用于连铸矩形或正方形截面金属坯的锭模制造技术

一种用于熔融金属的连铸的锭模的大致为矩形的截面的铸管被分割成两部分；第一部分由于具有其曲率半径沿着该管在熔融金属的流动方向内逐步递减的圆形内棱边而具有变化的内部截面；第二部分与第一部分相邻并具有固定的内部截面，其中圆形内棱边具有用于其后轧制工序的预定的最优曲率半径。铸管第一部分的设计防止金属在其通过铸管冷却并收缩时同诸壁、尤其同模具的棱边分离，由此在不降低产品质量的情况下增加铸造速度。（*该技术在2019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用于熔融金属的连铸、尤其用于形成矩形或正方形截面的金属坯的锭模。金属坯或者金属锭可通过在一管形模具(锭模)中连铸熔融金属、接着立即进行轧制(被称为“铸造及直接轧制”技术)由熔融金属、尤其是钢制成。虽然该技术能实现相当高的产出速度以及质量较佳的产品，但该技术目前仍存在若干缺陷-这主要由于熔融金属在模具中冷却并固化的过程-它限制了可获得的最大产出速度以及可用同一模具进行制造的产品的范围。即，已知在有熔融材料通过其冷却并开始固化的连续锭模中过快地进行铸造会在成品中形成瑕疵。具体地说，只有在材料与诸壁持续接触的情况下，由熔融材料向模具壁输出热量所发生的冷却才充分有效，以便形成固化金属的表面层(被称为“表皮”)，并当材料穿过模具时逐步增加该表面层。然而，当材料固化时，该材料接触模具壁、尤其是模具内棱边，并同该壁、尤其是内棱边分离，从而在金属表皮与模具壁之间形成气囊，由此减少所释放的热量，并减慢固化过程。因此，除了在热量减少不足的拐角处，金属表皮(固化层)继续生成，从而引起熔融金属的仅仅局部固化，并在成品上形成瑕疵。由于当将金属从模具壁取出时，在金属表皮上存在着不想要的应力，因此这还增加了在棱边处形成裂纹的可能性。简而言之，所形成的金属坯的抗扭强度较差，这极有可能沿着棱边形成纵向裂纹；该所形成的金属坯具有极不均匀的表皮温度，所有的这一切在其后的轧制阶段中会产生众多问题，并势必降低成品质量。为了克服这些缺陷，保持相对较低的铸造速度以尽可能均匀地冷却材料。另外，减小模具内部拐角的曲率半径已知可减少气囊生成，同样，提供的铸造速度不太高。当仅仅铸造一种类型的材料时，通过改善模具的几何形状、例如使用近似锥形的模具可减少金属表皮同模具壁的分离。然而，该解决方案不能应用于制造不同特性的材料的模具中(例如，不同类型的钢)。最后，某些已知的模具具有一种特殊的、例如凹形壁的截面用于熔融金属的通行。然而，虽然减小了分离问题，但此类模具还是无法增加铸造速度并超越某些限制。本专利技术的一个目的在于提供一种用于金属材料的连铸、用以克服与已知模具典型相关的上述缺陷的锭模。具体地说，本专利技术的目的在于提供一种能沿着模具的整个长度、在所有的点上有效冷却熔融金属以防止金属同模具壁、甚至同棱边分离，并对能立即轧制的高质量产品进行高速铸造。根据本专利技术，它提供了一种用于熔融金属的连铸、尤其用于形成矩形或正方形截面的金属坯的锭模，该锭模包括一纵向延伸的铸管，该熔融金属通过该铸管流动并冷却；该铸管具有大致为矩形的横截面，并由大致平行且并排设置的第一对壁和第二对壁所限定；该第一对壁和第二对壁大致相互垂直，并限定四条内棱边；其中，该铸管包括具有圆形内棱边和自相应的第一纵向端向与第一纵向端相对的相应的第二纵向端逐步变化的内部截面的至少一第一部分，该熔融金属在该第一纵向端处送入；该至少第一部分的截面变化是由圆形内棱边的曲率半径中相应的连续且逐步的变化所确定的；该曲率半径自第一端处的最大值递减至第二端处的最小值。更准确地说，该铸管的至少第一部分的截面变化为再现当熔融金属穿过该至少第一部分时该熔融金属的热收缩。本专利技术锭模的特殊设计用于在所有表面点、甚至在内棱边处，并沿着模具的整个长度有效冷却熔融金属。事实上，由于截面变化部分的特殊内部截面，因此使材料在所有时间内保持与模具壁、甚至与棱边接触，实际上再现了当材料冷却并固化时该材料的冷却模式。于是，防止金属同模具壁、甚至同棱边分离，而不必保持过低的铸造速度。由于材料具有所需特性(具体地说，在棱边处没有内应力，以及均匀的表皮温度)，因此，可在本专利技术模具的内部进行有效冷却，以便能立即轧制从铸管所获得的产品，而不需要任何中间处理工序。此外，对于不同材料、例如用于生产不同类型的钢可使用同一模具，同时还能确保高质量的产品并保持高的产出速度。现参照附图以举例的方式描述本专利技术的一非限制性实施例，其中附图说明图1示出了本专利技术的一种用于熔融金属的连铸的锭模的立体图；图2示出了图1所示模具的熔融金属入口截面的俯视示意图。在图1和图2中，详细示出的诸部分是大大超出比例的，这是为了突出本专利技术的主要特征，标号1表示整个的用于以矩形截面的金属坯形式进行熔融金属、例如钢的连铸的锭模。模具1包括有熔融金属流过其中的一纵向延伸的铸管2；该管2具有大致为矩形的横截面，并由大致平行且并排设置的具有预定尺寸的第一对壁3和第二对壁4所限定；诸对壁3和4相互垂直并限定四条棱边5。在图1所示的该非限制性实例中，管2由于壁3是平的而壁4具有预定曲率而弯曲，但可明显地呈除上述之外的纵向形状、例如该管可呈直线状。无论哪种情况，该管2大致沿平行于该对平壁3的一预定方向延伸。根据本专利技术，管2包括具有变化的内部截面、并终止于相应的送入熔融金属的第一纵向端7的第一部分8；以及具有固定的内部截面、并终止于送出熔融金属的该管2的第二端10的相邻的第二部分9。第一部分8纵向延伸一段预定长度直到由管2的中间截面所限定的相应的第二端11，熔融金属在中间截面处立即由第一部分8送出并被送入第二部分9。由诸对壁3和4限定的棱边5整体沿着管2的整个长度是圆形的；棱边5的曲率半径沿着第一部分8逐步变化，从端7处的最大值R1连续递减至相对端11处的最小值R2，并沿着第二部分9的整个长度保持固定值R2；所选择的棱边5的曲率半径的最小值R2对其后轧制从铸管2所获得的金属而言是最佳值。棱边5的曲率半径沿着第一部分8的逐步变化相应地引起了部分8截面的逐步变化。具体地说，上述截面变化是借助部分8的四条棱边5上相应的漏斗状部分12所获得的四个漏斗状部分12横向伸出于壁3和4之外、从部分8的端7纵向延伸至其端11、并朝着部分8的端11锥削，虽然部分8由诸对平行壁3和4所限定，但如上所述，其具有纵向变化并且其面积自端7向端11递减的内部截面。部分8在端11处具有没有凸起且与第二部分9的固定截面相重合的矩形横截面。第一部分8的截面变化是为了再现当金属沿着部分8送入并冷却时，该金属的热收缩。为达此目的，在本专利技术的一较佳实施例中，第一部分8的截面变化以及相应的内部棱边5的曲率半径变化不是线性变化的。此外，截面变化的第一部分8的纵向延伸量(extension)较佳地大致等同于截面固定的第二部分的纵向延伸量。根据一较佳实施例，第一部分8的纵向延伸量短于、例如第二部分9的纵向延伸量的95％。在一典型实施例中，纯粹借助一非限制性实例，第一部分8和第二部分9具有相应的长度L1＝450毫米以及L2＝600毫米；这些长度与所有下面所表示的其它距离一样，是沿着平行于平壁3的一条轴线进行测量的(与管2的纵向轴线相对，如上所述，可如图1所示的那样弯曲)。因此，熔融金属输入端7处的棱边5的曲率半径为R1＝11毫米；部分8的中间截面13(图1)处、距离端7为L3＝240毫米处(仍然是沿着平行于平壁3的轴线进行测量的)的曲率半径假定为一中间值10.4毫米；以及，部分8的端11处(即，距离端7为L1＝450毫米处、或者距离中间截面13为L4＝210毫米处)的曲率半径等于最小值R2＝10毫米，然后沿着第二部分9的整个长度保持该最小值直到管2的输出端10。因此，曲率半径中的变化与距离部分8的熔融金属输入端7的距离中的变化之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于熔融金属的连铸、尤其用于形成矩形或正方形截面的金属坯的锭模（１），包括一纵向延伸的铸管（２），所述熔融金属通过所述铸管流动并冷却；所述铸管（２）具有大致矩形的横截面，并由大致平行且并排设置的第一对壁（３）和第二对壁（４）所限定；所述第一对壁（３）和第二对壁（４）大致相互垂直，并限定四条内棱边（５）； 其中，所述铸管（２）包括具有圆形内棱边（５）和自相应的第一纵向端（７）向与所述第一纵向端相对的相应的第二纵向端（１１）逐步变化的内部截面的至少一第一部分（８），所述熔融金属在所述第一纵向端（７）处送入；所述至少第一部分（８）的所述截面变化是由所述圆形内棱边（５）的曲率半径中相应的连续且逐步的变化所确定的；所述曲率半径自所述第一端（７）处的最大值（Ｒ↓［１］）递减至所述第二端（１１）处的最小值（Ｒ↓［２］）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：G马尔泰卢西，
申请(专利权)人：欧罗巴金属股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]