CN1075752C - 连铸设备的结晶器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于连铸设备的结晶器，带一个确定形状的、由一种高导热性材料制成的结晶器体(1)。为了减少在浇注液面(7)高度区域内的散热，结晶器管(1)外侧面(6)设有由一种比结晶器管(1)材料导热性差的材料组成的镀层(8)。由此得到在浇注液面区域内具有较高温度的减小的热流，由此达到铸坯表面质量的改善。

Description

连铸设备的结晶器
本发明涉及一种连铸设备的结晶器，带一个确定形状的，由一种高导热性材料，如铜或铜合金制成的结晶器体。
结晶器在连铸过程中用来制造实心型材。结晶器是连铸设备最重要的构件之一。在结晶器中熔液开始硬化。
通常基本结构由一个外部的钢结构和本身的结晶器确定形状的部分、即结晶器体组成。当今结晶器体几乎仅由铜或铜合金制成。钢外壳的作用是确定结晶器体的位置和确保冷却用的循环水的运行。
出于防止磨损的原因，结晶器体配备了由耐磨材料，如镍或铬组成的内部镀层。例如由DE 3142196C2得到这样一种带防磨损镀层的连铸结晶器。由此可以达到摩擦性能的改善，以及结晶器体使用寿命的提高。
由于液态钢在结晶器体内的冷却，使液态钢在边缘区域硬化，形成厚度不断增加的外壳。这里通过收缩产生铸坯横截面几何形状的变化。
因此除了确定铸坯的形状以外结晶器体还有一个重要作用，通过连续的散热确保形成足够厚的耐抗的和没有缺陷的铸坯外壳。
另一方面散热过快，从而硬化过程刚开始钢水就冷却，特别是在钢水液面区域，对铸坯表面质量起不利的影响。这样会导致表面微裂纹和组织缺陷。特别是在结晶器边缘附近会造成这种情况。其次存在这样的危险，铸坯在逐渐缩小的结晶器体内卡住。
为了达到减小在液面区域的散热，已知，在结晶器内对熔液进行电磁搅拌。但是这种方法相对而言成本高。此外人们试图通过结晶器体内壁上的垂直槽或者通过使用耐火材料达到散热的减小。
另外人们用较厚的内部防磨损层进行过试验。由于结晶器体材料(大多是铜)和防磨损层材料(大多是镍)热膨胀系数的不同，在防磨损层内会产生很大的应力。在这种情况下损害附着性，并存在形成裂纹的危险。
因此本发明从现有技术状况出发其目的是：创造一种结晶器体，在这种结晶器中特别是在浇注液面区域减小散热，并能够得到更好的铸坯质量。
按照本发明这个目的是通过这种结晶体来实现的，它带一个确定形状的、由一个高导热性材料，如铜或铜合金制成的结晶器体，其中结晶器体局部配有一种由比结晶器体材料导热性差的材料组成的外涂层，金属涂层涂在浇注液面高度区内。
本发明的核心是通过外侧面上的涂层减小结晶器内的散热这一措施。涂层由一种具有比结晶器材料导热性差的材料组成。由此得到一种工艺上所追求的、在浇铸液面区内热流的减小。由此造成较高的温度对铸坯表面质量和组织质量产生有利的影响。
结晶器体主要可以涉及到一种整体的结晶器管，或者涉及到一种多件组成的铸模，例如板式结晶器。
虽然基本上也可以在外侧面上将结晶器体完全涂覆，但是仅仅在浇注液面高度区域做上镀层，比较合适。用这种方法可以按要求的那样在浇注液面区内实现散热的减小。由此可以避免铸坯外壳强度过高。
外涂层的厚度和长度调整到适合于当时的浇注参数和设备参数。
按本发明的一种设计，仅仅在结晶器体的一部分外围上做上涂层。特别是在结晶器体非回转对称时采取这个措施。在可调结晶器时，例如仅仅纵向板设置外涂层可能是有利的。
通过按要求的涂层可以避免个别区域，例如角部区域铸坯的超比例收缩。从而确保，在铸坯的整个外围上热量转移几乎是均匀的，使得在铸坯整个横截面上达到厚度均匀增长的铸坯外壳。
质量上乘、成本低廉的涂层可以通过电镀的方法得到。涂层也可以作为热喷镀镀上。
另外，涂层由镍或镍合金制成。
材料镍已经为内部防磨损涂层的材料提到过。因此在用户那里也常常会有结晶器体镀镍的可能性。
与铜相比镍具有小很多倍的导热性。因此通过外部的镍镀层可以有效地减少散热，从而起到提高浇注液面区温度的作用。
镍既可以作为电镀覆盖层也可以作为金属喷镀覆盖层镀上。这里结晶器体可以在整个外侧面上或者仅仅在浇注液面区局部镀覆。
按本发明的一个方案，镀层在浇铸方向具有不变的厚度。在镀层边缘区域的过渡区连续地分布。用这种方法避免应力突变。
通过沿浇铸方向其厚度逐渐减小的镀层，待浇铸材料的收缩性能可以按要求地考虑。这里沿浇铸方向散热量逐渐加大。用这种方法结晶器内用于硬化的冷却如在关于铸坯的收缩特性方面可以进行有效的调整。
外部镀层厚度的减小可以线性地或者分段地进行。
因为用作结晶器体的材料铜或铜合金的耐磨性比较差，根据应用场合的不同，按已知的方法给结晶器体配备内镀层是合适的。这里内镀层由镍、铬或铬镀层外(ueberchromt)的镍镀层组成，已经得到了验证。
下面借助于附图中所示实施例对本发明加以说明。
附图1至3每个表示按照本发明原理的结晶器管形式的结晶器体的三种不同的结构形式的垂直纵剖视图。
图1表示用于钢的连铸的结晶器管1。结晶器管1具有一个成型空腔2，它在浇入端3处的横截面尺寸大于铸坯出口末端4处的横截面。
结晶器管1的基体5由一种铜合金，最好是铜/铬/锆基(CuCrZr)制成。
结晶器管1在外侧面6上浇注液面7高度区域内的一段A上具有镀层8。镀层8由一种比结晶器管1或基体5的材料导热性差的材料制成。特别是镍非常适合于作为外镀层8的材料。镍既可以作为电镀覆盖层也可以作为金属热喷镀层镀上。
镀层8减小热流，从而也减少结晶器管1在浇注液面7高度区域内的散热。由此造成在铸坯外壳形成起始阶段内更高的管壁温度。这促使铸钢锭表面质量的改善。特别是用这种方法可以避免结晶器管1边缘附近内的微裂纹。
在图1中可以看到，镀层8沿浇铸方向有一个大致上不变的厚度D1。在过渡区9内镀层8连续地逐渐变薄直至外侧面6。
在内侧面10上结晶器管1设有一个由铬组成的防磨损镀层11，其厚度约为80μm。
图2中表示结晶器体1 2的另一种结构形式。它在浇入端13具有一个外镀层14，用以减少散热。镀层14在浇注液面15的高度区域内延伸，其中镀层14厚度D2沿浇铸方向G缩小。镀层14一种可能的结构形式设想厚度D2从3mm减小到1mm，末端带一个连续的过渡区16。
图3表示结晶器体17另一种变型方案的局部视图。结晶器体17在外侧面19上具有镀层18，其厚度D3从端面端20到末端21线性减小。但是热流从结晶器管17的端面端20到末端21为止逐渐增加。
按本发明的结晶器的结晶器体不是非结晶器管不可，本发明在多件组成的铸模，如板式结晶器时也同样是有益的。

Claims (8)

1．用于连铸设备的结晶器，带一个确定形状的、由一个高导热性材料，如铜或铜合金制成的结晶器体(1,12,17)，其中结晶器体(1,12,17)局部配有一种由比结晶器体(1,12,17)材料导热性差的材料组成的外涂层(8,14,18)，其特征在于：金属涂层(8,14,18)涂在浇注液面(7,15)高度区内。
2．按权利要求1的结晶器，其特征在于：所述的涂层(8,14,18)涂在结晶器体(1,12,17)部分外围上。
3．按权利要求1的结晶器，其特征在于：涂层(8、14、18)用电镀法涂上。
4．按权利要求1的结晶器，其特征在于：涂层(8、14、18)作为热喷镀层镀上。
5．按权利要求1的结晶器，其特征在于：涂层(8、14、18)由镍或镍合金组成。
6．按权利要求1的结晶器，其特征在于：涂层(8)在浇铸方向(G)具有不变的厚度(D1)。
7．按权利要求1的结晶器，其特征在于：涂层在浇铸方向(G)具有逐渐减小的厚度(D2,D3)。
8．按权利要求1的结晶器，其特征在于：结晶器体(1)具有内涂层(11)。
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