液冷式结晶器制造技术

本发明专利技术涉及一种金属连铸用的液冷结晶器，包括铜或铜合金的结晶器板（１），它借助固定螺栓（１４）与转接板或水箱连接。此结晶器的特征在于，固定螺栓（１４）固定在从结晶器板（１）冷却剂侧（６）岛状突起的平台（７）上，平台至少部分伸入在结晶器板（１）与转接板或水箱之间构成的冷却剂间隙内并具有一种与冷却剂流动方向（Ｓ）相适应的流线形造型。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有权利要求1前序部分所述特征的液冷结晶器。
技术介绍
由DE19716450A1已知薄扁钢连铸用的液冷结晶器，其中设两个彼此对置的分别由铜板和钢制支承板组成的宽侧壁。构成型腔边界的铜板借助金属螺栓可拆地固定在支承板上。金属螺栓焊在铜板上。在这里附加采用一个镍环作为焊接辅助材料。由于将金属螺栓与铜板焊接发生点状加热，这在焊接部位造成有害的结构改变。此外，在这种常用的螺栓焊接法中要求检验焊接接头。若一个金属螺栓受损，必须麻烦地将其从铜板拆除并用一新的金属螺栓替换。也属于先有技术的是将螺纹衬套直接置入一铜制的结晶器板内，所以结晶器板可借助螺栓固定在转接板或水箱上。但对于壁厚较小的结晶器板，在螺纹衬套的孔底与结晶器板浇注面之间的安全距离可能不足。通常安全距离要求约6至25mm，以保证浇注侧补充加工。若旋入螺纹衬套所需要的深度与为了结晶器板可靠工作所需要的孔底与浇注侧之间的距离之和大于结晶器板的壁厚，那么只能选择其他效果较差的连接方式。EP1138417A1公开了金属尤其钢材连铸用的液冷式板状结晶器，其中结晶器板借助固定螺栓分别与一水箱或一支承板连接。固定螺栓啮合在设在每块结晶器板水侧的成型件内，成型件通过钎焊或通过电子束焊与结晶器板力封闭连接。此方案的缺点是，通常必须在水箱或转接板内设一些附加的凹槽，以容纳从结晶器板冷却剂侧突起的固定段。此外，或在结晶器板或在转接板内加上补充的冷却剂通道。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的是，在尤其小壁厚的铜制结晶器板在转接板或水箱上的安装方面改善金属连铸用的液冷结晶器，使能实现在转接板或水箱上有利于流动技术的安置。另一个目的是在采用薄壁结晶器板的同时提供一种特别耐磨的结晶器。为达到第一个目的本专利技术建议了一种具有权利要求1特征的结晶器。按本专利技术的结晶器重要的组成部分是从结晶器板突起的岛状平台，它们伸入在结晶器板与转接板或水箱之间构成的冷却剂间隙内。在这里，平台或平台之间的空隙至少在一定的高度范围内构成冷却剂间隙。在冷却剂的流速足够大时，不需要在结晶器板冷却剂侧或在转接板或水箱面朝结晶器板的那一侧内其他的槽。因此，在按本专利技术的方案中，加工技术方面的费用比具有复杂的冷却剂导引装置的方案低。岛状平台的形状选择为使冷却剂间隙内的流动阻力尽可能小。因此，平台有一种与冷却剂流动方向相适应的流线形造型。尤其是，若固定螺栓与固定在平台内的螺纹衬套啮合，则按本专利技术的结晶器提供了在转接板或水箱与结晶器板之间传统的可拆式连接的优点，而且在这种情况下可以使用壁极薄的结晶器板(权利要求2)。在这里平台的高度可根据螺纹衬套的高度选择。为造成特别小的流动阻力，平台是菱形的构型(权利要求3)。若平台的横截面设计成滴状或椭圆形也可以得到低的阻力系数。可认为特别有利的是，结晶器板通过平台支承在相邻的转接板或相邻的水箱上。在这种情况下不需要附加的用于构成冷却剂间隙的定距元件，因为平台确定了结晶器板与转接板或水箱之间的间距并因而也决定了冷却剂间隙的宽度。这样设计的优点是，原则上不必在转接板或结晶器板内设导引冷却剂用的其他的槽或凹槽。也就是说，转接板和结晶器板除平台外在冷却剂侧可设计成平的，由此从根本上取消了为制造附加的冷却剂通道或槽所需的加工技术方面的费用。当然，可以按选择不仅可在转接板内而且可在结晶器板内至少局部设一些冷却剂通道或槽。本专利技术的结晶器板另一个优点可认为是，作用在固定螺栓上的夹紧力通过平台紧邻通孔地支承在转接板上经短的路径传入转接板或水箱。由此在结晶器板内几乎不产生弯矩(权利要求4)。若平台有一个朝结晶器板方向修圆的过渡区(权利要求5)，则可将来自固定螺栓的夹紧力最佳地导入结晶器板内。由此避免在平台的安置区内不希望的应力集中。按权利要求6的特征规定，平台与结晶器板设计成一体。在这里给予结晶器板冷却剂侧铣削技术的加工，在此过程中形成平台。在本专利技术的范围内也可以作为单独的构件制造平台，接着与结晶器板连接。优选采用材料封闭的连接方法，例如焊接或钎焊(权利要求7)。在材料差别很大时也可考虑平台与结晶器板粘结。按权利要求8规定了一种结晶器，其中的结晶器板的壁厚小于固定螺栓直径的2.5倍。固定螺栓的直径通常在约8mm至约20mm的范围内。按权利要求9的特征，冷却剂间隙导流地与穿过转接板的冷却剂通孔连接。由此，冷却剂间隙经转接板内的冷却剂通孔最终与连接在转接板下游的冷却箱连接，无需附加的侧向冷却剂供给装置，例如属于先有技术的通过在结晶器板内部的深孔的那种冷却剂供给装置。尤其是冷却剂供给和排出可完全通过转接板进行，为此目的转接板优选地按规则的间距设冷却剂供给和冷却剂排出装置，从而达到结晶器所期望的冷却效果。在本专利技术的范围内可认为特别有利的是，小壁厚的结晶器板与转接板共同构成一个预装配的板组件，它作为整体可与一水箱连接。采用小壁厚的结晶器板、将冷却剂间隙通过平台组合在内以及由于冷却剂通孔直接设在转接板内，这种板组件便可以用于替换总尺寸和连接尺寸相同的结晶器板(权利要求10)。采用如此设计的板组件可以完全和经济地替换用铜或铜合金制的厚度尺寸大得多的结晶器板。使用由结晶器板和可重复利用的转接板组成的板组件，比使用一种用铜或铜合金制的实心结晶器板要便宜得多，后者在达到其磨损极限后必须用一新的替换。在按本专利技术的结晶器中只需要用一新的结晶器板替换小壁厚的结晶器板，或在迄今使用的加工机器上作修正加工。有利地，结晶器板沿其全部尺寸有相同的壁厚。尤其为了达到高的浇注速度和为了延长使用寿命，可以采用一种经时效硬化的屈服点大于300MPa的铜材制成(权利要求11)。通过采用有高屈服点的铜材，结晶器板在冷却剂间隙与浇注侧之间测量的壁厚可以减小到这样一个程度，即，使此壁厚在数量级为约5mm至25mm，优选地为10mm至18mm的范围内(权利要求12)。当按本专利技术的结晶器使用于高浇注速度时，尤其在浇注速度大于5m/min时，按权利要求13的特征规定，结晶器板沿浇注方向测量的长度为约1.0m至1.5m，优选地在1.1m至1.4m之间。根据预期的机械和热负荷以及结晶器板的刚度，平台可按彼此的间距为约50mm至250mm排列(权利要求14)。为了补偿热应力，按权利要求15的特征规定，在平台表面与转接板或水箱之间加入一个允许相对运动的滑动辅助装置。权利要求15所指的相对运动是在平台与转接板或水箱接触面的平面内发生的。滑动辅助装置既可以设在转接板或水箱上，和/或也可以设在平台表面上。滑动辅助装置尤其可以是一个以聚四氟乙烯(PTFE)为基的层(权利要求16)。也可以使用一个滑动圆片(权利要求17)。对于在结晶器板与转接板之间连接区域内的相对运动重要的是，固定螺栓允许这样一种相对移动。这种原则上有足够间隙地穿过在转接板或水箱中的通孔的固定螺栓是权利要求18的内容。除此之外还可以在保护固定螺栓的螺栓头下面同样设滑动辅助装置。它可以是滑动圆片或滑动层。在这里，相应的表面对有低的静摩擦系数和/或滑动摩擦系数，尤其小于0.1。为此目的，与滑动辅助装置对应的表面可例如镀铬、抛光或淬火。还可以设想在螺栓头下面加入允许螺栓相对于互相夹紧的构件相对运动的元件。在这里例如可设想有球形表面的圆片，它在一侧或两侧支承在锥面内。一种双重的锥/球组合允本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属连铸用的液冷结晶器，包括铜或铜合金的结晶器板（１），它借助固定螺栓（１４、１４’）与转接板（２、２’）或水箱连接，其特征为：固定螺栓（１４、１４’）固定在从结晶器板（１）冷却剂侧（６）岛状突起的平台（７、７’）上，平台至少部分伸入在结晶器板（１）与转接板（２、２’）或水箱之间构成的冷却剂间隙（５）内并具有一种与冷却剂流动方向（Ｓ）相适应的流线形造型。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格哈德胡根许特，托马斯罗尔夫，迪特马尔科尔贝克，汉斯京特沃布克，德克罗德，罗兰奥里，汉斯德克比沃华尔，汉斯于尔根黑姆舍迈尔，
申请(专利权)人：KM欧洲钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]