CN102686336A - 连铸结晶器 - Google Patents

Abstract

一种用于连续地浇铸金属连铸坯的连铸结晶器，具有宽边壁体（1）和以能够移动的方式布置在所述宽边壁体（1）之间的窄边壁体（2），对于该连铸结晶器来说所述宽边壁体（1）和窄边壁体（2）一起形成从结晶器入口棱边（4）一直延伸到结晶器出口棱边（5）的用于容纳金属熔融物并且生成金属连铸坯的型腔（3），并且每个窄边壁体（2）划分为三个从所述结晶器入口棱边（4）一直延伸到结晶器出口棱边（5）的窄边区域（6）。对于所述连铸结晶器来说，应该实现连续的散热并且在过渡区域中实现坯壳的有针对性的棱边旋转。这一点得到实现，方法是所述型腔在每个窄边壁体（2）的中心区域（6a）中在所述结晶器入口棱边（4）上具有凸出的轮廓线（11），该轮廓线（11）直至所述结晶器出口棱边（5）在连续的过渡中导回到直的轮廓线（12）上或者导回到具有比在所述结晶器入口棱边（5）上更小的曲率的凸出的轮廓线（15）上。

Description

连铸结晶器

技术领域

本发明涉及一种按提出的权利要求1的前序部分所述的用于连续地浇铸金属连铸坯的连铸结晶器。

尤其本发明涉及一种用于对连续地浇铸具有板坯、薄板坯或者带材横截面的连铸钢坯的连铸结晶器。在此所述结晶器的宽边壁体可以在形成所述型腔的一侧上由平板构成，但是也可以在所述结晶器的纵向延展尺度的至少一个部分区域的范围内具有漏斗状的加宽部并且在与所述窄边壁体的共同作用中构成用于进行薄板坯浇铸的漏斗结晶器。

背景技术

按本发明的类型的连铸结晶器已经从多种公开文献中比如从KR 2004-0058588 A、DE 1508802 A1或者WO 99/12675 A1中得到公开。

这些所描述的连铸结晶器具有宽边壁体和以能够移动的方式布置在所述宽边壁体之间的窄边壁体，其中所述宽边壁体和窄边壁体一起形成从结晶器入口棱边一直延伸到结晶器出口棱边的用于容纳金属熔融物并且生成金属连铸坯的型腔。这样的连铸结晶器能够在连续的浇铸运行的过程中实现有待浇铸的金属连铸坯的横截面规格的个别的宽度变化，必要时在相应的结构上的设计方案中也能够实现有待浇铸的金属连铸坯的厚度变换。每个窄边壁体划分为三个从结晶器入口棱边一直延伸到结晶器出口棱边的窄边区域，这些窄边区域包括一个中心区域以及在两侧与之相连的边缘区域。所述窄边壁体的边缘区域具有从相应的与邻接的中心区域之间的接触线朝所述型腔倾斜的侧面区域表面。由此在所述结晶器的内部获得具有倒斜面的棱边或者位相的型腔并且以这样的方式减小但是并未完全消除在连铸坯凝固时在连铸结晶器的边缘或者棱角区域中出现的已知的问题，也就是连铸坯在该区域中抬升以及由此引起的不均匀的冷却以及从中产生的棱边裂纹及纵向裂纹的生成。

除此以外，由连贯平坦的壁体构成的窄边壁体是常见的现有技术。这样的实施方式同样在KR 2004-0058588 A中得到描述。

发明内容

本发明的任务是，提出一种具有宽边壁体及窄边壁体的连铸结晶器，该连铸结晶器进一步减少已知的现有技术的缺点，并且对于该连铸结晶器来说通过在从所述窄边壁体的中心区域到邻接的边缘区域的过渡区中构成所生成的金属连铸坯或者说其坯壳的棱边旋转这种方式而在窄边壁体的边缘区域中保证了足够的并且均匀的良好的散热。

该任务按本发明通过权利要求1的特征性特征得到解决。这通过以下方式来进行，即所述型腔在每个窄边壁体的中心区域中在结晶器入口棱边上具有凸出的轮廓线，该凸出的轮廓线直至结晶器出口棱边在连续的过渡中导回到直的轮廓线上或者导回到具有比在结晶器入口棱边上更小的曲率的凸出的轮廓线上。

通过在窄边壁体的从结晶器入口棱边直到结晶器出口棱边的中心区域中的轮廓线的特殊的设计方案，连同所述型腔的凸出的凸度的连续的降低，来强化地将坯壳压入到倾斜的侧面区域表面的斜面中并且在那里提高局部降低了的散热效果，由此在坯壳与结晶器壁体之间避免形成缝隙并且提高运行可靠性。这种考虑以顺序的在从结晶器入口棱边直到结晶器出口棱边的结晶器纵轴线上的法向平面为基础。

根据本发明的一种有利的设计方案，在所述窄边壁体的中心区域中的凸出的轮廓线的在结晶器入口棱边上的长度大于在所述窄边壁体的中心区域中的轮廓线的在结晶器出口棱边上的长度。通过轮廓线长度的在从结晶器入口棱边直到结晶器出口棱边的路段上的由此产生的连续的降低，接下来可以使坯壳在其穿过结晶器并且从结晶器中出来的途径中更好地收缩并且同时将坯壳在预先确定的并且所期望的挤压力范围内挤压到倾斜的侧面区域表面中。

在此获得所述中心区域的一种有利的设计方案，即所述窄边壁体的中心区域的凸出的轮廓线在所述结晶器入口棱边上由圆弧或者由与结晶器中心平面相交的并且相对于该结晶器中心平面对称地延伸的具有连续地增加或者减小的曲率的曲线构成，其中所述凸出的轮廓线的曲率在顺序的在结晶器纵轴线上的法向平面中从结晶器入口棱边直到结晶器出口棱边连续地降低。

在此获得一种优选的设计方案，即所述窄边壁体的中心区域的凸出的轮廓线在所述结晶器入口棱边上由圆弧构成，该圆弧的曲率在顺序的在结晶器纵轴线上的法向平面中连续地下降，并且在所述结晶器出口棱边上达到数值零，所述轮廓线由此形成一条直线。由此不仅获得加工技术上的优点而且获得使坯壳挤压到窄边壁体的边缘区域中的挤压力均匀化的优点。

不过所述窄边壁体的中心区域中的轮廓线也同样可以从其它的数学函数中推导出来，比如椭圆、双曲线、三角函数或者其它具有与基轴、具体来讲与结晶器中心平面相交的并且对称的曲线的函数。

根据本发明的一种有利的实施方式，所述侧面区域与中心区域之间的接触线平行于所述宽边壁体在所述窄边壁体的移动范围之内沿着所述宽边壁体取向。在常见的实践中，不仅所述两面窄边壁体而且所述两面宽边壁体都构成一个浇铸锥体（Gießkonus），使得所述接触线歪斜地相对于结晶器纵轴线取向。

根据本发明的另一种设计方案，所述窄边壁体的窄边区域的在结晶器入口棱边上的轮廓线由直线或圆弧或与相对于结晶器中心平面对称地延伸的具有连续地增加或者减小的曲率的曲线构成。所述窄边壁体的窄边区域的在结晶器出口棱边上的轮廓线则由直线构成。

根据一种优选的实施方式，所述轮廓线不仅在结晶器入口棱边上而且在结晶器出口棱边上都由直线构成。即使在从结晶器入口棱边直到结晶器出口棱边的过渡区域中，所述轮廓线在所有的法向平面中始终形成一条直线。

窄边壁体的边缘区域的倾斜在两个从中心区域到邻接的边缘区域的过渡区中引起坯壳的有效的棱边旋转，如果由直线构成的轮廓线在所述窄边壁体的边缘区域中在每个结晶器纵轴线上的法向平面中形成大于90°的张开角。所述张开角越是朝180°移动，所述坯壳的顶着边缘区域的通过中心区域的特殊的轮廓获得的压紧力就越小。对于所述任务的解决来说有效的张开角因此在90°与150°之间。最佳的条件在张开角处于110°与140°之间的范围中时产生。

本发明的一种有利的改进方案在于，所述窄边壁体的边缘区域的倾斜的侧面区域表面构造为从中心区域与边缘区域之间的接触线出发朝所述型腔的方向扭转。由此也在从所述窄边壁体的边缘区域到宽边壁体的过渡区中引起在结晶器中形成的坯壳的棱边旋转。

在此考虑到主要取决于冷却条件和组织转变的收缩情况，方法是彼此对置的窄边壁体的轮廓线的水平的间距在从连铸结晶器的型腔中穿过的结晶器纵轴线的法向平面中从结晶器入口棱边直到结晶器出口棱边连续地减小。通过这种方式也可以获得使坯壳挤压到窄边壁体的边缘区域中的挤压力均匀化的优点。

附图说明

本发明的其它优点和特征从以下对非限制性的实施例所作的说明中获得，其中参照以下附图，附图示出如下：

图1是按现有技术的具有宽边壁体和窄边壁体的连铸结晶器的三个视图，

图2是具有按本发明的窄边壁体的连铸结晶器的两种实施方式，并且

图3是具有按本发明的窄边壁体的连铸结晶器的其它实施方式。

具体实施方式

图1以用于在连铸设备中连续地浇铸连铸钢坯的连铸结晶器的原理结构并且以两种应该算作现有技术的实施方式并且以三张平面图示意性地示出了所述连铸结晶器，不过所述连铸设备也基本上适合于浇铸其它的金属连铸坯。所述平面图示出了横截面形状，这里是板坯横截面，正视图沿所述平面图的剖切线A-A绘出并且剖视图沿所述平面图的剖切线B-B绘出。

所述连铸结晶器包括两面宽边壁体1和两面以能够用未详细示出的调节装置在调节范围内移动的方式布置在这两面宽边壁体1之间的窄边壁体2。在浇铸运行的过程中，所述窄边壁体在所述宽边壁体之间固定在夹紧的位置中。所述两面宽边壁体1和两面窄边壁体2一起形成用于容纳金属熔融物并且用于生成金属连铸坯的型腔3。这个型腔从所述结晶器入口棱边4一直延伸到所述结晶器出口棱边5。在该示意图中放弃了所述窄边壁体的用于实现取决于宽度的浇铸锥体的通常倾斜的取向。所述窄边壁体2的内轮廓构造为相对于结晶器中心平面E对称的结构，所述结晶器中心平面E平行于宽边壁体1延伸并且包括所述结晶器纵轴线8。在图1的正视图中用虚线示出了连续地流入的金属熔融物的熔池液位和在其下面逐渐地生成的并且变厚的坯壳。

每个窄边壁体2划分为三个从结晶器入口棱边4一直延伸到结晶器出口棱边5的窄边区域6，也就是一个中心区域6a和在侧面在两侧连接到其上面的边缘区域6b。接触线7通常形成所述窄边壁体3中的边缘并且平行于宽边壁体取向，所述接触线7将中央的中心区域6a从所述两个侧面区域6b上分开。倒圆可以将接触线7上的棱边作用降低到最低限度。

在图1的平面图中示出了已知的窄边壁体的两种实施方式，所述已知的窄边壁体已经实现这种结构原理，但是具有开头在评价现有技术时所描述的缺点。在图1的平面图的上面的一半图中，所述窄边壁体3具有中心区域6a，该中心区域6a在图纸平面中或者说在任意选择的在结晶器纵轴线8上的法向平面N中由直线9构成，由此所述中心区域6a形成一个平的表面。在所述中心区域6a上连接着侧面区域6b，所述侧面区域6b的侧面区域表面在几何学上观察显得朝中心区域倾斜。所述型腔3相应地具有倒斜面的棱边。根据在图1的平面图的下面一半图中示出的现有技术的另一种实施方式，所述中心区域6a凹入地扩展并且就这样构成一个进入到所述型腔3中的凹陷10。在所述凹陷10上以和在前面所说明的第一种实施方式中相同的方式连接着侧面区域6b。如开头已经在对现有技术进行评价时所解释的一样，这两种实施方式没有最佳地解决在从窄边壁体到宽边壁体的过渡区域中热转移的问题。

图2以平面图在考虑到浇铸锥体的情况下示出了具有各一种按本发明的窄边壁体2的连铸结晶器的两种实施方式，其中所述窄边壁体2的位置处于两面宽边壁体1之间。相应地，这些示意图不仅示出了结晶器入口棱边4并且由此示出其在窄边壁体2上在两面宽边壁体1之间的空间中的轮廓曲线，而且示出了所述结晶器出口棱边5并且由此示出了其在窄边壁体2上在两面宽边壁体1之间的空间中的轮廓曲线。

每条窄边壁体2划分为三个从结晶器入口棱边4一直延伸到结晶器出口棱边5的窄边区域6。所述窄边壁体2的中心区域6a中的型腔在结晶器入口棱边4上具有凸出的轮廓线11，该凸出的轮廓线11朝结晶器出口棱边5在连续的过渡中导回到直的轮廓线12，所述直的轮廓线12而后对于连续地离开连铸结晶器的金属连铸坯来说具有成形作用。所述两个在两侧连接到中心区域6a上的边缘区域6b从将所述结晶器入口棱边4与结晶器出口棱边5连接起来并且限定着中心区域的接触线7出发构成倾斜的侧面区域表面13。所述接触线7处于与宽边壁体1平行的平面中。在所述结晶器入口棱边4上、在所述结晶器出口棱边5上并且在这两条边缘之间的区域中在每个在结晶器纵轴线8上的法向平面中构成直线14。所述两个边缘区域6b的这些直线14在所有在结晶器纵轴线上的法向平面中始终产生比90°大的张开角γ。但是，这个张开角不应该超过150°，因为随着更大的张开角通过本发明获得的最佳的散热和坯壳的棱边旋转的效应的作用会越来越小。

图2也示出，在所述窄边壁体2的中心区域6a中的凸出的轮廓线11的在结晶器入口棱边4上的长度大于在所述结晶器出口棱边5上的直的轮廓线12，由此从所述中心区域及所述倾斜的侧面区域表面13的所选择的张开角γ的所选择的总轮廓中，产生用于将局部的坯壳均匀地挤压到侧面区域表面中的最佳值。

彼此对置的窄边壁体2的轮廓线11、12的在从所述结晶器的型腔3中穿过的结晶器纵轴线8上的法向平面N中的水平的间距从所述结晶器入口棱边4直到所述结晶器出口棱边5连续地减小。

对于在图2的上面的一半图中示出的第一种实施方式来说，所述直线14从所述接触线7一直延伸到所述宽边壁体1。对于在图2的下面的一半图中示出的第二种实施方式来说，所述直线14朝窄边壁体2的方向倒棱，从而产生倒角17。通过所述边缘区域6b的倒棱，可以降低在所述窄边壁体2上最大出现的温度。

根据连铸结晶器的按本发明的窄边壁体2的在图3中示出的其它两种实施方式，所述型腔在中心区域6a中在所述结晶器入口棱边4上具有凸出的轮廓线11，该凸出的轮廓线11直至所述结晶器出口棱边5在连续的过渡中返回到具有比在所述结晶器入口棱边4上更小的曲率的同样凸出的轮廓线15上。根据一种非常有利的同样可以从图3中获得的实施方式，所述凸出的轮廓线11、15由圆弧构成，其中所述圆弧16的在结晶器出口棱边5上的半径R2大于所述圆弧16的在结晶器入口棱边4上的半径R1。

图3示出了本发明的其它两种实施方式，这些实施方式改进坯壳的在中心区域与边缘区域之间的过渡区域中、不过也改进其在边缘区域与所贴靠的宽边壁体之间的过渡区域中的旋转，使得所述窄边壁体2的边缘区域6b的倾斜的侧面区域表面13构造为从所述轮廓线7出发朝型腔3的方向扭转。这通过所述直线14的在结晶器入口棱边4及结晶器出口棱边5上的不同的角度位置来示出。

对于在图3的上面的一半图中示出的第一种实施方式来说，所述直线14从所述接触线7一直延伸到宽边壁体1。对于在图3的下面的一半图中示出的第二种实施方式来说，所述窄边壁体2的直线14在所述宽边壁体的区域中倒圆，从而产生半径18。通过所述边缘区域6b的倒圆，可以降低在所述窄边壁体2上最大出现的温度。

附图标记列表：

1 宽边壁体

2 窄边壁体

3 型腔

4 结晶器入口棱边

5 结晶器出口棱边

6 窄边区域

6a 中心区域

6b 边缘区域

7 接触线

8 结晶器纵轴线

9 直线

10 凹陷

11 凸出的轮廓线

12 直的轮廓线

13 倾斜的侧面区域表面

14 直线

15 凸出的轮廓线

16 圆弧

17 倒角

18 半径

E 结晶器中心平面

N 在结晶器纵轴线8上的法向平面

R1、R2 圆弧16的半径

γ 张开角。

Claims (9)

1.用于连续地浇铸金属连铸坯的连铸结晶器，具有宽边壁体（1）和以能够移动的方式布置在所述宽边壁体（1）之间的窄边壁体（2），其中所述宽边壁体（1）和窄边壁体（2）一起形成从结晶器入口棱边（4）一直延伸到结晶器出口棱边（5）的用于容纳金属熔融物并且生成金属连铸坯的型腔（3），其中每个窄边壁体（2）划分为三个从所述结晶器入口棱边（4）一直延伸到结晶器出口棱边（5）的窄边区域（6），所述窄边区域（6）包括一个中心区域（6a）和在两侧连接到该中心区域（6a）上的边缘区域（6b），并且所述边缘区域（6b）具有从与中心区域（6a）的相应的接触线（7）出发朝所述型腔（3）倾斜的侧面区域表面（13），其特征在于，所述型腔（3）在每个窄边壁体（2）的中心区域（6a）中在所述结晶器入口棱边（4）上具有凸出的轮廓线（11），该轮廓线（11）直至所述结晶器出口棱边（5）在连续的过渡中导回到直的轮廓线（12）上或者导回到具有比在所述结晶器入口棱边（5）上更小的曲率的凸出的轮廓线（15）上。

2.按权利要求1所述的连铸结晶器，其特征在于，在所述窄边壁体（2）的中心区域（6a）中的凸出的轮廓线（11）的在结晶器入口棱边（4）上的长度大于在所述窄边壁体（2）的中心区域（6a）中的轮廓线（12、15）的在结晶器出口棱边（5）上的长度。

3.按前述权利要求中任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，所述窄边壁体（2）的中心区域（6a）的凸出的轮廓线（11）在所述结晶器入口棱边（4）上由圆弧（16）或者由与结晶器中心平面（E）相交的并且相对于该结晶器中心平面（E）对称地延伸的具有连续增加或者减小的曲率的曲线构成，其中所述凸出的轮廓线的曲率在顺序的在结晶器纵轴线（8）上的法向平面（N）中从结晶器入口棱边（4）直到结晶器出口棱边（5）连续地降低。

4.按前述权利要求中任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，所述侧面区域（6b）与中心区域（6a）的接触线（7）平行于宽边壁体（1）在所述窄边壁体（2）的移动范围之内沿着宽边壁体（1）取向。

5.按前述权利要求中任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，所述窄边壁体（2）的窄边区域（6b）的轮廓线（11）在所述结晶器入口棱边（4）上由直线（14）或者圆弧或者相对于结晶器中心平面（E）对称地延伸的具有连续增加或者减小的曲率的曲线构成。

6.按前述权利要求中任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，所述窄边壁体（2）的窄边区域（6b）的轮廓线（11）在所述结晶器出口棱边（5）上由直线（14）构成。

7.按前述权利要求中任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，由直线（14）构成的轮廓线（11）在所述窄边壁体（2）的边缘区域（6b）中在每个结晶器纵轴线的法向平面（N）中形成大于90°的张开角（γ），优选这个张开角处于110°与140°之间的范围内。

8.按前述权利要求中任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，所述窄边壁体（2）的边缘区域（6b）中的倾斜的侧面区域表面（13）构造为从中心区域（6a）与边缘区域（6b）之间的接触线（7）出发朝所述型腔（3）的方向扭转。

9.按前述权利要求中任一项所述的连铸结晶器，其特征在于，彼此对置的窄边壁体（2）的轮廓线（11）的水平的间距在从连铸结晶器的型腔（3）中穿过的结晶器纵轴线（8）的法向平面（N）中从结晶器入口棱边（4）直到结晶器出口棱边（5）连续地减小。

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