点。第US 4510989A与第US 4751959A号美国专利公报分别揭示出两种十分近似的设备与方法。其分别揭示表面具有簿固体层的熔化铸件，被引入包含熔化金属的冷却室中并顺着弓形轨道移动。该冷却室的容量远远大于浸入其中的股索的体积，因而该方法需要大量的冷却液。该冷却液，在其最佳状况下，被设置于容器底部上的循环水泵任意地搅动。重要的问题因冷却液的巨大表面区域与产生于熔室内不同程序的危险蒸汽及气体而产生。另一个问题伴随着下面这个事实而产生，即股索不得不成型为弯曲的形状，然后再重新成为细长的形状。如此将产生结构性的问题并在最终产品上导致品质上的缺陷。第US2363695A号美国专利公报提供了一种不错的思路，熔化材料，大多数情形下即是钢，通过绝热的U型导管注入喷嘴之中，该喷嘴是朝上设在充满作为冷却液的液态铅的容器之内，然后垂直朝上流出。冷却液没有被搅动地保持于容器内，因而仅仅随着股索运动以及因为温度的差异而产生的对流运动，这即意味着并没有激烈地运动。此种情况，与股索的伴同移动，以及铅因变热而产生的上升，产生均衡冷却与长时间循环运行的问题。第US 863161A号美国专利公报揭示出通过两个步骤的导管铸造技术第一步，水冷式模具用来在股索的表面产生固体金属簿层；第二步，股索顺着弯曲的轨道经由直接与液态金属接触而进一步冷却。该液态金属保持在围着铸件的环状裂口里且通过水间接地冷却。除了模具环形而产生的问题，还同时存在着因复杂的热传递而产生的均匀性问题，即热量从熔化的中心通过固态的表面区域到达作为冷却液的液态金属，进而进入模具的周壁及在周壁的管道中循环的水中。而通过这种设置达到明确规定及均匀冷却的计划几乎是不可能的。第US 3128513A号美国专利公报揭示了一种以熔盐作以为冷却液的铸造方法。为此，股索相较于冷却液具有更高的密度以沉入容器的底部。股索内部的液体压力系用来形成股索的横截面。但如此也将产生许多的问题甚至是极大的危险，如熔化金属的突然爆发等等。冷却液通常没有任何搅动地保持在容器的底部，在某些具体的实施方式中，关于股索的可移动模具会被使用，此时股索的表面与冷却液的接触是受到妨碍的。第JP 62101353A号日本专利公报揭示出一种管道铸造的传统方法。为正确及平滑地形成内表面，中空的型芯插入到喷嘴。为了防止水与熔化金属的直接接触万一发生意外时发生任何危险(涌流爆发)，中空的型芯于其内部通过熔化金属代替水来进行冷却，因而股索与液态金属之间并没有直接的接触。通常来讲，连续铸造技术的引进是一种非常有效的半成品的生产方法。产品是辊轧锭铁、挤压钢坯、条板与电线，有时也可以是管道，更进而是锻造原料，极少情况下也可能是预触变材料。铸造材料则是铝、铜、镁、镍以及他们的合金如同钢一样。大量影响铸造程序的参数已导致许多的不同模具设计的发展。通常，铸造熔料间接地通过模具冷却，直至其凝固成足以承受模具出口产生的压力及足以抵抗液态铸造熔料的爆发的壳体。股索于模具出口后的很短距离直接通过水进行冷却，被理解为正如簿膜冷却或喷淋冷却或者具有水与气体的两阶段冷却。直接冷却阶段是确保股索液态型芯的凝固。有时候第二冷却阶段后还有第三冷却阶段，即浸入水容器中或者通过流动气体温和地冷却。该方法不同于在模具中的间接冷却阶段及其接下来的通过水或水与气的直接冷却阶段，是现有技术。但是此种冷却思路的缺点在于，模具与股索之间的摩擦力会造成新成型表面的损害。而且，因为凝固收缩的结果而在模具与股索之间产生的气隙，进而导致股索壳体的重复加热，也是不利的。这两种情况将导致产生对连续铸造股索的表面下层有重要影响的缺陷，例如表面缝隙，比如摩擦力过高的情况下，隔离与凹室的大小不同，壳体弯曲度等。无论如何，股索的表面下层与其中心非常不同，因而不得不特别地从辊轧锭铁分离开来加工。这意味着有必要附加一个工艺步骤，从而导致成本的增加。一种降低表面下层厚度的方法是采用润滑剂。许多不但采用润滑剂而且采用润滑剂/气体混合物以降低模具中的摩擦力与热散发的不同的润滑系统已经设计出来，但是完全消除表面下层是不可能的。另一种方法是减小模具的长度以便减小股索表面下层的厚度，但这将需要一个更好的并且因而成本更高的工艺控制系统。为单晶体产品制造的目的，一种热模具被用于所谓的Ohno连续铸造制程(OCC)中。为防止晶核在模具周壁上形成并且确保轴向的凝固，模具的温度远远高于铸造材料的熔点。关于该制程必要的热传递是通过在距模具出口明确界定距离之唯一位置的直接冷却而实现的。经由该制程制造出来的股索通常是具有光滑表面的单晶体。但是，单晶体的制造并非通常连续铸造制程的目标，因为制造出来的股索应当经由辊轧、挤压或锻造或其他具有各向同性特性的冷加工或热加工制程而得到。在这两种方法之间(即通过冷模具铸造与通过热模具铸造)，存在与绝热模具共同作用及仅仅通过直接冷却方式进行冷却的可能性。当在正确的制程参数情形下运行时，这也有希望得到一个光滑的、没有表面下层的股索。但是因为活动的模具的长度非常短，该方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续铸造方法，其中液体金属或离子液体作为冷却液用以直接冷却股索（４），其特征在于，冷却液（８）以湍流方式通过至少一个喷射机构（１０）用力喷射到股索（４）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-2-28 03450060.31.一种连续铸造方法，其中液体金属或离子液体作为冷却液用以直接冷却股索(4)，其特征在于，冷却液(8)以湍流方式通过至少一个喷射机构(10)用力喷射到股索(4)上。2.如权利要求1所述的连续铸造方法，其特征在于，冷却液(8)可以是铅、锡、铋、镓、铟或其合金。3.如权利要求1或2所述的连续铸造方法，其特征在于，在摄氏温度下，冷却液(8)的熔点低于或者等于铸造材料熔点60％的温度。4.如前述任何之一权利要求所述的连续铸造方法，其特征在于，至少一个喷射机构(10)涌入冷却液(8)填满位于股索(4)表面与环绕股索(4)之导管(12)内表面之间的全部的间隙室(11)。5.如前述任何之一权利要求所述的连续铸造方法，其特征在于，冷却液(8)沿着股索(4)的移动方向流动。6.如前述任何之一权利要求所述的连续铸造方法，其特征在于，喷射机构(10)具有圆锥形的喷射形状，这样其雷诺数效应总计达到至少15000，且更适宜超过25000。7.如前述权利要求1至5任何之一所述的连续铸造方法，其特征在于，喷射机构(10)包括若干个独立的具有圆形横截面的喷口，这样其雷诺数效应总计达到至少5000。8.如前述任何之一权利要求所述的连续铸造方法，其特征在于，提供氧气或包含氧气的气体，最好是空气，到喷射冲击的股索的向上的位置。9.一种用于前述权利要求1至8任何之一所述的金属连续铸造方法的设备，包括用以冷却媒介的存储油箱(...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡波特莎莫浩夫，彼得莎莫浩夫，
申请(专利权)人：邵和邵莎莫浩夫公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]