CN104023874A

CN104023874A - 连铸模具

Info

Publication number: CN104023874A
Application number: CN201280065213.1A
Authority: CN
Inventors: 禹大熙; 元泳穆; 权祥钦
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: EP2799162B1; KR20130074898A; JP2015503450A; EP2799162A1; CN104023874B; KR101360564B1; EP2799162A4; JP5933751B2; WO2013100499A1

Abstract

本发明的连铸模具为向下方呈渐缩形减小的连铸模具，其包括：两个长侧模具；和两个短侧模具，该两个短侧模具围封所述两个长侧模具之间的空间，并且在两侧端部形成突出部，使得在板坯的角部形成倒角面，其中，所述短侧模具的突出部向下方逐渐减小，以补偿板坯的收缩量。

Description

连铸模具

技术领域

本发明涉及一种连铸模具，具体涉及一种用于防止板坯中产生角部裂纹(corner crack)的连铸模具。

背景技术

图1是现有技术的连铸装置的图，图2是示出图1的连铸装置的模具的立体图。

另外，图3示出图2的模具的主视图、俯视图和侧视图，图4是示出根据温度而言的钢的脆性区域的图表。

如图1-4所示，液相铁水从铁水包1前进到中间包(Tundish)2并且被注入至模具3，由此在板坯表面形成凝固层。当板坯经过具有多个导辊的二次冷却台4时，液相铁水的凝固结束，从而允许连续地生产板坯。

此时，由于在板坯中产生的裂纹不会在随后的轧制过程中被去除并且会保留成产品缺陷，因此需要在进行轧制之前通过火焰清理等方法来去除裂纹。然而，为此需增加检查板坯并去除裂纹的过程，从而不能直接将板坯装入轧制加热炉，并且需要额外的人力和费用。

具体地，如图所示，铁水通过浸渍喷嘴2a注入至模具内部，并且在短侧模具3a和长侧模具3b中，开始从铁水表面形成凝固层，并且向下方生长并且变厚。

所述凝固层越向下方行进，温度越低并发生收缩。这里，如果不能在模具中补偿收缩，则会在凝固层出现张力并且在其中形成裂纹。

如图所示，为了防止这种裂纹，减小下端宽度使其小于上端宽度，从而使模具具有倾斜度。通过使长侧的下端宽度W_1B小于长侧的上端宽度W_1T，使短侧模具3a具有倾斜度，由此补偿长侧的凝固层的收缩率；通过使短侧模具3a的下端宽度W_2B小于上端宽度W_2T，使长侧模具3b具有倾斜度，由此补偿短侧的凝固层的收缩率。

在板坯中产生的角部裂纹与钢的脆性区域有着密切的关系。

如图4所示，通常，钢根据温度具有三个脆性区域。其中，在板坯表面温度在700-800℃(以下，称为“第三区域脆性区间”)范围内，由于延展性小，因此即使应变速度小，也容易发生裂纹。

通常，在矩形板坯的情况下，由于热量从角部向凝固层的长侧和短侧的两方向逸出，因此与板坯的其他位置相比，表面温度下降得更快，从而在铸造过程中的连铸机内，角部容易包含在第三区域脆性区间。

从而，在通过连铸机将板坯弯曲或者矫平期间，向板坯施加应力，并且板坯角部的温度在该区间包含于第三区域脆性区间，由此容易发生角部裂纹。

为解决该问题有如下方法：铸造板坯以允许角部被倒角，由此抑制角部温度与板坯的其他位置相比更快下降的现象，从而在连铸机进行板坯的弯曲或者矫平期间时，允许角部温度在脆性区间之外。为了将板坯铸造为具有如上所述的倒角角部，改进连铸模具的现有技术发明——如图5所示——被公开在专利No.EP0776714、专利No.EP0409708、日本专利特开平No.11-290995、韩国专利申请No.KR2002-0084914中。

如图5(a)所示，专利No.EP0776714公开了如下方法：通过使用短侧模具5使板坯的短侧具有突出的形状，减少板坯出现的内部裂纹同时减少板坯的未凝固部分。这里，由于板坯的倒角面包括垂直于长侧的表面，而不是包括呈平面的倾斜面，因此在该部分，基于倒角的防止温度降低的效果削弱，并且在轧制板坯的过程中，发生角部折叠的缺陷。另外，由于突出部5a的形状和大小在上部和下部相同，因此不能补偿倒角面的收缩率，从而存在发生裂纹的缺点。

如图5(b)所示，专利No.EP0409708公开了将短侧模具6插入长侧槽7a而使板坯的倒角面形成为呈平面的倾斜面，由此防止在轧制材料中产生折叠痕迹，同时通过允许增加突出部6a角部的厚度，由此可以实现增大耐用性的效果。然而，由于无法改变短侧模具6的宽度，并且使突出部6a的上部和下部具有相同的大小和形状，因此，无法补偿在倒角倾斜面处的板坯的收缩率，从而具有在倒角面发生裂纹的缺点。

如图5(c)所示，日本特开平No.11-290995公开了一种模具，其中短侧模具8的两侧端部被加工成圆弧形状，以使板坯的角部形成为具有圆弧形状。对于该模具而言，无法改变宽度。虽然因角部为圆弧形状，而在防止角部温度降低和提高角部金属板耐用性的方面具有一定效果，但由于具有圆弧形状的板坯角部在上部和下部具有相同的形状，因此无法补偿圆弧部的凝固层的收缩率，从而存在表面之间发生裂纹的缺点。

如图5(d)所示，韩国专利申请No.KR2002-0084914公开了如下方法：短侧模具9具备在板坯角部形成倒角面的突出部9a，并且所述突出部9a在下部的尺寸增加，以防止发生板坯的角部裂纹和表面之间的裂纹。由于所述突出部9a的大小向下方增加，因此除了突出部9a以外的短侧模具9的长度是向下方减小的，由此虽然可以补偿板坯的收缩率，但是在板坯的倒角部，由于突出部9a的倾斜面的长度向下方增加，因此无法补偿板坯的收缩率，从而存在在倒角面的表面之间发生裂纹的缺点。

发明内容

技术问题

本发明是为解决如上所述的问题而提出的，其目的在于，提供一种补偿板坯的收缩率并降低模具磨损的连铸模具。

技术方案

为实现如上所述的目的，本发明的优选实施方案的连铸模具为向下方呈渐缩形减小的连铸模具，其包括：两个长侧模具；和两个短侧模具，围封所述两个长侧模具之间的空间，并且在其两侧端部形成有突出部，使得在板坯的角部形成倒角面，其中，所述短侧模具的突出部向下方减小，以补偿板坯的收缩量。

这里，优选地，对于所述短侧模具而言，所述突出部的倾斜面的宽度向下方减小，并且未突出的中央面的宽度也向下方减小。

此外，优选地，对于所述短侧模具而言，所述突出部的倾斜面的倾斜角向下方减小。

这里，优选地，所述突出部的倾斜面的倾斜角为20°-70°。

另外，优选地，对于所述突出部的倾斜面的倾斜角而言，上部角度和下部角度之差是10°或更小。

技术效果

本发明的连铸模具形成有突出部，并且在连铸时在板坯的角部形成倒角面，由此防止角部温度急剧降低。此外，在将板坯弯曲或者矫平过程期间，避开了第三区域的脆性区间，从而降低角部裂纹的发生率。

另外，模具内的板坯向下方逐渐变得凝固，从而被收缩。与此相对应地，突出部的倾斜面和与板坯的倒角面相接触的未突出的中央面的宽度减小，由此补偿板坯的短侧凝固层的收缩量，从而具有防止在倒角处的表面之间发生裂纹的优点。

而且，突出部的倾斜角以向短侧模具的下部减小的方式形成，由此补偿板坯的长侧凝固层的收缩率，该长侧凝固层的收缩率与短侧模具的向下呈渐缩的倾斜率相比向下方减少得更多，从而能够在很大程度上减少短侧模具的磨损程度。

附图说明

图1是示出现有技术的连铸装置的图。

图2是示出图1的连铸装置的模具的立体图。

图3示出图2的模具的主视图、俯视图和侧视图。

图4是示出基于温度的钢的脆性区域的图表。

图5是示出现有的短侧模具的附图。

图6是示出本发明优选实施方案的连铸模具中的短侧模具的立体图。

图7是示出图6的短侧模具的俯视图。

图8(a)、图8(b)、图8(c)是示出本发明其他优选实施方案的短侧模具的图，该短侧模具是在图7的短侧模具的基础上，使在突出部的倾斜面上的下部角度小于上部角度。

图9(a)是关于在连铸过程中的短侧模具的状况的表格，图9(b)根据图9(a)中的短侧模具的状况示出板坯角部的温度测量结果。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明。

图6是示出本发明优选实施方案的连铸模具中的短侧模具的立体图，图7是示出图6的短侧模具的俯视图。

如图所示，本发明的连铸模具包括：两个长侧模具，它们间隔开相当于板坯厚度的距离；和两个短侧模具40，它们间隔开相当于板坯宽度的距离。

这里，两个长侧模具被布置为彼此间隔开的距离相当于当铁水凝固时而形成的板坯的厚度。

另外，两个短侧模具40围封在两个长侧模具之间的空间并紧固至所述长侧模具，同时两个短侧模具彼此间隔开的距离相当于板坯的宽度。

如上所述，包括长侧模具和短侧模具40的连铸模具在顶部和底部开放并形成向下方呈渐缩形减小的结构。

具体而言，所述短侧模具40在其两侧端部形成有突出部42，以将板坯的角部进行倒角。

即，为了将板坯的角部进行倒角，短侧模具40的两侧末端突出以被成型为与所述角部的倒角面形状吻合，并且倾斜朝向中央面44a，由此形成突出部42，该突出部42具有与板坯的倒角面相对应的倾斜面42a。

作为一个示例，在板坯具有矩形形状的情况下，由于热量从角部向凝固层的长侧和短侧两个方向逸出，因此与板坯的其他位置相比表面温度下降得更快。从而，板坯的角部周围的温度在铸造过程中容易包含在第三区域脆性区间，因此，在进行板坯的弯曲或者矫平过程中，在向板坯施加应力的过程中容易发生角部裂纹。

但是，由于本发明的短侧模具40形成有突出部42，在板坯的角部形成有倒角面，由此可以防止在连铸过程中在角部处的温度急剧下降。此外，在进行板坯的弯曲或者矫平过程期间避免了第三区域脆性区间，从而可以减少角部裂纹的发生。

此时，为了实现上述效果，优选地，突出部42的大小在短侧模具40的厚度方向和宽度方向可以是15mm或更大。

而且，本发明的特征在于，为了补偿在板坯中的长侧凝固层的收缩量，所述突出部42的大小向着突出部的下方减小。

具体地，对于所述短侧模具40而言，突出部42的倾斜面42a的宽度向短侧模具40的下方减小，并且未突出的中央面44a的宽度也向短侧模具40的下方减小。

对此，如图6和图7所示，倾斜面42a以其宽度向下方逐渐减小的方式形成，并且未突出的中央面44a也以其宽度向下方逐渐减小的方式形成。

另外，短侧模具40不限定于上述内容，只要突出部42的倾斜面42a的下部宽度IW_B小于上部宽度IW_T；并且未突出的中央面44a的下部宽度CW_B也小于上部宽度CW_T即可。

模具内的板坯向下方逐渐变得凝固，从而被收缩，与此对应地，突出部42的倾斜面42a和与板坯的倒角面相接触的未突出的中央面44a的宽度减小，由此补偿短侧凝固层的收缩量，从而可以防止在倒角处的表面之间发生裂纹。

作为参考，在图7的俯视图中，突出部42的上部侧边缘和下部侧边缘的距离差(W_1T和W_1B与图3相对应)大于0，由此补偿短侧凝固层的收缩量；未突出部44、42的上部中央面44a和下部中央面44a的距离差()大于0，由此补偿长侧凝固层的收缩量。

即，为了补偿短侧凝固层的收缩量，长侧模具以倾斜量d₁(d₁>0)倾斜；为了补偿长侧凝固层的收缩量，短侧模具40具有d₂(d₂>0)的倾斜量。此时，d₁和d₂与现有的模具相同地具有0.5％-1.5％的值(作为参考，上述附图标记W_1T、W_1B、W_2T、W_2B、d₁、d₂均在图2中示出)。

而且，为了补偿长侧凝固层的收缩量，图7中的S的值可具有大于0的值。

另外，所述短侧模具40被形成以允许所述突出部42的倾斜面42a的倾斜角随着逐渐下方而减小。

对此，如图8(a)、图8(b)、图8(c)所示，突出部42的倾斜面42a相对于未突出的中央面44a的倾斜角，向下方逐渐减小而形成。

更优选地，在短侧模具40'、40″、40″′的突出部42的倾斜面42a处，下部角度θ_B小于上部角度θ_T。

由于板坯的收缩率与渐缩形的倾斜率相比，向短侧模具的下部减小得更多，因此，当与短侧模具的上部214进行比较时，下部中的板坯的摩擦力增加。由于这种摩擦力的增加，发生很多磨损。

即，与凝固层被未凝固部分支撑的一部分相比，在凝固层互相接触的突出部42，短侧模具和板坯之间的摩擦力增加更大，因此在这部分发生更大磨损。

从而，由于突出部42的倾斜角向短侧模具40'、40″、40″′的下部减小，因此补偿板坯的收缩率，板坯的收缩率与短侧模具的渐缩形的倾斜率相比向下方减少得更多，从而可以在很大程度上减少短侧模具的磨损程度。

另外，由于下部角度小于上部角度，因此在突出部42的倾斜面42a还可以形成另一个倾斜面42a，这里，将下侧的另一个倾斜面42a的高度标记为“h”。当然，并不限于此，可以进一步在突出部42的倾斜面42a形成多个倾斜面42a。

进一步地，所述突出部42的倾斜面42a的倾斜角优选为20°-70°。

突出部42的倾斜面42a的倾斜角被确定在0-90°的范围内，如果倾斜角过小，即小于优选值20°，则会减少在板坯的角部的倒角效果，从而发生角部裂纹。

另外，如果倾斜角过大，则突出程度太大而与板坯贴得更紧密，由此增加磨损，这样使突出部42的角部的耐用性降低，从而有可能使突出部42的角部受损。

进而，在所述突出部42的倾斜面42a的倾斜角中，上部角度θ_T和下部角度θ_B之差优选是10°或更小。

即，如果突出部42的上表面处的倾斜角和下表面处的倾斜角之差增大，则板坯的倒角面会发生扭曲。为了防止发生扭曲，优选将上部角度θ_T和下部角度θ_B之差确定是10°或更小。

图9(a)是关于在连铸过程中短侧模具的状况的表格，图9(b)基于图9(a)中的短侧模具的状况示出板坯角部的温度测量结果。

这里，在表格中，测试1是使用现有模具执行的，测试2是使用本发明优选实施方案的短侧模具40执行的，测试3是使用本发明其他优选实施方案的短侧模具40'执行的。

利用这些模具，生产了板坯宽度为1000-2000mm、板坯厚度为250mm的低碳钢和中碳钢，并且示出了板坯的裂纹发生率和金属板的磨损程度。

根据钢的组分和铸造宽度，短侧模具的倾斜量被允许在1.0-1.3％的范围内改变。

在连铸过程中，在板坯进入连铸机内的矫平区时的位置，使用在板坯的上表面以宽度方向进行水平移动的高温计(pyrometer)测量板坯角部的表面温度，该表面温度被示于图9(b)中。

如图9(b)所示，温度从板坯角部向外侧急剧升高，这是因为：用垂直于板坯上表面放置的高温计测量并示出由于在板坯的短侧部膨胀(bulging)而突出的部分。

对角部的温度进行比较，在使用现有模具而生产的具有矩形角部的板坯的测试1中，测出角部的温度为740℃左右。与此相比较，在使用本发明的模具而生产的板坯中，测出倒角面外侧的角部(即，短侧的角部)的温度为约890℃，测出内侧角部(即，长侧的角部)的温度为约860℃左右，温度比较高，这有利于避开第三区域脆性区间。

可以从结果看出，对于板坯的角部裂纹发生率而言，在使用现有模具的情况下，约为4.1％，但是在测试2和测试3中，被减少为0.7％左右。

另一方面，在测试2中，短侧模具40的突出部42的磨损程度比现有模具的磨损程度大三倍。

但是，在测试3中使用铜板的情况下，磨损程度减少为与现有模具相同的程度。

即，在短侧模具40中，所述突出部42的倾斜面42a的倾斜角向下方减小的情况下，磨损程度显著减少。

结果，由于短侧模具形成有突出部42，在板坯的角部形成倒角面，因此在连铸过程中防止角部温度急剧降低的现象，并且在进行板坯的弯曲或者矫平过程中避开了第三区域脆性区间，从而可以降低角部裂纹的发生率。

另外，模具内的板坯随着逐渐向下而变得凝固，从而被收缩，与此对应地，突出部42的倾斜面42a的宽度和与板坯的倒角面接触的未突出的中央面44a的宽度都变得减小，由此在板坯中补偿短侧凝固层的收缩量，从而可以防止在倒角处的表面之间发生裂纹。

由此，突出部42的倾斜角随着向短侧模具40的下部行进而减小，适当地补偿板坯的长侧凝固层的收缩率，板坯的长侧凝固层的收缩率比短侧模具40的渐缩形的倾斜率向下方减少得更多，由此可以在很大程度上减少短侧模具40的磨损程度。

尽管已经通过示例实施方案和附图而示出和描述了本发明，但是，本发明并不限于此，将明了本领域技术人员可以在本发明技术构思和权利要求书中的等同范围内进行各种各样的修改和变形。

Claims

1.一种连铸模具，其向下方呈渐缩形减小，其特征在于，所述连铸模具包括：

两个长侧模具；和

两个短侧模具(40)，该两个短侧模具(40)围封所述两个长侧模具之间的空间，并且在两侧端部形成有突出部(42)，以使得在板坯的角部形成倒角面，其中，

所述短侧模具(40)的突出部(42)向下方减小，以补偿板坯的收缩量。

2.根据权利要求1所述的连铸模具，其特征在于，

对于所述短侧模具(40)，所述突出部(42)的倾斜面(42a)的宽度向下方减小，并且未突出的中央面(44a)的宽度也向下方减小。

3.根据权利要求1所述的连铸模具，其特征在于，

对于所述短侧模具(40)，所述突出部(42)的倾斜面(42a)的倾斜角向下方减小。

4.根据权利要求1所述的连铸模具，其特征在于，

所述突出部(42)的倾斜面(42a)的倾斜角为20°-70°。

5.根据权利要求4所述的连铸模具，其特征在于，

在所述突出部(42)的倾斜面(42a)的倾斜角中，上部角度和下部角度之差是10°或更小。