CN110545935A - 用于制造由金属制成的铸锭的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于制造由金属、尤其是钢制成的具有大于0.1m²的横截面的铸锭(1)的方法，其中，液态的金属(2)直接从浇注桶(11)或者经由中间容器(12)排放至向下开放的硬模(15)中，并且其中，至少部分地凝固的铸锭(1)借助能沿着所述铸锭(1)的纵轴(5)在高度上移动的牵引头沿着纵轴(5)的方向从硬模(15)中取出，所述铸锭(1)至少间接地布置在所述牵引头上。

Description

用于制造由金属制成的铸锭的方法和装置

背景技术

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造由金属、尤其由钢制成的具有大于0.1m²横截面积的铸锭的方法。本发明还涉及一种用于执行按照本发明的方法的装置。

由专利文献WO 2015/079071A2已知一种方法，所述方法的特点在于，浇铸的铸锭在完全从金属铸型或者说硬模中取下或者在铸造过程结束之后才在第三冷却区的区域中围绕所述铸锭的纵轴线转动。

具有权利要求1的前序部分的特征的用于制造由金属制成的铸锭的另一种方法由申请人的专利文献2015/101553A2已知。借助已知的方法也能够少量地制造具有300mm及大于300mm的直径和大于5m的锭长的铸锭，其中，在常规的铸造过程之后继续向金属铸型循环中输入一定量的液态金属，使得至少补偿金属熔融物或者钢熔融物在凝固时出现的收缩。

附加地，与铸锭的直径和/或长度无关地存在对高质量的铸锭的需求。在此尤其是指尤其在中心偏析和中心多孔性方面的良好的凝固结构，这种铸锭由此能够完全地充分利用其(质量)特性。由上述专利文献已知的方法并未与之相关地提及用于确保或者实现最佳的铸造质量的措施，因为在所述专利文献中主要涉及尽可能高的经济性。

发明内容

基于所述现有技术，本发明所要解决的技术问题在于，改进根据权利要求1的前序部分所述的用于制造由金属、尤其由钢制成的具有大于0.1m²的横截面积的铸锭的方法，使得制造的铸锭具有特别高的质量。在此尤其是指，这种铸锭的横截面能够构造得尽可能均匀并且不产生偏析以及具有尽可能少的或者具有很小尺寸的孔隙和缩孔。

所述技术问题在具有权利要求1所述特征的用于制造由金属制成的铸锭的方法中由此解决，铸锭至少在铸造过程期间至少暂时地围绕铸锭的纵轴线转动，其中，铸锭的转动优选由支立元件或者牵引头产生，铸锭以铸锭的面对的侧面支承在所述支立元件或者牵引头上。

铸锭的这种在铸造过程期间在所述铸锭的液态的金属尚未完全凝固时至少暂时的围绕铸锭纵轴线的转动在整个铸锭长度上产生了如同电磁的搅拌器的作用，从而使凝固的铸坯具有大大降低的中心多孔性和中心偏析。此外，业已证明，通过铸锭中尚是液态的金属熔融物的持续的运动能够缩短凝固时间并且由此能够在生产或者制造铸锭时在单位时间中实现特别高的效率。

按照本发明的用于制造由金属制成的铸锭的方法的有利的扩展设计在从属权利要求中给出。由至少两个在权利要求、说明书和/附图中公开的特征构成的所有组合都落入本发明的范围中。

如以上阐述的，按照本发明的原理在于在铸锭的金属尚未完全凝固时铸锭至少暂时地围绕所述铸锭的纵轴线转动，其中，在真正的铸造过程期间、即在硬模的区域中已经进行所述转动。铸锭开始转动和结束转动的时间点、转动的类型以及转动方向取决于不同的因素并且在必要时与相应的使用情况适配。因此规定方法的第一变型，所述变型在装置技术方面能够特别简单地实现，即铸锭沿着围绕纵轴线的(唯一的)方向持续地转动。

备选地可以规定，铸锭围绕纵轴线参照中央位置、例如成±45°转角地振荡地转动。

一种附加的用于影响铸锭的质量或者凝固特性的可行方案规定，铸锭围绕纵轴线的转动角速度在铸锭移动期间是变化的。例如可以规定均匀地升高或者降低的转动角速度，或者规定突然地停止并且接着以较高的加速度转动。

在制造铸锭期间液态的金属不断地到达硬模的区域中，其中，至少部分地凝固的锭块同时借助牵引头脱出，从而能够在硬模中继续计量加入液态的金属。铸锭的这种脱出移动通常持续地和/或以恒定的脱出速度进行，至少直到在浇铸结束时的例如脱出速度降低的时间点。

至此所述的按照本发明的方法的另一种变型规定，硬模(额外地相对于铸锭)围绕纵轴线转动。硬模围绕纵轴线的这种转动或者可以通过附加的、单独的驱动装置实现，或者也可以通过将硬模围绕所述硬模的纵轴线能移动地布置，并且通过与铸锭的金属的摩擦产生所述硬模的转动。

此外可以规定，为了实现铸锭的尽可能高的质量，在结束浇铸之后在确定的时间段中使所述铸锭继续围绕其纵轴线转动。铸锭围绕其纵轴线的转动尤其应当进行直到确保所述铸锭的横截面在所述铸锭的整个长度上完全凝固。

可以附加地实现对铸锭质量的优化，即借助电磁搅拌线圈移动铸锭的液态的金属。这种搅拌线圈在此可以位置固定地布置在铸锭的区域中，或者能沿着铸锭的纵轴线方向纵向移动地围绕所述铸锭布置。也可行的是，设置固定的和能移动的电磁搅拌线圈的组合。

此外，本发明包括用于执行所述的按照本发明的方法的装置，其中，所述装置具有用于将液态的金属熔融物输入至向下开口的硬模中的浇注桶和必要时的中间容器。附加地设置有能在高度上移动地布置的牵引头，所述牵引头用于铸锭至少间接地布置在朝向硬模的支立面上。按照本发明的装置的特点在于用于使铸锭围绕铸锭的纵轴线旋转的器件。

在用于使铸锭围绕铸锭的纵轴线旋转的能够在装置技术方面特别简单地实现的变型中，所述器件由牵引头本身或者支立元件构成，所述铸锭支立在支立元件上，方式是所述牵引头或者支立元件借助驱动装置围绕所述牵引头或者支立元件的纵轴线能转动地构造。在这样构造的用于铸坯旋转(Strangrotation)的器件中尤其避免了铸锭的周向面的机械应力。

然而备选地或者附加地也可以规定，所述器件由作用在铸锭的外周上的尤其是形式为能转动的滚子或者辊的驱动器件构成。这种滚子或者辊至少摩擦配合地贴靠在铸锭的外周上并且产生铸锭的期望的旋转，其中，在这种情况下，牵引头在必要时仅须同样能绕纵轴线转动地布置，而不需要自身的驱动装置。

此外可以规定，硬模围绕纵轴线能转动地布置和/或设置有用于铸锭的至少一个电磁搅拌线圈。

本发明的其它优点、特征和细节由以下对优选的实施例的描述以及根据附图得出。

在唯一的附图中示出了用于制造铸锭的装置的极简化的纵截面。

在附图中示出的装置10用于不连续地制造由金属2、尤其是钢制成的铸锭1，所述铸锭具有优选大于0.1m²的横截面和例如不超过15m的长度。铸锭1的横截面优选构造为圆形，然而也可以是矩形或者正方形，或者具有其它期望的形状。

装置10包括浇注桶11，液态的金属2能够从所述浇注桶中通过必要时存在的分配容器12排放至向下开口的硬模15中。在所述硬模15上方可以选择性地在朝向分配容器12的一侧上设置衬壁16，所述衬壁在径向上由形式为感应线圈17的加热装置包围。由衬壁16和加热装置或者感应线圈17构成的单元也被称为“冒口”。所述冒口尤其用于在浇铸结束时加热液态的金属。

应当补充的是，也可以规定加热装置的其它形式和布置结构，例如形式为布置在衬壁16上方的加热棒、电极或者类似装置。

硬模15在远离分配容器12的一侧上连接在冒口上，所述硬模15选择性地可以在径向上由电磁搅拌器19包围。金属熔融物的浇注面(Gieβspiegel)3例如位于硬模15的区域中，其中，浇注面3可以被未示出的粉末覆盖以便润滑和/或(热)隔绝。此外应当提到的是，硬模15的内部横截面与待形成的铸锭1的横截面适配或者与所述横截面一致。

在远离分配容器12的一侧上必要时在硬模15下方连接有冷却装置21，所述冷却装置布置在与铸锭1的有效连接中。选择性地可以在硬模15下方设置其它的电磁搅拌器22，所述其它的电磁搅拌器22可运动地布置为能够沿着双箭头23的方向沿着铸锭1的纵轴线5的方向纵向移动。

此外，尤其也可以规定硬模15借助未示出的支承装置能围绕铸锭1的和硬模15的纵轴线5转动地支承。

在铸锭1下方设置有在必要时被冷却的支立元件25，所述支立元件25在朝向铸锭1的一侧上构成用于铸锭1的支立面。支立元件25与牵引头28连接，所述牵引头28通过横向支架29与纵向柱30连接。横向支架29或者牵引头28借助未示出的驱动装置能够沿着纵轴线5的方向升高或者降低地布置。此外规定，支立元件25同样能够围绕纵轴线5转动地布置并且能够借助驱动装置32在铸锭1的铸造过程中产生所述铸锭1围绕纵轴线5的主动的转动。

示例性地示出了，支立元件25和铸锭1以及硬模15沿着与箭头33、34对应的顺时针方向进行转动。驱动装置32优选构造为，所述驱动装置32根据使用情况也能够振荡地、例如分别以45°绕铸锭1的中央位置地、并且能够以与规定的速度特性对应的不同的转动角速度移动所述铸锭1或者支立元件25。

如果没有设置能够借助驱动装置32绕纵轴线5转动的支立元件25，则可以备选地示例性地使用在支立元件25的上方作用在铸锭1的外周6上的滚子35，所述滚子35分别能以轴线36转动地支承并且借助驱动装置37驱动。在此通常优选围绕纵轴线5间隔均匀的角距地设置多个这种滚子35。

在制造铸锭1时，所述铸锭1借助牵引头28沿着纵轴线5的方向向下从硬模15中取出。铸锭1的取出速度可以是均匀的或者是不连续的。此外，在从硬模15中取出铸锭1期间、即在铸造过程期间必要时甚至在取出过程结束之后进行铸锭1绕纵轴5的至少偶尔的转动。

液态的金属2在铸锭1内从所述铸锭1的外周6向纵轴线5的方向凝固。在常规的浇铸结束之后可以规定，与公开文献WO 2015/101553A2对应地继续向硬模15中补浇液态的金属以便补偿金属熔融物的收缩。

以上所述装置10或者所述方法能够在不偏离发明构思的情况下以多种方式方法改变或者修改。

附图标记清单

1 铸锭

2 金属

3 浇铸面

5 纵轴线

6 外周

10 装置

11 浇注桶

12 分配容器

15 硬模

16 衬壁

17 感应线圈

19 搅拌器

21 冷却装置

22 电磁搅拌器

23 双箭头

25 直立元件

26 支立面

28 牵引头

29 横向支架

30 纵向柱

32 驱动装置

33 箭头

34 箭头

35 滚子

36 轴线

37 驱动装置

Claims (15)

1.一种用于制造由金属、尤其是钢制成的具有大于0.1m²的横截面积的铸锭(1)的方法，其中，液态的金属(2)直接从浇注桶(11)或者经由中间容器(12)排放至向下开口的硬模(15)中，并且其中，至少部分地凝固的铸锭(1)借助能沿着所述铸锭(1)的纵轴线(5)的方向在高度上移动的牵引头(28)沿着纵轴线(5)的方向从硬模(15)中取出，所述铸锭(1)至少间接地布置在所述牵引头上，其特征在于，所述铸锭(1)至少在铸造过程期间至少暂时地围绕所述铸锭的纵轴线(5)转动，其中，优选通过支立元件(25)或者牵引头(28)产生铸锭(1)的转动，所述铸锭(1)以铸锭面对的一侧竖立在所述支立元件或者牵引头上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铸锭(1)沿着围绕所述纵轴线(5)的方向持续地转动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铸锭(1)围绕所述纵轴线(5)振荡地转动。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述铸锭(1)转动期间，所述铸锭(1)围绕所述纵轴线(5)的转动角速度是变化的。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述铸锭(1)在从所述硬模(15)中取出时不连续地沿着所述纵轴线(5)的方向移动。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述硬模(15)围绕所述纵轴线(5)转动。

7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述铸锭(1)在浇铸结束后在确定的时间段内继续旋转。

8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，铸锭(1)的液态的金属(2)借助至少一个电磁搅拌线圈(19、22)移动。

9.一种用于执行根据权利要求1至8之一所述的方法的装置(10)，所述装置具有浇注桶(11)并且必要时具有中间容器(12)，以便将液态的金属(2)输入向下开口的硬模(15)中，并且所述装置具有能够在高度上移动地布置的牵引头(28)，所述牵引头用于至少间接地将铸锭(1)布置在朝向所述硬模(15)的支立面(26)上，其特征在于，设置有用于围绕铸锭(1)的纵轴线(5)旋转所述铸锭(1)的器件。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述器件由能围绕所述纵轴线(5)移动的、与驱动装置(32)连接的支立元件(25)或者牵引头(28)构成。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述器件由作用在所述铸锭(1)的外周(6)上的、尤其是形式为能转动的滚子(35)的驱动器件构成。

12.根据权利要求9至11之一所述的装置，其特征在于，所述硬模(15)能围绕纵轴线(5)转动地布置。

13.根据权利要求9至12之一所述的装置，其特征在于，设置有至少一个用于铸锭(1)的电磁搅拌线圈(19、22)。

14.根据权利要求9至13之一所述的装置，其特征在于，在硬模(15)的朝向浇注桶(11)或者中间容器(12)的一侧上设置有衬壁(16)。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，能够借助加热装置、优选借助在径向上包围所述衬壁(16)的感应线圈(17)或者布置在所述衬壁(16)上方的加热元件、例如电极等等加热所述衬壁(16)的区域。