CN1048667C - 控制结晶器侧壁变形的方法及连续浇铸结晶器 - Google Patents

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Abstract

用于钢坯、钢锭和板坯连续浇铸的结晶器(11)侧壁厚度为4-15mm，其外部与一盒形结构(13)构成流体循环的冷却腔(14)，其内部与铸件(24)的表皮接触。(11)可分为上部区域(37)和下部区域(38)。冷却腔(14)包含中间壁(20)，(20)与(11)的侧壁外表面(12)间形成循环通道(21)。控制(11)的侧壁变形的方法在于：侧壁(12)与铸件(24)表皮间的空气隙与下部区域(38)的流体压力有关，改变压力使空气隙趋于零。侧壁(12)向内变形与相应通道(21)内压力或压力范围有关，控制压力即可控制变形量。

Description

控制结晶器侧壁变形的方法及连续浇铸结晶器
本发明与一种控制结晶器侧壁变形的方法及与一种连续浇铸的结晶器有关。
本发明在为生产各种所需类型和截面的钢坯、大钢坯(钢锭)或板坯(扁钢坯)的连续浇铸工厂中结合一种铸模一起使用。
连续浇铸的生产领域中仍存在许多未能克服的困难问题，这些问题都与结晶器侧壁所承受的高温有关。
更确切地说，如众所周知对于无冷却液循环的结晶器侧壁的温度而言，它沿浇铸的方向而改变并在熔融金属的弯液面附近达最大值。
这种沿结晶器侧壁的温度不均匀分布会引起侧壁发生不均匀的变形并使侧壁相对于其冷态时的原始位置产生向外的偏位，这种由材料热膨胀引起的变形会关联到成形中的钢坯或钢锭的不均匀形变而引起表面疵病。
由于热分布场引起的结晶器的变形，结晶器的侧壁在其上部区域(见图1a和1b及区域37，它特意示出了一先有技术结晶器的侧壁112的中位线的变形情况)恰好在弯液面27下方的第一区段137处呈现出一相当大幅度的负锥形28，即指朝外方向的锥形，随接在后续区237处呈现出正向锥形。
图1b中示出的“O”基准线是结晶器的侧壁212在冷态时的位置，在本实例中所示是一条直线，但随结晶器的侧壁具体形式不同此基准线也可呈现某种人们所知的其他形状。
在上部区域37中以线“28”所示的大幅度的负锥形会引起凝固中的钢坯/大钢坯/板坯24深深地陷进结晶器的变形的侧壁112中，从而抽出铸成品件或使其脱模会发生很大困难。
当铸模承受振动以有助于铸成品从模中落出时，这种负锥形也会引起很大麻烦。
再者，在结晶器下部区域38位于结晶器侧壁112与铸件表皮层间会产生一大小为“g1”的空气间隙，它是由于热场分布使凝固中的表皮层收缩并使侧壁112朝外形变而产生的。
表皮层从结晶器的侧壁112上逐步分离需很长时间并牵涉到不均匀冷却问题，此类问题会造成热交换量急剧减小，因此影响表皮层的成形。
此外，即使不考虑由于在上部区域37的第一上部区137处的大负锥形造成的上述缺点，在先有技术那样刚性的结晶器中，热交换量值也仅在结晶器的从弯液面下方起沿其长度方向沿伸约1/4长度—通常为200mm的第一区137还可被接受，在此区域137处钢坯/大钢坯/板坯的表皮层实际上是与结晶器的侧壁相接触的。
在结晶器的下部区域38，表皮层与结晶器的侧壁发生脱离，热交换量值大大地下降直至热通量为1.5至2Mw/m2。
J.K.BRIMACOMBE的文章“Empowerment with Knowtedge-Towards the Intelligent Mould for the Continuous Casting ofSteel Billets”，METALLURGICAL TRANSACTIONS，B，Vol-mne24B，DECEMBER1993，第917-930页中明确指出，先有技术的结晶器中，铸件从结晶器中脱出的出口处区域的热通量介于1.2至1.4Mw/m2之间，而在表皮层与结晶器侧壁相脱离的起始区域热通量不超过2Mw/m2。
所以为保证钢坯/大钢坯/板坯脱离结晶器时具有一较厚的表皮层以防止其裂开并防止由此造成的液态金属的突然崩离，从而有必要降低浇铸速度。
为防止钢坯/大钢坯/板坯的表皮层从结晶器的侧壁上脱离，已公开具有变截面的结晶器的特征在于：侧壁是朝下方收敛，更具体而言，建议沿浇铸方向结晶器侧壁形状的变化量随材料收缩系数的变化而变化。
对于结晶器的各种锥形，为使凝固的表皮层和结晶器侧壁问存在的空气间隙减至最小，从而防止热通量的大幅度下降问题，已进行了各种尝试。
然而这种系统从经济上考虑并不十分可取，因为每当所浇铸的材料组分有变化时，结晶器也必须更换，因而该系统在改变排热速度方面会引起很大麻烦，对用户造成负担。
因此为试图减少结晶器变形而采用了刚性结晶器，这种结晶器的侧壁厚度在弯液面处约为11mm或多些，但这种设计未能解决问题。
当钢坯或大钢坯具有方形、矩形或通常的多边形截面时，另一问题会随之出现，即钢坯或大钢坯在结晶器上部区段的角部会受到更剧烈的冷却作用，因为在这些角部区的热量可从角部的两侧散出。
其结果是钢坯或大钢坯的角部处的表皮形成速度更快，所产生的材料收缩效应使钢坯或大钢坯很快地从结晶器的侧壁上脱离开，从而阻碍了冷却和凝固过程并使凝固的部分趋于回复至液态。
由此原因，钢坯或大钢坯的表皮在其角部的厚度小于钢坯或大钢坯侧壁的厚度，从而在钢坯或大钢坯的侧面与角部之间形成温度梯度。
这些温度梯度在结晶器的侧壁和已冷却的钢坯或大钢坯内部产生张力，这些张力会引发裂纹和其他表面疵病，从而降低了生产出的产品质量。
再者，为使结晶器侧壁表面避免过度磨损，侧壁内表面通常以镍/铬作为内衬，然而镍/铬只有较小的滑动系数。
因此，在先有技术结晶器中需使用润滑粉末，这相应会产生附加费用并进一步降低了热交换量。
本发明申请人对能克服先有技术缺点的本发明进行了构思设计、试验和产品生产，从中还体现出更多的优点，例如其中能提高排热速度的优点特别有价值。
本发明的目的在于提供一种能控制连续铸造钢坯/大钢坯/板坯的结晶单层侧壁(图称单侧壁)变形的方法，随着结晶器第一区段中的负锥形的消除使这种变形量减小到几乎为零，或甚至产生朝向结晶器内侧方向的锥形，从而改进了结晶器的工作性能并能实现更大的排热速度。
本发明的另一目的在于提供一种结晶器，其中：一方面减少钢坯/大钢坯/板坯凝固中的表皮层从结晶器侧壁上脱落下来的可能性，另一方面结晶器单侧壁的热变形能得以补偿，从而使侧壁遵循凝固中的钢坯/大钢坯/板坯的自然收缩而收缩。
为实现上述目的，按本发明的一个方面，提供了一种用来控制连续铸造铸坯的铸模结晶器的方法，铸模具有一个设在结晶器外侧的盒型结构，从而在盒型结构与结晶器之间形成一个冷却腔，铸模还具有一个设在冷却腔内的中间壁，从而形成一个循环通道，冷却流体通过该循环通道流动，与结晶器的至少一个弹性侧壁的外表面协同作用，结晶器在内侧与在其内正在形成的铸坯的表皮层协同作用，并具有若干个纵向区域，这些纵向区域包括至少与结晶器内的液态金属的弯月面邻近区域并与液态金属弯月面的下部协同作用的至少一个上部区域，并包括一个下部区域，该下部区域由结晶器侧壁的内表面与所形成表皮相互脱离的区域的邻近位置处开始并朝向结晶器的出口延伸。按本发明的方法包括下述步骤：控制在结晶器下部区域中的冷却流体的压力，以使位于结晶器侧壁与正在成形的铸坯的表皮层之间的空气间隙最小。
按本发明的另一方面，为实现上述目的，提供了一种用来连续铸造铸坯的铸模结晶器，铸模具有一个设在结晶器外侧的盒型结构，从而在盒型结构与结晶器之间形成一个冷却腔，铸模还具有一个设在冷却腔内的中间壁，从而形成一个循环通道，冷却流体通过该循环通道流动，与结晶器的至少一个弹性侧壁的外表面协同作用，结晶器在内侧与在其内正在形成的铸坯的表皮层协同作用，并具有若干个纵向区域，这些纵向区域包括至少与结晶器内的液态金属的弯月面邻近区域并与液态金属弯月面的下部协同作用的至少一个上部区域，并包括一个下部区域，该下部区域由结晶器侧壁的内表面与所形成表皮相互脱离的区域的邻近位置处开始并朝向结晶器的出口延伸，其特征在于：设有压力控制装置，用于将结晶器的下部区域内的冷却流体的压力作为位于结晶器侧壁与正在成形的铸坯的表皮层之间的空气间隙的希望值的函数来控制，上述空气间隙的希望值趋于零；位于结晶器一个侧壁上的一个纵向区域所具有的厚度在4到15mm之间，此厚度值随在相关循环通道中流动的冷却流体压力变化而变化，此压力与侧壁的所要求的向内变形有关。
按本发明的结晶器其侧壁有一减小的平均厚度，与其宽度正比例其值约在4-15mm之间，但最好在4-10mm之间。因此相应于作用在侧壁外面的冷却流体的压力，侧壁实质上具有一定的弹性。
该压力值严格地与侧壁厚度间保持一定关系以确保侧壁的弹性性质。
更具体而言，当钢坯/大钢坯/板坯穿过结晶器而凝固时，按本发明的结晶器的单侧壁能与正在成形中的钢坯/大钢坯/板坯的各对应侧面相适应。
按照本发明，结晶器侧壁的这种适应能力是来源于冷却流的压力，通过沿纵向对通道内冷却循环流体压力和压力减小量进行调节，侧壁上发生的变形就会改变，这种方法也能使结晶器适应于多种类型的金属铸造和各种铸造速度。
按本发明方法的第一方面内容，结晶器的侧壁具有与特定的冷却流体压力有关联的特定的纵向区域，按照所需的压力范围，在一个纵向区域内的压力与在另一个纵向区域内的压力可以是不同的。
按这种方式，按侧壁横向尺寸的不同而采用不同的压力也使在同一结晶器内使用不同厚度的侧壁成为可能。
按本发明的第二方面内容，至少有一个结晶器的纵向侧壁与冷却流体的至少一个特定压力范围有关联。
此发明中所指的冷却流体通常指工业用水，总之是指通常用于冷却结晶器的水，这类水在下文中是用作一种参照的成分。
按照一种变化类型，本发明使用一种冷却(流体)水，其中添加了一些物质，因而这种水能在温度低于“O”度时使用，水在铸模入口处的温度可以低至-25℃/-30℃。
本发明的一种变型是配备使用一种其他流体物质的冷却流体，诸如乙二醇，在铸模入口处的温度可在-10℃/-15℃和-70℃/-80℃之间。
本发明的另一种变型是以液态气体作为冷却液，它可以是纯的也可混有其他种类的液态气体，进入铸模入口处的温度为-3℃/-270℃。
以下为使叙述简化，把冷却流体称之为平常水，也可称为普通水，因为工业生产过程中水是通常用来冷却连续铸模的。
结晶器用这种方式来体现，即其横向尺寸已部分考虑到加热时的热膨胀，在此情况下，冷态下的竖直基准线可能是一条直线，也可能在弯液面附近已经大体上具有正锥形形状。
结晶器的尺寸最好是这样，即结晶器因内部的液态金属的作用而处于正常膨胀状态下，其横截面大体上与将从结晶器出口生产出的钢坯/大钢坯/板坯的截面相符合。
再者，结晶器的尺寸应是这样，即对于给定的要用该结晶器铸造的钢种范围，结晶器的纵向截面已计入典型的膨胀情况。
本发明能提供使用压力大大高于那些常用的压力，无论如何，本发明所设定冷却流体的压力是与结晶器侧壁在指定纵向区域内所希望有的变形有关联，此变形与该部位的侧壁厚度有关，与构成侧壁的材料(通常是铜或铜合金)特性有关，也与所铸的材料及排热速度有关。
因此，输入的冷却流体压力至少是施加在结晶器侧壁上的向内变形量的函数，或至少是该侧壁的一个区域上侧壁厚度的函数。
本发明设定的冷却流体的压力能使结构器的侧壁朝内变形，从而至少能使由沿结晶器分布的热场作用而引起的变形复原，以便使侧壁沿其基准线大体上保持冷态时的竖直状态，或甚至相对于基准线位置发生正向偏移。
通过控制压力范围，有可能控制单侧壁沿结晶器的不同高度上有不同程度的变形，从而获得不同的效果。
本发明的范围也包括冷却流体的压力与通过结晶器侧壁熔融金属所转移出的热通量的相互关系。
对于在熔融金属弯液面附近与恰好在其下方位置处的竖直区域，作用在结晶器侧壁上的冷却流体的压力使结晶器那些侧壁因受热量作用而发生的变形得以恢复，使侧壁保持直线形或大致保持直线形，甚至使侧壁产生正向偏移，即朝向铸腔的内侧偏移。
特别是冷却流体的压力消除了在刚性结晶器情况下(图1a和1b)发生的负锥形，从而改善了凝固中表皮层的表面状态，并使振荡痕的深度最小，这些表皮上的凹痕是因铸件从铸模中脱降时的振荡而形成的。
对于结晶器的整个竖直侧壁，冷却流体的压力能按要求改变侧壁局部或整体锥形。
特别是关于结晶器的下部区域，在此区域成形的表皮层与结晶器的侧壁开始脱离并形成一空气间隙，冷却液体的压力具有减小甚至消除在结晶器的侧壁与钢坯/大钢坯/板坯的已凝固表皮之间的空气间隙的效果。
这样，与先有技术的刚性结晶器相比能达到更多的热通量并能使在下部区域的结晶器侧壁与成形中的表皮之间获得的热通量可高达5Mw/m2。
冷却流体的压力可变以实现在一个确定区域内沿着流体的整个循环通道保持一个恒定的(压力降)ΔP，从而产生一个大体上恒定的变形量，或使沿着整个区域的变形得到恢复。
按照一种变型，在进口与出口之间流过同一循环通道的流体的ΔP是变化的，以便使结晶器沿其高度方向发生不同程度的变形或使变形恢复，达到我们所要求的程度。
按照一种变型，沿纵向结晶器至少配置两个冷却腔及其相应的流体循环通道，以便获得至少有两个纵向接续、独立控制的区域，在那些区域内冷却流体的压力范围可以不同并且相互独立。
按照本发明，也能获得各个不相同且独立的若干冷却区域。
此外，按照本发明，对于结晶器的一个或多个表面，可以实现在每一区域内具有独立和不同的冷却条件和冷却流体的压力范围。
按照本发明，冷却条件和压力受一数据处理器的控制，数据处理器接收与结晶器侧壁和/或结晶器生产出的钢坯/大钢坯/板坯表面相关联的测量装置输出的必要信息。
这些测量装置可以是检测结晶器侧壁或其他部位温度的装置，或者是检测在结晶器的出口邻近部位或其他部位的钢坯/大钢坯/板坯的表面温度的装置，或者也可以是检测结晶器侧壁内侧面与成形中的钢坯/大钢坯/板坯的表皮之间摩擦力的装置。
在按本发明的结晶器中，温度测量装置至少与结晶器的下部分相关联，在该处表皮与结晶器的侧壁发生脱离。
根据变型，当钢坯/大钢坯/板坯表面从结晶器中移出时，温度测量装置可与此表面相连。
在结晶器的上部区域，需对由热场引起的相对于内装熔融金属的侧壁变形进行控制，按本发明压力的变化范围是3至15bar。
在结晶器的下部区域，在该区域表皮与结晶器的侧壁发生脱离，按本发明压力变化范围是5至20bar。
在某一指定区域内，侧壁与表皮间存在的空气间隙比设计值高时，由于本发明设置了增强冷却流体压力反馈的措施，使空气间隙的量值减小至所希望的量值。
按照一种变型，当钢坯/大钢坯的横截面为矩形时，结晶器矩形侧壁中的较宽侧壁受独立的压力控制，此压力与作用在较窄侧壁上的压力不同。
按照一种变型，侧壁所承受压力范围相同，但相对于不同的侧壁宽度及不同的侧壁厚度会有不同的效果。
本发明的一种扩展设计是结晶器的每一侧面设计成各自承受独立的压力范围的冷却流体作用。
按照本发明，冷却流体可沿着与钢坯/大钢坯送入铸腔的相同方向或者相反方向流动。
按照本发明的一种变型，流体的循环通道不影响到结晶器的角部，其目的是防止在形成的钢坯/大钢坯/板坯的角部引起过度冷却。
这种状况确保凝固层均匀地形成并能消除此种现象：向外输出的钢坯/大钢坯呈现出一种菱形截面。
按照本发明的另一利变型，这些角部的冷却方式与结晶器侧壁的其余部位不同。
按照本发明的结晶器，在其角部包括有加强件，它至少适合于控制由于结晶器受热引起的结晶器热膨胀变形。
这些加强件可直接由结晶器本身构件或者是固定于结晶器上的辅助外部件，或是用与结晶器角部相联结的构件。
按照本发明结晶器，最好其内表面衬有内衬材料，这类内衬材料应具有良好的热传导性，良好的耐磨性和大的滑动系数(低的摩擦系数)，诸如硬质合金和/或其他硬金属的合金。
按本发明的结晶器中，内衬材料最好用等离子喷涂技术进行涂覆。采用这种等离子喷涂技术即使对于铜侧壁也能保证内衬材料具有良好的附着效果。
按照另一种变型，为增进冷却流体与结晶器侧壁间的热交换，至少流体循环通道一个表面的一部分包含有流束扰动装置，它能使流体最外层的流束破散开从而使冷却流体按紊(湍)流方式流动，这样随之增加了热量交换。
上述扰动装置可采用粗糙表面、凹穴、顺序的扩展和变窄等措施来实现。
再者，为增进热交换，结晶器的侧壁外表面上可包含肋条或其他形状的结构。
按本发明结晶器的实施例的一种形式，限定出流体循环腔的中间壁能相对结晶器的侧壁有相对移动，中间壁联接调节装置，调节装置用来使中间壁可朝那些侧壁移近或离开。
这种调节移动可以是垂直于侧壁，或移动后在结晶器的侧壁与中间壁之间获得所需要的角度。
这种(调节移动)也可以使流体循环通道的横向宽度或跨距沿纵向变化，因而冷却流体通道的横截面有变化，从而可实现在流体循环通道中的冷却流体的压力范围和流动速度可调。
所给出的附图是作为一种非制约性的实例，本发明的一些最佳实施例示出如下：
图1a示出一先有技术铸模局部纵剖面简图；
图1b是一局部截面简图运用放大变形量的方法表示了先有技术结晶器的变形与按本发明的结晶器变形的比较；
图2a至2f示出了一些加强件可能具有的形状实例的局部截面图；
图3a示出一个采用按本发明结晶器的铸模的纵剖面，它包含单个纵向冷却腔；
图3b示出一个采用按本发明结晶器的铸模的纵剖面，它包含两个纵向冷却腔；
图4a示出一个采用按本发明结晶器的铸模的局部纵向截面概略图，它包含单个纵向冷却腔；
图4b示出一个采用按本发明结晶器的铸模的局部纵向截面概略图，它包含两个纵向冷却腔；
图5示出一个采用按本发明结晶器的铸模的横截面图。
附图中参考标号10代表根据本发明的一个铸模，它与可排出熔化金属的喷嘴25协同工作。
铸模10可具有方形、矩形，或多边形，或任意所要求的横截面。
根据本发明的铸模10包括一结晶器11，结晶器11的侧壁12的厚度在4到15mm(毫米)之间，最好在4到10mm之间。
至少在结晶器11上侧壁12的内表面衬有一层具有较好热传导率，而磨损，滑动系数较高(摩擦系数较低)的材料，诸如硬质合金或其它硬金属合金材料。
这些内衬材料最好是利用等离子喷涂技术或超声喷涂技术涂附的。
根据本发明的铸模10包括容纳壁13，它位于结晶器11的外侧，并限定出冷却腔14，压力冷却流体在腔14中流动。
根据图3a到图4a中所示的本发明第一实施例，冷却腔14是单个纵向腔，其长度与结晶器11的侧壁12的整个长度相同。
根据图3b和图4b中所示的变型，两个或多个冷却腔14(114-214)沿纵向依次设置，冷却流体在压力作用下相互独立地在各个腔中循环流动。
根据结晶器11和冷却流体间热交换的要求，考虑到所形成的钢坯/大钢坯(钢锭)/板坯(扁铜坯)24的冷却和凝固过程，冷却流体循环流动的方向可与所形成钢坯/大钢坯/板坯24的输入方向相反或相同。
在此情况下，冷却腔14包括一具有调节阀23a-123a的输入管道22a-122a和一具有调节阀23b-123b的排出管道22b-122b。
这些调节阀23a-23b-123a-123b的作用在于以所希望的方式调节输入压力和/或调节特定冷却腔14-114-214中冷却流体的压力减小量。
在根据本发明的铸模10中，在结晶器10的每一侧，冷却腔14具有其特定的中间壁20，壁20可通过比例电机32的作用沿图3a-3b和4a-4b中的箭头17横向移动。
在中间壁20和结晶器11的侧壁12之间设置有一流体循环(通道)21，如果中间壁20可移动，通道21的横截面可变。
通过沿横向调节中间壁20的位置，可以改变关联的循环通道21的横向宽度或跨度(跨距)，从而改变冷却流体的液压条件。
在图3a的实例中，中间壁20包括有两部分，即由接合线39分界的一上部120和一下部220，但中间壁20也可由一组部分组成。
在39处上部120和下部220之间的连接是通过一铰接装置或一组铰接装置，或其它方式完成的，因此通过改变其几何尺寸，可以独立地改变循环腔21中各段的横向宽度。
根据本发明，通道可分成侧壁尺寸不同的许多区，在腔室截面为矩形时，较宽侧壁情况下所具有的压力系数与较窄侧壁情况下所具有的压力系数不同。
根据一种变型，每一侧壁具有其各自的压力范围。
根据另一变型，由冷却流体的特定压力范围所限定，每一侧壁沿纵向可分成几个区域。
图1a-1b和4a-4b示出了根据先有技术的结晶器(图1a-1b)和根据本发明的结晶器(图4a-4b)的特征。
结晶器11与弯液面27邻近的区域及其下部，即上部区域37被在铸腔31中流动的液态金属加热，并以弹性变形的方式发生向外的形变(侧壁112)，在此区域37处的特循环腔21-121中流动的冷却流体的压力以如下方式起作用，即补偿此种形变并使形变减小，因而消除侧壁产生的负向锥形，或者甚至使侧壁产生朝向铸腔31内侧的局部正向锥形(侧壁12)。
按照同样方法，在可包括有一个或多个冷却腔14-214，并且根据所要形成的产品的表皮层性质还具有相应循环腔21-221的结晶器11的纵向其余部分或下部38处，在关联的特定循环腔21-221中冷却流体的压力使结晶器11的侧壁12与正在固化的钢坯/大钢坯/板坯24表皮层之间的间隙36不断减小直至间隙36消失。
将间隙36维持在一很小值“g2”或零值，可以使钢坯/大钢坯/板坯24与结晶器11之间的热交换系数保持在一较高值，如图1b，4a和4b所示。
图1a和1b利用线28指示出，在弯液面27处，结晶器11的侧壁12向外凸出，在其下方形成一正向锥形；与此同时，正在形成的钢坯/大钢坯/板坯24的表皮层已收缩并伴随由于热场的作用所产生的向外形变，而出现一空气间隙36，其值为g1，它大大减小了散热通量。
通过利用本发明，冷却流体的压力消除了结晶器11的侧壁12在弯液面27下方区域上的负向锥形，并且通过使侧壁12向内弯曲，基本上消除了空气间隙36。
由于空气间隙36大大减小，由此空气间隙36所引起的隔热作用也大大减小，从而使侧壁12与钢坯/大钢坯/板坯24表皮层之间的热交换通量增加，此通量值从先有技术所述结晶器情况下的1.5到2MW/m2(1.5到2兆瓦/平方米)增加至本发明结晶器11情况下的5MW/m2。
在根据本发明的具有矩形截面的结晶器11情况下，至少其较宽的侧壁包含循环腔14和循环通道21，14和21是相互独立的并且其中的冷却流体的压力也是各自独立的。
图3b和图4b实例中所示的冷却腔14被分隔壁34分成两个冷却腔114-214，每个冷却腔具有其各自的循环冷却流体22a-22b-23a-23b-122a-122b-123a-123b。
如前所述，根据本发明，相互独立的循环流可延伸，从而也可在结晶器11测壁12的单个纵向区域上起作用。
根据本发明的一个实施例，循环通道21不与结晶器11的角部15直接连通，故该角部并未受到在循环通道21内流动的冷却流的冷却。
在图2a-2f所示实施例的结构中，在结晶器11的角部15处包含有一个加厚部分35，从而降低了与冷却流体间的热交换量。
加厚部分35包括加强件16，加强件16全部直接由结晶器11的侧壁12构成(图2c-16a)，或其中一部分由结晶器11的侧壁12构成(图2b，2d-116a)，或者加厚部分35包括独立的加强件16b(图2a-2e-2f)。
根据本发明，独立的加强件16b与结晶器11的角部15联接，比如说利用铜焊实施刚性连接。
设置在结晶器11的侧壁12上的加强件16a-116a可为一实心多边形，或呈T型或其他形式。
若加强件16b是单独的构成，那么它可呈“T”型，或“L”或“Ω型”或其它型式。
在图2d和2f所示实施例的结构中，在图2d中加强件包括设置于结晶器11的侧壁12上的件116a，而在图2f中此加强件是一单独件16b，它呈T型，并插入由加厚部分35限定出的间隙29中。
冷却流可流过间隙29也可不从间隙29中流过。
可由若干部分组成的加强件16有双重作用，即：起加固作用，并使结晶器11角部15处的热交换量减小。
在图5所示实施例中，加厚部分35具有一加强件，该加强件不与结晶器11的角部15b直接接触，而是以一给定的约为0.3至0.6mm的间距与之分隔开。
再者，带有角部15b的实施例和带有角部15c的变型所限定的几何形状适于增加循环冷却流的湍(紊)流以及特别是便于对结晶器11进行校正。
循环通道21在其横向端部与横向倾斜壁30相连，壁30按要求斜度可变，从而达到对结晶器11角部15附近区域的热交换量进行(图2f)调整或校正。
结晶器11可垂直移动，它抵靠在力传感器26上，26记录下钢坯/大钢坯/板坯24抵靠在结晶器11的侧壁12上的摩擦力。
再者，在结晶器11的各个高度位置，最好沿其整个长度设有温度测量装置19-119，此类温度测量装置19-119分别测量结晶器11的侧壁12上各区域的温度，钢坯/大钢坯/板坯24出口处的温度，以及钢坯/大钢坯/板坯24离开出口后的温度。
力传感器26和温度测量装置19-119将测量数据送入一数据处理器18中，18用来控制调节阀23a-23b-123a-123b并按要求调节各冷却腔14-114-214和各循环通道21-121-221中的压力，甚至用来调节侧壁12的每一单个竖直部分相关的压力。
数据处理器18也可控制用来调节循环通道21-121-221横向宽度或跨度的电机32，并且无论如何可控制电磁控制搅拌器33-133从而使其产生一同向或反向磁通量循环。
为了使冷却流和结晶器11之间的热交换量增加，限定出循环通道21的表面最好包括扰动件，该件使流体最外层的流束中断，使在循环通道21中流动的冷却流发生湍流，从而增加热交换量。
此类扰动件可装在结晶器11的侧壁12的外表面上，也可设置在中间壁20的内表面上。
为了增加热交换量，结晶器11的侧壁12的外表面可具有凹槽，粗糙区域，凸起部或其它适于增大热交换面的装置；此类凹槽，粗糙区域，凸起部或其它装置最好沿竖直方向延伸，但也并不仅限于如此。

Claims (39)

1.用来控制连续铸造铸坯(24)的铸模(10)结晶器(11)的方法，铸模(10)具有一个设在结晶器(11)外侧的盒型结构(13)，从而在盒型结构(13)与结晶器(9)之间形成一个冷却腔(14)，铸模(10)还具有一个设在冷却腔(14)内的中间壁(20)，从而形成一个循环通道(21)，冷却流体通过该循环通道(21)流动，与结晶器(11)的至少一个弹性侧壁(12)的外表面协同作用，结晶器(11)在内侧与在其内正在形成的铸坯(24)的表皮层协同作用，并具有若干个纵向区域，这些纵向区域包括至少与结晶器(11)内的液态金属的弯月面(27)邻近区域并与液态金属弯月面(27)的下部协同作用的至少一个上部区域(37)，并包括一个下部区域(38)，该下部区域由结晶器(11)侧壁(12)的内表面与所形成表皮相互脱离的区域的邻近位置处开始并朝向结晶器(11)的出口延伸，其特征在于，该方法包括下述步骤：控制在结晶器(11)下部区域(38)中的冷却流体的压力，以使位于结晶器(11)侧壁(12)与正在成形的铸坯(24)的表皮层之间的空气间隙(36)最小。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：参照结晶器(11)至少一侧壁(12)的至少一纵向区域，循环通道(21)中的冷却流体以一适当的压力循环流动，此适当压力使结晶器(11)侧壁(12)的纵向区域朝向结晶器(11)内侧产生变形，此变形量达到侧壁(12)的冷态位置为止或甚至超出冷态位置。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于：在结晶器(11)的上部区域(37)中，冷却流体的压力适于消除由于上部区域(37)中热(分布)场作用所引起的侧壁(12)的负向锥形。
4.如权利要求1的方法，其特征在于：结晶器(11)每一侧壁(12)的各个纵向区域是由冷却流体特定压力范围所限定。
5.如权利要求1的方法，其特征在于：作用于结晶器(11)上一特定纵向区域内的冷却流体压力在结晶器(11)的所有侧壁(12)上均相同。
6.如权利要求1的方法，其特征在于：对于结晶器(11)的至少一个侧壁(12)来说作用于结晶器(11)上一特定纵向区域内的冷却流体压力是特定的。
7.如权利要求1的方法，其特征在于：冷却流压力至少随结晶器(11)的侧壁(12)厚度变化而变化。
8.如权利要求1的方法，其特征在于：冷却流体压力随铸造速度和/或材料类型变化而变化。
9.如权利要求1的方法，其特征在于：每一单循环通道(21)中的压力减小量随所要求的内弯锥形改变量变化而变化，该内弯锥形与侧壁(12)上的区段有关，该区段与循环通道(21)相连。
10.如权利要求9的方法，其持征在于：通过改变循环通道(21)的横向宽度或跨度，和/或其几何形状，可以调节在循环通道(21)中循环流动的冷却流的压力减小量。
11.如权利要求10的方法，其特征在于：对于给定几何形状的循环通道(21)，冷却流体压力减小量可通过调整调节阀(23a-23b-123a-123b)来调节。
12.如权利要求1的方法，其特征在于，冷却流体是普通水。
13.如权利要求1的方法，其特征在于：冷却流体是含有添加剂的水，温度可降至-25℃/-30℃。
14.如权利要求1的方法，其特征在于：冷却流体是乙二醇或类似物，温度范围在-10℃和-80℃之间。
15.如权利要求1的方法，其特征在于：冷却流体是纯液态气体或者是掺有另一种气体或液体的液态气体，温度在-3℃到-270℃之间。
16.如权利要求1的方法，其特征在于：冷却流体由普通水组成，循环通道(21)入口处的压力在5到20bar之间。
17.如权利要求16的方法，其特征在于：在与结晶器(11)的下部区域(38)相关联的冷却腔(14-214)中，冷却流体压力在5到20bar之间。
18.如权利要求16的方法，其特征在于：在与结晶器(11)的上部区域(37)相关联的冷却腔(14-214)中，冷却流压力在3到15bar之间。
19.如权利要求1的方法，其特征在于：在结晶器(11)每一纵向区域中的冷却流体压力受一数据处理器(18)控制。
20.如权利要求19的方法，其特征在于：数据处理器(18)受温度测量装置(19-119)控制，温度测量装置至少设置在与结晶器(11)的下部区域(38)相应的区域中。
21.如权利要求1的方法，其特征在于：与结晶器(11)的侧壁(12)相比，结晶器(11)的角部(15)至少受到的致冷强度较低。
22.一种用来连续铸造铸坯(24)的铸模(10)结晶器，铸模(10)具有一个设在结晶器(11)外侧的盒型结构(13)，从而在盒型结构(13)与结晶器(9)之间形成一个冷却腔(14)，铸模(10)还具有一个设在冷却腔(14)内的中间壁(20)，从而形成一个循环通道(21)，冷却流体通过该循环通道(21)流动，与结晶器(11)的至少一个弹性侧壁(12)的外表面协同作用，结晶器(11)在内侧与在其内正在形成的铸坯(24)的表皮层协同作用，并具有若干个纵向区域，这些纵向区域包括至少与结晶器(11)内的液态金属的弯月面(27)邻近区域并与液态金属弯月面(27)的下部协同作用的至少一个上部区域(37)，并包括一个下部区域(38)，该下部区域由结晶器(11)侧壁(12)的内表面与所形成表皮相互脱离的区域的邻近位置处开始并朝向结晶器(11)的出口延伸，其特征在于：设有压力控制装置，用于将结晶器(11)的下部区域(38)内的冷却流体的压力作为位于结晶器(11)侧壁(12)与正在成形的铸坯(24)的表皮层之间的空气间隙(36)的希望值的函数来控制，上述空气间隙的希望值趋于零；位于结晶器(11)一个侧壁(12)上的一个纵向区域所具有的厚度在4到15mm之间，此厚度值随在相关循环通道(21)中流动的冷却流体压力变化而变化，此压力与侧壁(12)的所要求的向内变形有关。
23.如权利要求22的结晶器，其特征在于：一个和同一个循环通道(21)与结晶器(11)的所有侧壁(12)重叠。
24.如权利要求22的结晶器，其特征在于：与结晶器(11)轴线垂直的循环通道截面，其横向长度比结晶器(11)的相关侧壁(12)的横向长度小，而通道的横向宽度或跨度多至3mm。
25.如权利要求22的结晶器，其特征在于：结晶器(11)的角部(15)与一加厚的壁部(35)相连。
26.如权利要求22的结晶器，其特征在于：结晶器包括加强件(16)，加强件(16)与结晶器(11)的角部(15)相关联。
27.如权利要求22的结晶器，其特征在于：加强件(16-116a)直接设置在结晶器(11)的侧壁(12)上。
28.如权利要求22的结晶器，其特征在于：加强件(16b)是外部辅助件，它与结晶器(11)的角部(15)相连。
29.如权利要求22的结晶器，其特征在于：结晶器(11)与力传感器(26)相连，力传感器(26)与数据处理器(18)相连。
30.如权利要求22的结晶器，其特征在于：至少结晶器(11)的下部区域(38)与温度测量装置(19)相连，温度测量装置(19)与数据处理器(18)相连。
31.如权利要求22的结晶器，其特征在于：在结晶器(11)的出口处，设置有用来测量输出铸坯(24)表皮温度的温度测量装置(119)，该装置(119)与数据处理器(18)相连。
32.如权利要求22的结晶器，其特征在于：至少位于结晶器(11)一侧的中间壁(20)，至少其上的一部分可相对于结晶器(11)的该侧壁(12)作调节移动。
33.如权利要求22的结晶器，其特征在于：至少一个用来限定出循环通道的宽表面包括有用来搅动冷却流体最外层流束的扰动件。
34.如权利要求22的结晶器，其特征在于：结晶器(11)的侧壁(12)外表面和/或中间壁(20)的内表面包括有使热交换表面增加的粗糙区域，凹槽或凸起部。
35.如权利要求22的结晶器，其特征在于：结晶器(11)的侧壁(12)内表面衬有硬质合金材料或其它硬金属合金材料。
36.如权利要求22的结晶器，其特征在于：结晶器(11)的侧壁(12)内表面的内衬面是利用等离子喷涂技术或超声喷涂技术涂覆形成的。
37.如权利要求22的结晶器，其特征在于：数据处理器(18)控制调节阀(23a-23b-123a-123b)，调节阀则用来控制调整在特定循环通道(21-121-221)中循环流动的冷却流体。
38.如权利要求22的结晶器，其特征在于：至少一电磁搅拌器(33-133)与冷却腔(14-114-214)相关联并由数据处理器(18)控制。
39.如权利要求22的结晶器，其特征在于：数据处理器(18)至少可控制中间壁(20)上一纵向区域与结晶器(11)侧壁(12)上相应部分的相对位置。
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