CN109789477A - 用于多重浇铸金属股线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续铸造金属股线,尤其是由铝或铝合金制成的轧制锭坯的方法，其中，‑将液态金属通过多个模具同时铸造成多个金属股线，‑模具分别具有窄侧和宽侧，其中所有模具具有统一的窄侧，使得金属股线在铸造后具有相同的厚度，‑所使用的模具中的至少一个具有长度不同于其他同时使用的模具的宽侧的长度的宽侧，‑为所使用的每个模具设置浇铸起始块，其设置在浇铸台上并且用于容纳起始股线，‑其中金属股线的铸造包括浇铸台固定情况下的模具填充阶段，其中将多个起始股线铸造到其所属的浇铸起始块中，并且–浇铸包括连续铸造阶段，其中浇铸台降低并且铸造多个金属股线。本发明的目的是提供一种连续铸造金属股线的方法，该方法允许以降低的废品率连续铸造具有不同形式的轧制锭坯/金属股线，该目的通过具有权利要求1的特征的方法解决。

Description

用于多重浇铸金属股线的方法

技术领域

本发明涉及一种连续铸造金属股线,尤其是由铝或铝合金制成的轧制锭坯的方法，其中，

-将液态金属通过多个模具同时铸造成多个金属股线，

-模具分别具有窄侧和宽侧，其中所有模具具有统一的窄侧长度，使得金属股线在铸造后具有相同的厚度，

-所使用的模具中的至少一个具有长度不同于其他同时使用的模具的宽侧的长度的宽侧，

-为所使用的每个模具设置浇铸起始块，其设置在浇铸台上并且用于容纳起始股线，

-其中金属股线的铸造包括浇铸台固定情况下的模具填充阶段，其中将多个起始股线铸造到其所属的浇铸起始块中，并且

-浇铸包括连续铸造阶段，其中浇铸台降低并且同时铸造多个金属股线。

背景技术

使用不同形式的模具同时浇铸多个金属股线是现有技术中已知的。在专利DE 891444中已经描述了相应的方法。另外，从文章“现代化和扩展的板料铸造厂”，W.Dietz，K.Erke，Light Metal，1994，第815-819页，已知具有不同尺寸和约600mm的相同厚度的铝锭的铸造方法，其中，在模具的不同形式的情况下，模具的相应模具填充阶段在不同的时间开始，这取决于模具形式，以便在所有模具中同时达到连续铸造所需的金属液位。然后才开始连续铸造阶段。较小尺寸模具的模具填充阶段在120秒后启动。

此外，从公开的专利申请DE 42 03 337 A1中已知一种用于连续铸造具有不同尺寸的多个金属股线的方法，其中将加压气体引入模具空腔中。没有提到关于所使用的起始浇铸实践的细节，即尤其是何时以及如何针对不同形式启动模具填充阶段。

如在上述文章中特别说明的那样，浇铸起始实践，即模具填充阶段期间的铸造参数，以及连续铸造实践，取决于模具的相应形式。通过使铸造金属股线的形式例如具有相同的厚度，可以以简单的方式同时铸造不同形式的金属股线。金属股线铸造或铸锭铸造中的拉出速度主要取决于铸锭或股线的冷却行为，并因此取决于铸锭或金属股线的厚度。模具的浇铸，即模具填充阶段，通常尽可能快地进行，以最大化铸造厂的产量。因此，相同的方面适用于浇铸起始块的设计。浇铸起始块的使用是必需的，以实现均匀铸造工艺和铸造例如具有相对均匀性能的轧制锭坯。

因此，小型模具的浇铸起始块通常以较小深度的浇铸起始块铸造。例如，这减少了每个轧制锭坯的浪费，并缩短了模具填充阶段。短浇铸起始块在技术上也是可行的，因为较小形式的轧制锭坯的变形较小。这与大型轧制锭坯的收缩效应大于小型轧制锭坯的收缩效应有关。因此，目前模具填充阶段也以不同的填充率实施，以便尽可能快地度过该阶段。同时，也使用不同的浇铸起始块，尤其是将扁平的浇铸起始块用于小型模具，而更深的浇铸起始块用于大型模具。

然而，已经表明，在多次铸造具有不同形式的金属股线和根据模具形式单独确定模具填充阶段时间时，问题日益增多。例如，在临界温度控制的情况下，金属会在进料系统中冻结，例如浇铸管或浇铸喷嘴的冻结。也可能发生表面缺陷，例如冷态运行，或相反地，轧制锭坯可能流出。例如，在较小的形式下，由于温度控制不充分，金属分配器可能在凝固的股线的底板上冻结。这可能导致更多的废品。

尽管存在这些困难，但优选铸造不同形式的轧制锭坯，以便最佳地利用熔炉的炉容量。特别地，如果仅铸造相同的形式，则可能存在这样的问题：较大量的金属保留在炉中，其不再能铸造成完整的铸造锭坯/金属股线。

发明内容

在此基础上，本发明的目的是提供一种连续铸造金属股线的方法，特别是由铝或铝合金制成的轧制锭坯，其允许以低废品率连续铸造不同形式的轧制锭坯/金属股线。

根据本发明的教导，该目的这样解决，即，每个模具的浇铸起始块的深度为至少50mm，对于所有模具，以相同的填充速度同时开始模具填充阶段，已经达到开始连续浇铸阶段所需的金属液位的模具的浇铸过程暂停，并且一旦所有模具达到连续浇铸阶段所需的金属液位，就开始连续浇铸阶段。

填充速度是指在模具填充阶段期间模具中或浇铸起始块中熔融金属相对于模具的增加。因此，具有小尺寸的模具需要比大型模具更小的金属体积流量，以便在模具填充阶段实现相同的填充速度。因此，理论上，当同时开始模具填充阶段时，所有模具，无论形式如何，同时达到连续铸造阶段所需的金属液位。然而，在实践中，模具在不同时间，例如在几秒钟内达到连续铸造阶段所需的金属液位。这一方面是由于用于开始填充过程的设备技术，另一方面，同时铸造多个金属股线时，由于将熔融金属填入模具中而在填充过程中出现偏差。因此，根据本发明，对于已达到所需金属液位的所有模具，暂停铸造过程直到所有模具达到所需的金属液位并且通过降低铸造台开始连续铸造阶段。

与目前为止的方法不同，为每个模具使用至少50mm深的浇铸起始块。由于浇铸起始块的最小深度为50mm，例如在小型模具中，尽管在这些模具中铸造过程可能会中断，但重新开始铸造过程中并不困难。浇铸起始块用作储热器并为后续铸造过程提供热量。无论模具的形式如何，通过浇铸起始块的储热即使在停止铸造过程中也显着降低了尤其模具上熔融金属的弯月面固化的风险，模具中的金属弯月面仍然是液体，尤其是在与模具的接触区域中。由此，铸造缺陷可以在相当程度上减少。令人惊讶地发现，在小尺寸锭坯中由于较大的浇铸起始块深度，由于分离锭足所引起的大量金属废料在经济上也是值得的，因为这伴随着成品轧制锭中明显更低的废品率。这样，可以提供一种方法，尽管使用了不同的形式，但该方法产生的废锭或废股线明显更少。

所使用的模具的浇铸起始块的深度优选为100mm至150mm，以提供还要更大的储热器。在这些浇铸起始块深度下，在多重浇铸具有不同形式的金属股线时测得了特别低的缺陷率。同时，分离锭足时的废金属量是有限的。

此外，如果具有不同模具形式的模具的浇铸起始块具有相同的深度，也证明是有利的。这里也显示出，通过使用相同深度的浇铸起始块，可以在轧制锭坯生产中实现废品率的降低。

模具填充阶段优选具有90s至600s，优选120s至480s的持续时间。模具填充阶段期间的填充速度可以优选地对应于连续铸造阶段中的铸造台的下降速度。尽管时间花费更多，但已经发现，由于铸锭或金属股线的废品率较低，多重连铸机的生产率不会受到不利影响。

对于根据本发明的方法，优选同时使用具有900mm至2200mm的宽侧长度的多个模具，其中其窄侧具有400mm至600mm的基本统一的长度。通过所给出模具形式，完全覆盖了目前常用的轧制锭坯的形式，因此在轧制锭坯的生产和上游熔融金属炉的容量利用方面提供了高度的灵活性。

优选地，在模具填充阶段期间，浇铸起始块中的金属液位通过可至少平行于模具的宽侧方向移动的金属传感器无接触地，例如电容性地测量，并且根据金属液位引入连续浇铸阶段。已经证明金属液位的电容测量特别可靠和准确。因此，其实现了可靠地控制连续铸造阶段的开始。原则上，使用激光，雷达和其他非接触测量传感器的测量也是可能的。

优选地，使用金属液位控制装置自动控制铸造横截面，使得模具填充阶段和连续铸造阶段都可以在铸造横截面受控的情况下进行。模具中的金属液位可以例如使用“铸造配方”在时间上预先确定。

此外，已经发现，特别是AA1xxx或AA8xxx类型的低合金化的铝合金以及AA3xxx和AA6xxx类型的合金可以使用根据本发明的方法令人满意地铸造成金属股线。在铸造期间合金类型因其凝固行为而不同。低合金化的铝合金，例如合金类型AA1xxx或AA8xxx形成基本均匀的凝固前沿，而较高合金度的AA3xxx和AA6xx合金显示出浆状凝固前沿。对于不同的合金例如必须以不同的模具填充速度和下降速度进行应对。AA3xxx和AA6xxx合金的铸造结果例如在较高的模具填充速度下更好。但是，以相应的方法铸造其他例如合金度更高的铝合金也是可行的。

在上述形式中，对于模具的窄侧和宽侧来说，优选这样选择模具的宽侧长度，使得上游熔炉的炉槽可以最小化。换句话说，根据熔融金属的量和具体炉的炉槽，这样选择形式，使得如果可能的话，只有不可避免的残留物留在熔炉的贮槽中。这确保了可以尽可能顺利并由此经济地在后续更换至其他合金。

附图说明

在下文中，将参考结合附图的实施例更详细地解释本发明，其中：

图1示出了用于铸造金属股线的装置的示意性截面图，

图2以俯视图示出了3个具有不同的宽侧长度的不同模具，

图3示出了根据本发明的一个实施例的用于在模具填充阶段中同时铸造多个金属股线的装置的示意性截面图，以及

图4示出了在连续铸造阶段期间图3的实施例的示意性截面图。

具体实施方式

图1以示意性剖视图在一个实施例中示出了使用模具1，分配器导槽2，浇铸管或浇铸喷嘴3，分配网络3b，塞子4和浇铸起始块5的连续铸造金属股线的原理，该浇铸起始块布置在浇铸台6上。浇注台6的高度可移动，并且在连续浇铸期间插入水浴中，例如用于冷却目的。模具1是水冷的并且可以额外地在面向金属股线的侧面上将冷却水输送至向下移出的金属股线，以便额外地冷却金属股线的外壁。此外，可以设置用于检测金属液位的金属传感器7，如箭头所示，该金属液位可以例如可移动地布置在模具1的宽面方向上。

图1所示实施例中的浇铸起始块5形成为其中心设置有凸起。但中心的凸起是可选的。朝向边缘，浇铸起始块5具有深度T，根据本发明，该深度T至少为50mm。浇铸起始块的深度T优选为100mm至150mm，以便在根据本发明的方法中为熔融金属提供足够的储热，而不管模具形式如何，并且提高根据本发明方法的过程可靠性。在分配器2中储存有液态熔融金属8，其在铸造过程中通过未示出的钢包或通过炉子补充。在金属贮存器和分配器导槽2之间的入口通道中，可以接入用于处理熔体的在线装置，例如脱气器，过滤器或晶粒细化器。借助于塞子4，浇铸管3的铸造开口可以设定为模具1的不同形式，并且可以相应地匹配铸造速度。浇铸管下方的分配网3b，也称为“组合袋”或“分配袋”，用于将熔体均匀分配到模具中。在大型模具的情况下，与小型模具相比提供了更大的铸造开口的横截面。这确保了，在同时连续铸造不同形式时，通过降低所有模具的共用铸造台6，可以实现相同的拉出速度。优选地，铸造横截面通过金属液位控制装置自动控制。模具中金属液位高度的额定值可以例如使用“铸造配方”在时间上预先确定。

图2以示意性俯视图示出了3个不同的模具10,20,30，其特征在于不同长度的宽面11,21,31和相同的窄面12,22,32。窄面12，22,32限定了拉出的金属股线的厚度，并且根据本发明具有相同的长度。金属股线的厚度基本上决定了金属股线的冷却行为，从而决定了金属股线的拉出速度。当使用共同的铸造台6铸造不同的形式时，因此可以通过相同长度的窄面以简单的方式实现不同金属股线的基本相同的冷却性能。

图3示出了根据本发明的用于连续铸造金属股线的方法的一个实施例的示意性截面图，所述金属股线特别是铝或合金的轧制锭坯，其中例如通过分配器2将液态金属8分配到多个模具10,20,30。同时开始所有模具10,20,30的模具填充阶段。根据本发明，同时意味着同时开始铸造过程，然而，实际上，系统技术也可能导致在各个模具之间有几秒钟偏差。

图3示出了在模具已经达到引入连续铸造阶段所需的金属液位的时间点时根据本发明的方法的一个实施例的模具填充阶段。然而，需要进一步填充模具30和20以获得所需的金属液位。由于在浇铸起始块51,52和53中设置有至少50mm的深度，特别是在浇铸起始块51中提供了熔融金属储存器，其提供足够的热量以使最先达到连续铸造的金属液位的模具10中的铸造过程的暂停成为可能，而不会导致金属弯月面冻结。浇铸起始块的深度优选为100mm至150mm。

在其它模具20,30也达到引入连续铸造阶段所需的、由金属传感器7测量的金属液位之后，开始连续铸造阶段并降低共用铸造台6，见图4。如在图3中的示例性实施例中可以看到的，不同模具10,20,30的浇铸起始块优选地具有相同的深度。

与确定模具填充阶段的常规铸造实践相比，模具填充阶段可以相对缓慢地进行。模具填充阶段优选具有从铸造开始到连续铸造阶段开始，即铸造台6下降开始的90秒至600秒，特别优选120秒至480秒的持续时间。模具填充阶段中的填充速度大致对应于例如连续铸造或连续铸造阶段期间的填充速度，在连续铸造中通过降低浇铸台6将金属股线从模具10,20,30中拉出。

图3中的实施例中所示的模具具有不同的宽侧长度，优选为900mm至2200mm。未在图3和图4中示出的窄侧具有400mm至600mm的统一长度。

在图4中，现在示出了在连续铸造阶段期间的图3的实施例。铸造台6在连续铸造阶段期间根据将金属补充入模具中的金属体积流量而降低，其中通过分配器2和喷嘴或铸造管3使用塞子4根据铸造台的下降速度补充液态金属。由于小型和大型模具10,20,30的降低速度相同，因此相应地为每个模具选择确定用于通过塞子和浇铸管3，4的共同作用提供用于补充的熔融金属的横截面。这里，金属传感器7可以不断地测量熔融金属或金属的金属液位，并将其用于控制熔融金属的供应。优选地，金属传感器7无接触地测量金属液位，例如电容性地测量。然而，也可以使用激光，雷达探头或感应式进行非接触式测量。

尤其发现，AA1xxx，AA3xxx，AA6xxx型铝合金或AA8xxx型铝合金特别适用于使用多个具有不同形式的模具进行连续铸造，因为低合金化的铝合金AA1xxx和AA8xxx具有良好的铸造性能，因此在多次连续铸造期间的废品率进一步降低。然而，具有评估为更严峻的凝固行为的AA3xxx和AA6xxx型合金也已经用根据本发明的方法成功铸造。

在图3和图4的实施例中，这样选择模具10,20,30的宽侧长度，使得在铸造金属股线之后，其所对应熔炉的炉槽中的金属量特别低。

将浇铸起始块深度的选择与模具填充阶段中的同时浇铸开始相结合，尤其使得可以同时以非常低的废品率铸造具有不同形式的金属股线或轧制锭坯。

Claims (8)

1.用于连续铸造金属股线,尤其是由铝或铝合金制成的轧制锭坯的方法，其中，

-将液态金属(8)通过多个模具(1，10，20，30)同时铸造成多个金属股线，

-所述模具(1，10，20，30)分别具有窄侧(12，22，32)和宽侧(11，21，31)，其中所有模具(1，10，20，30)具有统一的窄侧(11，21，31)长度，使得金属股线在铸造后具有相同的厚度，

-所使用的模具(1，10，20，30)中的至少一个具有长度不同于其他同时使用的模具(1，10，20，30)的宽侧(12，22，32)的长度的宽侧(12，22，32)，

-为所使用的每个模具(1，10，20，30)设置浇铸起始块(5，51，52，53)，其设置在浇铸台(6)上并且用于容纳起始股线，

-其中金属股线的铸造包括在浇铸台(6)固定情况下的模具填充阶段，其中将多个起始股线铸造到其所属的浇铸起始块(5，51，52，53)中，并且

-浇铸包括连续铸造阶段，其中浇铸台(6)降低并且铸造多个金属股线，

其特征在于，

每个模具的浇铸起始块(5，51，52，53)的深度(T)为至少50mm，对于所有模具(1，10，20，30)，以相同的填充速度同时开始模具填充阶段，已经达到开始连续浇铸阶段所需的金属液位的模具的浇铸过程暂停，并且一旦所有模具(1，10，20，30)达到连续浇铸阶段所需的金属液位，就开始连续浇铸阶段。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述浇铸起始块(5，51，52，53)的深度(T)为100mm至150mm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

具有不同模具形式的模具(1，10，20，30)的浇铸起始块(5，51，52，53)具有相同的深度(T)。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，

其特征在于，

模具填充阶段优选具有90s至600s，优选120s至480s的持续时间。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，

其特征在于，

同时使用具有900mm至2200mm的宽侧长度的多个模具(1，10，20，30)，其中其窄侧(12，22，32)具有400mm至600mm的基本统一的长度。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，

其特征在于，

在模具填充阶段期间，浇铸起始块(5，51，52，53)中的金属液位通过能够至少平行于模具的宽侧方向移动的金属传感器(7)无接触地，例如电容性地测量，并且根据金属液位引入连续浇铸阶段。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，

其特征在于，

浇铸AA1xxx或AA8xxx类型的铝合金以及AA3xxx和AA6xxx类型的合金。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，

其特征在于，

这样选择模具(1，10，20，30)的宽侧长度，使得上游熔炉的炉槽可以最小化。