CN1116140A - 用于连续铸造的带有薄侧壁的下游铸模部分 - Google Patents

Abstract

用于连铸钢坯的带有薄侧壁的下游铸模结构，它可用于包括有至少一个结晶机与一个浇口的铸模，结晶机与闭路循环初级冷却系统相联，冷却系统有第一冷却腔，其中循环着冷却液，下游铸模结构包括有若干个构件，它们界定出一个与经过的钢坯横截面大致相同的通道，每个构件有至少一外侧壁和一内侧壁，二者形成第二冷却腔，内侧壁的连续弹性厚度为4至10毫米，冷却液的压力从功能上取决于由于过热引起的内侧壁的变形和对其的顶推力。

Description

用于连续铸造的带有薄侧壁的下游 铸模部分

本发明是关于一个用于连续铸造的带有薄侧壁的下游铸模部分。

本发明中的这种下游铸模结构适用于薄型及中型的扁坯、方坯及大型钢坯等具有圆型、方型、多边形或其他截面形状制品的连续铸造。

下面我们的描述主要就钢坯来分析，但是如同上文所述，此发明中的下游铸模结构可适用于所有连续铸造生产的产品。

在连续铸造过程中众所周知的问题就是铸造钢坯的冷却。实际上，这个冷却过程应使铸造钢坯尽可能快地固化，同时要避免在成形表皮中产生张力。

这种张力常常会导致在铸件表皮上形成裂缝或变形，而裂缝和变形会降低制成品的质量水平。

现有技术已提出在决定铸造钢坯具体形状的振荡式结晶机的出口部位及其延长部分上设置一个下游铸模结构，这个下游铸模结构有一个强化冷却系统。

在这个铸模结构中，由于高效冷却装置的作用，钢坯中的热量会很快除去。

在某些情况下，冷却液体直接与钢坯的固化表皮接触，发挥冷却作用。

由于在钢坯中有一个液体芯，这种强化冷却就会导致杂乱的结晶结构，从而引起许多质量问题，如钢坯的易碎性，内部张力形成的裂缝，中心层缺乏连贯性等。

所有这些缺点均不利于铸品的使用及进一步加工。

现有技术中包括不同类型的下游铸模结构，用于制造横截面为正方形、矩形或圆型的钢坯。

截面为正方形或矩形的钢坯通常是用四个或更多的构件，构成正方或矩形的四个边，但在边角处则相互分开。

截面为圆形的钢坯，是用壳形构件按圆周排列形成，如EP—A—0268143中所示可以看出。

US—A—2,698,467中阐述了一个在其周缘上有螺旋状凹槽的下游铸模结构；但这份文件未告诉我们能如何调整下游铸模结构的尺寸，使之与实际经过的钢坯的尺寸相配合，并且也没能保证对钢坯产生预期的压力。

本申请人的EP—A—0367024号讲述了如何提供一种下游铸模结构，它包括多个独立的，可移动的且自成一线的构件，每个构件的边与其相邻构件的边形成了缝隙，它们不与铸件的轴线和表皮相平行。

该技术，尽管是令人满意的，但仍然不能完全解决上述问题，制造、使用、维护这套装置比较复杂，而且也不能保证达到完全高效的冷却水平。

CH—B—357,835号专利公开了一种下游铸模结构，它包括一个冷却腔，冷却腔中有循环的冷却液体，其侧壁与在冷却腔内伸展的铸品表皮接触；这个伸展的表皮会使下游铸模结构的侧壁本身更坚硬。

为了解决现有技术中存在的问题，本申请人提出了本发明。

在独立权利要求中本发明及特点得以阐述，在从属权利要求中也描述了主要实施例设计思想的几种变通方式。

本发明的目的在于实现一种下游铸模结构，它应用于连续铸造中，使实现一种高效快速强化的冷却成为可能。

根据本发明，下游铸模结构包括若干构件，它们的边相交形成了一个封闭的横断面，这个横断面与要通过钢坯横断面相近。

每个形成下游铸模结构的构件均有一个盒形结构，它包括一个外侧壁和一个内侧壁。

在这些内外侧壁之间又形成了第二个有压力冷却液循环的冷却腔。

根据发明，下游铸模结构的内侧壁，即面向经过的钢坯的侧壁，它应有一个能使其自身富有弹性的结构，根据本发明，其理想厚度应在4至10毫米之间，最好是5至6毫米。

根据本发明，由于高温和适宜厚度导致的内侧壁向外变形的自然趋势，与在第二冷却腔内循环冷却液的内部压力相抵消。

因此，冷却液的压力取决于过热时内侧壁的顶推和向外变形。

冷却液对内侧壁的压力使其产生了一个弹性的向内顶推，抵消了由过热变形产生的张力，从而使内侧壁紧贴钢坯的固化表皮。

这样就形成了压力下的冷却液和钢坯之间的更稳定、均匀的热交换。

根据一种变通形式，构成下游铸模结构的每一构件由多个相连的大至垂直的板块构成。

据进一步的变通，钢坯的角都不由冷却腔中循环冷却液来冷却，其目的是减小钢坯表皮在纵向方向上的裂缝。

另一种变通方式中，钢坯的角可以，例如通过喷水进行局部冷却。

根据本发明，与含有压力循环冷却液的第二冷却腔相对的外侧壁的壁以这样的方式形成，即它可扰动冷却液最外层的液体流，从而使冷却液在运动中产生涡流，以促进热量交换。

据一种变通方式，建议在下游铸模结构第二冷却腔中的内侧壁的壁上增加大量空穴或其他扰动结构，这有助于扰动最外层液流，从而进一步加强热交换。

另一个变通方式中，在内有循环冷却液的第二冷却腔中的下游铸模结构的外侧壁壁上形成扩大或缩小区域，从而使冷却液达到一种湍流的状态。

构成下游铸模结构的构件最好与弹性压力机构相连，以适于维持与经过的钢坯之间的持续作用。

附图中所举的是一个非限制性的例子，表明了本发明中的几个优选实施例：

图1是带有本发明的下游铸模结构的连续铸造铸模的纵向截面图；

图2是本发明的下铸模结构侧壁部分的放大的纵截面图；

图3是图1中沿A—A线的横截面图；

图4表示图3的一种变通方式；

图5表示图2的一种变通方式；

图6是本发明的下游铸模结构的一个部分的横截面图；

图7是图2中沿B—B线的横截面图。

根据本发明中的一个向下游铸模结构10应用于一个含有振荡结晶机12的铸模11，其中有一个浇口13，它的出口通常位于熔融金属的弯月面之下。

结晶机12带有一闭路循环的初级冷却系统，该冷却系统含有用来循环冷却液的第一冷却腔23，第一冷却腔23与面对熔融金属的结晶机侧壁相邻。

钢坯22固化表皮的第一层14在结晶机12内形成，在此处铸造钢坯的核心15依然处于液体状态。

本发明的下游铸模结构10处于结晶机12的出口及延长部分上。

图3和图4中所示例子中的下游铸模结构10含有四个组成部分10a，沿钢坯22的周边排列，所形成的通道的横截面尺寸与钢坯22自身的尺寸大致是匹配的。

特别从形状看来，图3例子中铸造产品的横截面大至为正方形，图中例子中铸造产品的横截面大至为矩形。

每个组成部分10a含有一个盒形结构，它包括第一外侧壁16和第二内侧壁17，在这些侧壁16—17之间，形成了一个或多个第二冷却腔18，用来循环加压冷却液。

外侧壁16至少同一个导管29相联以输入加压冷却液，且至少同一个导管19相联以排放加压冷却液，导管19—20同机构28相联以调节和关闭液体的流动。

内侧壁17面向通过的钢坯22，侧壁17的厚度为4至10毫米，但是以5至6毫米为最佳。

根据本发明，内侧壁17的自然趋势是由于与钢坯22的大量热交换而要向外变形，这种趋势由于内侧壁17本身的厚度而愈发显著，这种趋势可由在第二冷却腔18中循环的冷却液的压力所抵销。

这种压力对内侧壁17产生作用，并造成向钢坯22形成一种弹性顶推，从而抵消了由于变形产生的顶推，从而实际上使内侧壁17保持在与钢坯22的固化表皮14相互附着的状态。

这同时可以使冷却液和钢坯22之间保持稳定持续的热量交换，在内侧壁17达到最理想厚度时这种热量交换也达到很高的水平。

根据本发明，第二冷却腔18中的外侧壁16的壁的形状和结构应利于扰动液体流而产生冷却液的涡流，以提高冷却液和下游铸模结构的内侧壁17之间热交换的效率。

在如图2和图5所示的结构中表示出可变通的方式，如图所示的缩小区域26和扩大区域27，目的在于使循环液体中形成所期望的涡流。

这些扩大的区域27和缩小的区域26可表示为多角形(图5)或V字形(图2)，以实现液体涡流并加强热量交换。

根据一种变通方式，内壁17的面对用于循环冷却液的第二冷却腔18的侧面包含有大量搅动结构，在本例中表现为穴洞21，冷却液流入穴洞则会扰动液体流和最外层液流，导致对热量交换的进一步加强。

根据本发明，穴洞21可以是水平方向的，近似水平方向的21a或倾斜方向的21b(如图7)。

下游铸模结构10的每个组成部分10a包含有弹簧24，它同固定支撑结构25相联，适于保持内侧壁17和移动的钢坯22之间的联系，从而对钢坯22产生预定压力。

根据图4的变通方式，每个组成下游铸模结构10的部分10a包括有多个竖直相邻的板块110，每个板块110包括自己的内侧壁17和外侧壁18及用来循环冷却液的第二冷却腔18。

根据一种变通方式，这些竖直板块110能够独立地与调位弹簧24合作，使它们之间产生独立的适应性。

Claims (12)

1.用于连续铸造钢坯的带有薄侧壁的下游铸模结构(10)，它可用于至少包括一个结晶机(12)，与一个浇口(13)的铸模(11)，从浇口(1 3)中放出熔融金属以便对其铸锭，结晶机(12)与一个含有压力冷却液的闭路循环初级冷却系统相联系，冷却系统包括有一个第一冷却腔(23)，冷却腔中进行冷却液的内部循环，下游铸模结构包括若干独立构件(10a)，它们形成一个与经过的钢坯横截面基本相同的通道，下游铸模结构的每个构件(10a)包括至少一个外侧壁(16)和一个内侧壁(17)，它们界定出一个第二冷却腔以循环加压冷却液，外侧壁(16)与机构(19，20)配合以输入和排放冷却液，其特征在于下游铸模结构的与钢坯(22)接触的内侧壁(17)的连续的弹性厚度为4至10毫米，而其中冷却液的压力取决于由于过热造成的内侧壁的变形及对内侧壁的顶推力。

2.如权利要求1所述的下游铸模结构，其中内侧壁的厚度约为5至6毫米。

3.如权利要求1或2所述的下游铸模结构，其中内侧壁(17)的面向用于循环冷却液的第二冷却腔(18)的侧面包括有用于扰动冷却液水流最外层的结构(21)，从而干扰冷却液的运动，以在其中产生涡流。

4.如权利要求3所述的下游铸模结构，其中用于扰动冷却液最外层的结构(21)包括有水平穴洞(21a)或倾斜穴洞(21b)，它们位于用于循环冷却液的第二冷却腔(18)中的内侧壁的壁面上。

5.如前述权利要求的下游铸模结构，其中的外侧壁(16)的面对用于循环冷却液的第二冷却腔(18)的侧面包括有交错连贯的扩大区域(27)和缩小区域(26)，用以加剧对冷却液的扰动。

6.如前述权利要求的下游铸模结构，其中连贯的扩大区域(27)和缩小区域(26)具有多角形状。

7.如权利要求5所述的下游铸模结构，其中连贯的扩大区域(27)和缩小区域(26)的形状适合于对循环液体产生文杜里效应。

8.如前述权利要求所述的下游铸模结构，其中构件(10a)的宽度小于钢坯对应边的宽度。

9.如前述权利要求所述的下游铸模结构，其中，钢坯(22)的角不被冷却。

10.如前述权利要求1至8中任意一项所述的下游铸模结构，其中钢坯(22)的角至少部分用喷水冷却。

11.如前述任一权利要求所述的下游铸模结构，其中每个组成下游铸模结构(10)的构件(10a)包括有若干个板块(110)，板块(110)各自相邻，且基本平行于钢坯(22)运动的轴线。

12.如前述任一权利要求所述向下游铸模结构(10)，其中构件(10a)同定位机构相联系，以便对钢坯(22)产生弹性压力。

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