CN101137453A - 用于制造连铸结晶器的方法和连铸结晶器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造一种连铸结晶器的方法。在该结晶器中对按规定利用该结晶器时和熔液材料接触的至少一个表面(2)进行机械加工。为了通过结晶器达到热流的均匀分布根据本发明规定，在制造结晶器(1)的表面(2)时作为最后一道工序是进行机械加工。该表面加工产生表生表面各向异性。此外，本发明还涉及一种连铸结晶器。

Description

用于制造连铸结晶器的方法和连铸结晶器
本发明涉及一种制造连铸结晶器的方法，在该方法中对按规定地使用结晶器时与熔液材料接触的至少一个表面进行机械加工。此外，本发明还涉及一种连铸结晶器。
为了特别是以一种有利的方式影响热从钢到结晶器壁上的传导，已公开了一些以一种专门的表面设计而出名的连铸结晶器。
为了减少热流EP 1 099 496 A1规定给结晶器板全部或者部分地设置一种表面结构。其中，在紧接着机械加工之后优选地采用喷砂或者喷丸产生这种结构。通过这种办法可以提高结晶器的在按规定使用连铸结晶器时和熔液材料结触的表面的粗糙度。
JP 10 193 042描述了一种连铸结晶器，其中，在宽侧边板的表面上有针对性地设置一些纵向槽。通过这一措施据说是达到减小铸造表面中的热流密度，以避免纵向裂纹。
从JP 02 020 645 A中得知一种连铸结晶器。在这种连铸结晶器中将纵向槽和横向槽以一种规定的网格设置到宽侧边板中。通过这一措施也是争取减少铸造液面中的热流密度，并且因此避免有纵向裂纹的危险。所设置的槽在0.5到1.0毫米的范围；网格的距离大约为5至10毫米。
AT 269 392公开了一种连铸结晶器。在该连铸结晶器中同样也是争取减少热流密度，确切地说尤其是在结晶器的上部区域。这是通过在其上部区域加大结晶器的壁厚，或者在这一区域使用更厚的绝缘材料达到的。在这种情况中该结晶器或者是在它的上部区域全部由这种材料制成，或者在水一侧用这种材料进行涂层。
FR 2 658 440描述了一种连铸结晶器。在这种连铸结晶器中通过下述措施达到局部地减小热流密度，即将槽设置到结晶器的热侧面，并且在这些槽中装进具有较小热传导性的第二种材料。还附加地用这个第二种材料对结晶器的整个表面进行涂层。
在JP 06 134 553 A和JP 03 128 149 A中描述了一种在铸造辊的表面上打毛的办法。据说采用这种办法可减小热流密度。
采用前面已公开的办法应达到改进结晶器的热动态特性，特别是它的壁，并且在连铸时具有更好的适用性。一般讲是争取铸造粉剂在结晶器板上有良好的附着性，并且在整个结晶器上热流的均匀分布。
在结晶器壁和连铸坯外壳之间的铸造粉剂层的厚度和结构决定性地决定着钢和结晶器之间的热流密度的高度和因此也决定性地决定着连铸坯的热载荷和结晶器材料的热载荷。因此，特别是通过在铸造液面区域铸造粉剂层的局部的和时间的变化会在连铸坯外壳中出现很强的应力。这些应力特别是在易出现裂纹的钢种中导致纵向裂纹。然而，通过交替的热加载也使结晶器的表面经受强烈的机械载荷。因此在铸造液面区域中的最大热流应该低，并且尽可能地均匀，以减小特别是易于产生裂纹的钢的品种的形成裂纹的危险。
附加地还争取在窄边调节过程中结晶器的宽边和窄边之间的摩擦尽可能地小。最后还争取通过小的热流密度减小铸造液面中的热载荷，这将对结晶器的使用寿命起到积极的作用。
所建议的措施只能部分地达到这一目的，或者必须以比较高的制造费用才能达到这一目的。
因此本发明的任务是提供一种制造一种连铸结晶器的制造方法以及一种连铸结晶器，使用这种制造方法或者使用这种结晶器将尽可能好地达到上述力争的特性，其中，应以尽可能低的制造费用并且因此以低的成本达到这一目的。
在方法方面本发明的这个任务的解决方案的特征在于，作为最后的工序或者作为最后工序之一在制造结晶器表面时进行产生各向异性结构表面的机械加工。
这优选地是通过下述措施达到的，即最后的工序是铣削方法或者磨削方法。
各向异性应理解为表面特征是根据表面方向而变化，在该表面方向上确定表面特性。在此所谈的结晶器的表面中这点特别指的是参数，例如沿铸造方向所测量的粗糙度具有不同于垂直于它的，也就是和铸造方向垂直的方向的数值。
根据本发明，具有至少一个机械加工的表面(在按规定使用它时该表面和熔液接触)的连铸结晶器的特征在于，该表面至少部分地具有一个各向异性的结构。
根据本发明的一个方案，从表面平面看，结晶器的表面沿铸造方向具有比沿横向于这个方向的方向要大的粗糙度。
各向异性结构化的表面可以具有行式设计的且定向的隆起和凹下部位。这些隆起和凹下部位沿垂直于铸造方向的方向延伸。在这种情况中这些隆起和凹下部位可以设计成波纹，它的波峰和波谷沿着垂直于铸造方向(G)的方向延伸。在这种情况中波纹优选地在截面上基本上具有一种修园的形状。若波纹的高度在2μm和250μm之间，特别是在10μm和50μm之间证明是合适的。
在表面上波纹的高度沿铸造方向和/或者横向于铸造方向可以保持恒定或者可变化地调节。
本发明的建议是，在结晶器表面的成形的机械加工的最后步骤中产生所希望的各向异性表面结构。在这种情况中如此有利地设计加工的表面，即沿铸造方向产生不同于横向于铸造方向的宏观结构。同样，沿铸造方向和横向于它的方向的表面的微观粗糙度也可不同地设计。
用沿铸造方向的更大的粗糙度以及用具有横向于铸造方向行形延伸的隆起的表面的宏观结构达到铸造粉剂层特别是在铸造液面区域更好地附着在结晶器板上，并且不易被连铸坯一完全或者仅局部地一擦掉。同时无论是通过增大的粗糙度还是通过表面的宏观结构都可减小热流和使热流均匀化，这也导致减少纵向裂纹的倾向。通过减小铸造液面上的热流密度附加地减小结晶器板的热载荷，其结果是提高了结晶器板的使用寿命。
此外，在对结晶器表面进行机械的切削加工过程中产生所希望的表面结构也是有利的。这就是说不需要其它的加工步骤，例如在表面上设置槽，在铸造液面区域中给表面涂层或者通过喷砂或者喷丸使表面变粗糙。这使得本发明建议变得经济。因此，无论是在制造结晶器时，还是每次在对结晶器的表面进行再加工时都无需大的费用就能产生有利的各向异性的表面结构。上述加工必须以某种时间间隔进行。
通过以上述方式设计的具有垂直于铸造方向定向的宏观隆起的结晶器表面，或者通过粗糙度一该粗糙度沿铸造方向比垂直于该铸造方向的要大一在由单个的结晶器板(例如板坯、薄板坯)构成的结晶器中也附加地减少在窄边调节时宽边和窄边之间的摩擦。
在附图中表示本发明的一个实施例。
这些附图是：
图1：具有各向异性表面的结晶器板的示意图以及表面拓朴学的放大图。
图2：结晶器板的表面剖面的三维图。
图3：图1的A-B截面的放大图。
图1示出一个连铸结晶器1的一个结晶器板的一个表面的平面图。在使用连铸结晶器1时所述表面与熔液材料(钢)或者已凝固的连铸坯外壳接触。在这种情况中，连铸坯外壳沿铸造方向G通过结晶器板。为了取得上述优点，表面2设置有一种专门的结构：表面2的表面拓朴，特别是粗糙度设计为各向异性，也就是说沿铸造方向G和沿横向于铸造方向G的方向Q产生不同的粗糙度数值。
在这种情况中，结晶器板设置有许多隆起和凹下部位。它们在图1中仅示意示出。这些隆起和凹下部位的生成是在制造结晶器板时的最后机械加工工序中完成的。该结晶器板的表面是采用行铣方法在最后加工步骤中铣削出来的。为此例如使用其直径为100至150毫米的铣刀。该铣刀设置有例如由硬质金属构成的通用的转式刀片。在最后的加工工序中材料的减少小于1毫米，优选地小于0.5毫米。可根据的选择的减少以及其它的铣削参数，如转速、进给速度、切削速度、铣削行距、冷却剂、铣削方向以及刀具相对于板的表面的迎角(倾角)有针对性地调节结晶器表面上的隆起和凹下部位的压印和结构。
也可替代地通过磨削方法产生所希望的表面结构。为此可类似如铣削行形地磨削出表面。在这种情况中波形的隆起和凹下部位的形状可通过砂轮的表面轮廓或者通过砂轮相对于板表面的迎角产生。
图2示出了最终加工的表面的剖面的三维图。在此可以看出，沿铸造方向G的表面粗糙度比横向于铸造方向的方向Q要大。也就是说结晶器板设置有许多隆起和凹下部位。这些在图1中仅示意示出。这些隆起和凹下部位的产生是在制造结晶器板时的最后机械加工工序中完成的。
在图3中可以看到行形定向的隆起和凹下部位的高度H，并且该高度典型地在2μm至250μm范围中。可通过选择铣削参数对这个高度施加影响。
附图标记表
1    连铸结晶器
2    表面
3    波形结构
G    铸造方向
Q    横向于铸造方向的方向
H    波的高度

Claims (11)

1.用于制造连铸结晶器(1)的方法，其中对按规定地使用结晶器时与熔液材料接触的至少一个表面(2)进行机械加工，其特征在于，在制造结晶器(1)的表面(2)时在最后一道工序或者最后几道工序中进行产生各向异性结构化的表面的机械加工。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，最后的工序为铣削方法。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，最后的工序为磨削方法。
4.连铸结晶器(1)，具有至少一个特别是按照权利要求1至3的任一项所述的方法制造的，且在按规定使用连铸结晶器时和熔液材料接触的机械加工的表面(2)，其特征在于，该表面(2)至少部分地具有各向异性的结构。
5.按照权利要求4所述的连铸结晶器，其特征在于，表面(2)沿铸造方向(G)具有比沿横向于铸造方向(G)的方向(Q)更大的粗糙度。
6.按照权利要求4或5所述的连铸结晶器，其特征在于，表面(2)具有行形构成的、且定向的隆起和凹下部位，这些隆起和凹下部位沿横向于铸造方向(G)的方向(Q)延伸。
7.按照权利要求6所述的连铸结晶器，其特征在于，这些隆起和凹下部位形构造为波纹，它们的波峰和波谷沿横向于铸造方向(G)的方向(Q)延伸。
8.按照权利要求7所述的连铸结晶器，其特征在于，波纹在截面上基本具有修园的形状。
9.按照权利要求7或8的任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，波纹的高度(H)在2μm和250μm之间，特别是在10μm和50μm之间。
10.按照权利要求7至9的任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，波纹的高度(H)沿铸造方向(G)是恒定的。
11.按照权利要求7至9的任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，波纹的高度(H)沿铸造方向(G)是变化的。
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