CN112756569A - 一种水平连铸模具及延长水平连铸模具使用寿命的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水平连铸模具及延长水平连铸模具使用寿命的方法。其中模具具有适于同结晶器贴合安装的安装面，还具有适于同金属液接触的成型面，所述安装面两侧与结晶器贴合的面积小于中间与结晶器贴合的面积。方法包括使用上述模具的同时调节带坯牵引速度、铸造温度和冷却水流速等措施，同时还包括采用回推、牵引、回推为一个周期的节奏进行引坯操作。本发明提供的模具使用寿命更长，本发明提供的方法除了能够有效提升模具的使用寿命外，还能提升带坯的致密度，提升带坯质量。

Description

一种水平连铸模具及延长水平连铸模具使用寿命的方法

技术领域

本发明涉及金属的连铸工艺领域，具体涉及一种水平连铸模具及延长水平连铸模具使用寿命的方法。

背景技术

连铸技术是一项把钢水连续浇注成形的先进技术。装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后形成板坯。

顾名思义，水平连铸是一种结晶器和板坯水平放置的连铸工艺，它与常规的立式或弧形连铸相比有许多优点：首先，水平连铸机的设备比弧形连铸机轻，且高度低，便于在旧厂房改造安装；其次，由于水平连铸的结晶器成水平布置，钢水在结晶器内的静压力低，从而避免了铸坯鼓肚；再次，水平连铸的中间罐和结晶器之间是密封连接的有效地防止了钢流二次氧化，铸坯清洁度高。

水平连铸技术的核心部件便是结晶器，结晶器内设置有冷却水道，主要作用是为金属液提供冷却源，以保证金属顺利结晶固化。结晶器与金属液接触的一面安装模具。实际生产过程当中，模具与金属液接触的一面容易发生氧化，模具表面氧化后会导致带坯表面出现疤痕，就需要对模具进行更换。而模具的结晶线位置通常是模具表面最先发生氧化的位置。现有技术中对于如何延缓模具的氧化以提高模具的寿命方面，缺少有效的措施。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水平连铸模具使用寿命短的缺陷，进而提供一种使用寿命更长的水平连铸模具。

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水平连铸方法中模具使用寿命短的缺陷，进而提供一种延长水平连铸模具使用寿命的方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种水平连铸模具，具有适于同结晶器贴合安装的安装面，还具有适于同金属液接触的成型面，所述安装面两侧与结晶器贴合的面积小于中间与结晶器贴合的面积。

可选地，在所述安装面上开设有槽体，所述槽体靠近模具两侧的面积大于槽体靠近中间的面积。

可选地，所述槽体自安装面的一侧延伸至另一端，所述槽体的两端面积大于中间面积。

可选地，所述槽体呈括号状。

可选地，所述安装面上开设有两条槽体，两条槽体对称设置。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，在于：调整模具与结晶器的接触面形状，使模具靠近两侧的部位与结晶器的接触面积小于模具中间与结晶器的接触面积。

可选地，通过在模具与结晶器接触的表面开设槽体的方式来调整模具与结晶面的接触面积。

可选地，带坯的牵引速度随着开始铸造的时间的不同而发生变化。

可选地，在铸造开始阶段逐步提高带坯的铸造温度及，铸造温度达到最高值后再逐步降低铸造温度。

可选地，在提高温度时同步提高带坯的牵引速度，在降低温度时同步降低带坯的牵引速度。

可选地，在提高铸造温度和带坯牵引速度的过程当中在结晶器中使用低流速冷却水，在降低铸造温度和带坯牵引速度的过程当中在结晶器中使用高流速冷却水。

可选地，在牵引带坯的过程当中，以回推、牵引、回推为一个周期的节奏进行，其中牵引的行程长度大于两次回推的行程长度。

本发明提供的技术方案有如下技术效果：

1、本发明提供的模具，具有适于同结晶器贴合安装的安装面，还具有适于同金属液接触的成型面，所述安装面两侧与结晶器贴合的面积小于中间与结晶器贴合的面积。

我们熟知，模具在生产时需要装配到结晶器上，模具的安装面与结晶器直接接触进行热传导，同时结晶器还会对模具的侧面进行贴合包括，同样也会产生热传导。结晶器内通有循环冷却水，与模具接触后可以起到冷却降温的作用。在铸造过程当中，位于模具中间位置的金属液，只受到模具上表面的冷却作用，因此冷却强度较低且均匀，结晶线呈一条直线。而位于两侧位置的金属液，则受模具上表面和侧边的双重冷却，越靠近模具侧面的位置金属液冷却速度越快，因此整个金属液在冷却过程当中，靠近模具中间的位置与靠近模具侧面的位置冷却会产生不均匀，最终的结果就会导致金属液的结晶线呈现一条弧线，且越靠近侧边，弧线离模具入口越近。而模具的结晶线位置是模具氧化发生的高频率区域，此时就会导致模具靠近入口处的两侧面最先发生氧化，局部氧化后的模具便无法使用。

本发明调整模具与结晶器的接触面，既安装面，使安装面两侧与结晶器贴合的面积小于中间与结晶器贴合的面积后，金属液在流经模具表面时，金属液靠近模具两侧处的冷却速率会降低，从而使的结晶线更加趋近于一条直线，整条直线各处的氧化速率一致，使得整条直线发生氧化的时间点较传统模具明显错后，进而延长了模具的使用寿命。

2、本发明提供的模具，在所述安装面上开设有槽体，所述槽体靠近模具两侧的面积大于槽体靠近中间的面积。

开设槽体的作用在于调整模具安装面与结晶器的接触面形状，开设槽体处的安装面不直接同结晶器接触，无法直接实现热传导。相较于调整整体模具形状，或调整结晶器表面形状，在模具上开槽的做法更容易加工，且石墨材质的模具开槽更好加工，石墨材质的模具也是易损件，更换成本更低。

3、本发明提供的方法，通过调整模具与结晶器的接触面形状，使模具靠近两侧的部位与结晶器的接触面积小于模具中间与结晶器的接触面积。

该做法与上述模具的作用原理类似，通过调整模具与结晶器的接触面，既安装面，使安装面两侧与结晶器贴合的面积小于中间与结晶器贴合的面积后，金属液在流经模具表面时，金属液靠近模具两侧处的冷却速率会降低，从而使的结晶线更加趋近于一条直线，整条直线各处的氧化速率一致，使得整条直线发生氧化的时间点较传统模具明显错后，进而延长了模具的使用寿命。

4、本发明提供的方法，带坯的牵引速度随着开始铸造的时间的不同而发生变化。

在不同的牵引速度下，结晶线在模具上的位置会发生变动，不会始终位于模具的同一位置上，这样一来就避免了结晶线集中氧化模具的同一位置，使氧化作用均匀的分布在模具的一个区域内，从而将模具因氧化而发生报废的时间点向后推移，延长了模具的使用寿命。

5、本发明提供的方法，在提高温度时同步提高带坯的牵引速度，在降低温度时同步降低带坯的牵引速度。单独改变带坯的牵引速度只能在较小的范围内改变结晶线的位置，在改变牵引速度的同时改变温度可以扩大结晶线的变化范围，从而进一步提升模具的使用寿命。

6、本发明提供的方法，在提高铸造温度和带坯牵引速度的过程当中在结晶器中使用低流速冷却水，在降低铸造温度和带坯牵引速度的过程当中在结晶器中使用高流速冷却水。在改变温度和牵引速度的同时，配合冷却水的流速控制，一方面保证冷却水能够满足连铸的工艺要求，保证带坯顺利成行；另一方面也能进一步的扩大结晶线的变化范围，进一步提升模具的使用寿命。

7、本发明提供的方法，在牵引带坯的过程当中，以回推、牵引、回推为一个周期的节奏进行，其中牵引的行程长度大于两次回推的行程长度。上述过程中，与改变牵引速度、温度、冷却水流速的原理类似，可以进一步扩大结晶线变化范围，提升模具板面利用率。同时，相较于传统的拉－推－停工艺，两次反推的工艺，也能增加带坯的致密度，提升带坯的质量。

综上所述，本发明提供的模具使用寿命更长，本发明提供的方法除了能够有效提升模具的使用寿命外，还能提升带坯的致密度，提升带坯质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为改进前模具上的结晶线形状示意图；

图2为改进后模具上的结晶线形状示意图；

图3为本发明实施例1中提供的模具立体结构图；

图4为图3中的模具安装在结晶器上以后的结构示意图；

附图标记说明：

1－模具，2－安装面，3－成型面，4－结晶器，5－冷却水道，6－金属液，7－结晶线，8－带坯，9－槽体，10－冷却水管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1：

参见图3为本发明提供的实施例1，本实施例提供了一种水平连铸模具，用于安装在结晶器4上，金属液6通过模具的成型面3后结晶成型。模具1安装在结晶器4上的形式如图4所示。

本实施例中的模具的上表面与结晶器4贴合安装，既是模具的安装面2。模具的下表面为与金属液6接触的成型面3。模具的安装面2上开设有两个槽体9，两个槽体9均为括号状，槽体9靠近模具两侧的面积大于槽体9靠近中间的面积。槽体9自模具的上表面的一侧延伸至另一侧。两个槽体9对称布置。

上述模具的作用原理在于：

我们熟知，模具在生产时需要装配到结晶器4上，模具的安装面2与结晶器4直接接触进行热传导，同时结晶器4还会对模具的侧面进行贴合包括，同样也会产生热传导。结晶器4内通有循环冷却水，与模具接触后可以起到冷却降温的作用。在铸造过程当中，位于模具中间位置的金属液6，只受到模具上表面的冷却作用，因此冷却强度较低且均匀，结晶线7呈一条直线。而位于两侧位置的金属液6，则受模具上表面和侧边的双重冷却，越靠近模具侧面的位置金属液6冷却速度越快，因此整个金属液6在冷却过程当中，靠近模具中间的位置与靠近模具侧面的位置冷却会产生不均匀，最终的结果就会导致金属液6的结晶线7呈现一条弧线(参见图1)，且越靠近侧边，弧线离模具入口越近。而模具的结晶线7位置是模具氧化发生的高频率区域，此时就会导致模具靠近入口处的两侧面最先发生氧化，局部氧化后的模具便无法使用。

本发明调整模具与结晶器4的接触面，既安装面2，使安装面2两侧与结晶器4贴合的面积小于中间与结晶器4贴合的面积后，金属液6在流经模具表面时，金属液6靠近模具两侧处的冷却速率会降低，从而使的结晶线7更加趋近于一条直线(参见图2)，整条直线各处的氧化速率一致，使得整条直线发生氧化的时间点较传统模具明显错后，进而延长了模具的使用寿命。

实施例2：

本实施例提供了一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，其措施一在于：调整模具与结晶器4的接触面形状，使模具靠近两侧的部位与结晶器4的接触面积小于模具中间与结晶器4的接触面积。具体的，通过在模具与结晶器4接触的表面开设槽体9的方式来调整模具与结晶面的接触面积。开设槽体9后的模具的结构如实施例1所示。

本实施例提供的延长水平连铸模具使用寿命的方法中，还包括调整带坯8的牵引速度，使其随着开始铸造的时间的不同而发生变化。具体的，在铸造开始阶段逐步提高带坯8的铸造温度及，铸造温度达到最高值后再逐步降低铸造温度。在不同的牵引速度下，结晶线7在模具上的位置会发生变动，不会始终位于模具的同一位置上，这样一来就避免了结晶线7集中氧化模具的同一位置，使氧化作用均匀的分布在模具的一个区域内，从而将模具因氧化而发生报废的时间点向后推移，延长了模具的使用寿命。

为了进一步扩大结晶线7的变化范围，在提高温度时同步提高带坯8的牵引速度，在降低温度时同步降低带坯8的牵引速度。在提高铸造温度和带坯8牵引速度的过程当中在结晶器4中使用低流速冷却水，在降低铸造温度和带坯8牵引速度的过程当中在结晶器4中使用高流速冷却水。

通过同时调整牵引速度、铸造温度、冷却水流速三个因子，相较于简单的只对引速进行调节，结晶线7的位置变化范围要更大。提高了模具板面的利用率，有效解决了结晶线7位置长期固定带来的模具产量低等问题。

本发明提供延长水平连铸模具使用寿命的方法中，还包括在牵引带坯8的过程当中，以回推、牵引、回推为一个周期的节奏进行，其中牵引的行程长度大于两次回推的行程长度。与改变牵引速度、温度、冷却水流速的原理类似，两次回推一次牵引的引坯方式可以进一步扩大结晶线7变化范围，提升模具利用率。同时，相较于传统的拉－推－停工艺，两次反推的工艺，也能增加带坯8的致密度，提升带坯8的质量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种水平连铸模具，具有适于同结晶器贴合安装的安装面，还具有适于同金属液接触的成型面，其特征在于，所述安装面两侧与结晶器贴合的面积小于中间与结晶器贴合的面积。

2.根据权利要求1所述的一种水平连铸模具，其特征在于，在所述安装面上开设有槽体，所述槽体靠近模具两侧的面积大于槽体靠近中间的面积。

3.根据权利要求2所述的一种水平连铸模具，其特征在于，所述槽体自安装面的一侧延伸至另一端，所述槽体的两端面积大于中间面积。

4.根据权利要求2所述的一种水平连铸模具，其特征在于，所述槽体呈括号状。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种水平连铸模具，其特征在于，所述安装面上开设有两条槽体，两条槽体对称设置。

6.一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，其特征在于，调整模具与结晶器的接触面形状，使模具靠近两侧的部位与结晶器的接触面积小于模具中间与结晶器的接触面积。

7.根据权利要求6所述的一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，其特征在于，通过在模具与结晶器接触的表面开设槽体的方式来调整模具与结晶面的接触面积。

8.根据权利要求6所述的一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，其特征在于，带坯的牵引速度随着开始铸造的时间的不同而发生变化。

9.根据权利要求8所述的一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，其特征在于，在铸造开始阶段逐步提高带坯的铸造温度及，铸造温度达到最高值后再逐步降低铸造温度。

10.根据权利要求9所述的一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，其特征在于，在提高温度时同步提高带坯的牵引速度，在降低温度时同步降低带坯的牵引速度。

11.根据权利要求10所述的一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，其特征在于，在提高铸造温度和带坯牵引速度的过程当中在结晶器中使用低流速冷却水，在降低铸造温度和带坯牵引速度的过程当中在结晶器中使用高流速冷却水。

12.根据权利要求6所述的一种延长水平连铸模具使用寿命的方法，其特征在于，在牵引带坯的过程当中，以回推、牵引、回推为一个周期的节奏进行，其中牵引的行程长度大于两次回推的行程长度。

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