CN1139893A - 生产矩形薄板坯的连续铸锭设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产薄板坯最好是钢的薄板的方法和连续铸锭设备，薄板坯有预定的例如为50毫米的凝固厚度，通过采用并通过最佳地连接下列构件，如在铸坯导引装置区(第0段)内的无锭轧制、液压驱动的升降台、保护渣及其供入装置、带特定的流动横截面的浸入式水口，可以在最小和预定凝固厚度或设备生产能力并因而最低轧制成本下，获得最佳铸件表面和内部质量。上述方法和连续铸锭设备参数的特性上协调一致，导致与200毫米厚标准板坯相比的一种令人满意的浇注炉渣供应以及在模内金属液面中的熔池运动。这些从液芯顶端至模内金属液面中的条件，对于铸坯表面和内部质量以及对浇注可靠性都有直接的影响。

Description

生产矩形薄板坯的连续铸锭设备和方法

本发明涉及一种生产薄板坯的连续铸锭设备和方法。

由先有技术例如DE3709188A1已知应用扁平的浸入式水口。此外，液压驱动的升降台是惯用的，它允许甚至在浇注过程中通过偏离正弦振动，改变和最佳地选择振动的提升高度、频率和振形。由例如DE3818077A1已知无锭轧制，通过它在凝固过程中减小浇注厚度，以获得改善的铸坯内部质量。

评价先有技术得出的结论是，为了生产薄铸坯需要解决多方面的问题，以及，从整个连续铸锭设备来看有影响的变量总数太多，以致于一般专家的知识远远远不够，而且对他们也不能苛求，应当从众多可能或多或少有用的方案中找到一个方案，它能在尽可能少化费的情况下带来令人满意的结果。

本发明的目的是，提出了种方法和一种连续铸锭设备，它们可以这样来达到薄铸坯规定的厚度，即，在炉渣供应和铸坯厚度减小方面的最佳条件，在结晶器中和在导向装置机架中在无锭轧制时已经达到。

这一目的通过权利要求1和3的特征达到。从属权利要求中包含了有利的显然非平庸的从属权利要求的改进。达到此目的的方案与结晶器类型无关，例如立式结晶器、立式弯曲的结晶器或呈圆弧形结晶器。

附图用实例表示下面作为举例说明的本发明。

其中：

图1表示在结晶器中的浇注条件；

图2表面质量和浇注生产率保持相同时，相对于厚200毫米×宽1000毫米的板坯，技术性费用与板坯厚度的关系；

图3.1-3.3表面质量和板坯厚度保持相同时，相对于厚200毫米×宽1000毫米的板坯，技术性费用与浇注速度的关系；

图4相对于厚200毫米×宽100毫米的板坯，钢在结晶器中的液压特性与板坯厚度的关系；

图5连续铸锭设备。

在按本发明拟就的范围内进行的试验表明，铸坯的表面质量与炉渣导引关系密切。对此弯月形金属液面，亦即炉渣高度(h_炉渣)和在结晶器高比速时在熔池内显出的铸坯外壳(h_铸坯外壳)的共同作用的责任重大(图1)。

已经得出，为了最佳润滑和避免表面缺陷(直接在铸坯表面下存在的保护渣颗粒，主要以氧化物的形式)，必须满足下列准则

h_炉渣≥h_铸坯外壳    (1)

炉渣高度h_炉渣主要与结晶器入口横截面的厚度有关，而铸坯外壳高度h_铸坯外壳则主要与振动式结晶器的提升高度有关。

若考虑到h_炉渣的大小和它与结晶器入口横截面厚度的关系，则有关系式

它也可称为必然带入系统中的技术难点，意外地得出下列结果：

在预定的浇注生产率为2.736吨/分的情况下，人们将常用的200毫米板坯与50毫米板坯作比较，并将它代入关系式(2)，对于200毫米板坯等于1，而对于50毫米板坯此值上升到16.62，由图2可见这一情况。也就是说，关系式(2)与铸坯厚度的减小成反比，此关系遵循一条指数曲线。

若保持浇注厚度固定来观察提高浇注速度时关系式的变化，则如图3中针对一种75/100和125毫米结晶器所表示的那样，人们可以确定，这只是一条具有较小斜率的上升的直线。

由于金属流入结晶器造成的紊流对于关系式(1)有大的影响，而且这种紊流往往继续到熔池液面并会导致波动，在这种情况下，波峰会升出炉渣液面之上，从而会导致中断润滑。此外，这种紊流与产量以及在浸入式水口出口横截面处结晶器的厚度与宽度有关。作为紊流的度量，由作为产量与厚度之商的液压特性来定义，并可表示为下列表达式

相对于200毫米厚的板坯，液压特性的值例如可图4。图中表示，较大的结晶器厚度具有明显有利的液压特性。

有关于紊流，下列关系式也有重要意义 $\frac{F_{\mathrm{ST}}}{F_{\mathrm{TA}}}\≤50---\left(4\right)$

式中：F_TA＝浸入式水口出口横截面积，

F_ST＝凝固板坯的铸坯横截面。

此外，在结晶器区域的电磁制动，明显减小了模内金属液面区的紊流。

由以上所述和通过测量得出经验证的关系为，在选择在结晶器中的板坯厚度时例如从100毫米减小到50毫米，在遵守关系式(1)方面难度很大。这就是说，除了在金属输送方面的困难外，几乎不可能在微小的结晶器入口横截面上施放足够的保护，渣以润滑已形成的非常巨大的铸坯表面，并除此以外调整关系式(4)。反之，在结晶器内并因而在横内金属液面中的铸坯厚度例如为75毫米时，就可以在无需特别加大费用的情况下提高浇注速度。这导致得出意外的解决办法，即，在薄板坯浇注区内保持从结晶器到凝固端(液芯)板坯厚度为常数是没有意义的，而在技术上非常简单的是，输入轧机的板坯厚度借助于一个无锭轧制工序来减小并达到，为此将多辊式机架(第0段)例如设计为夹钳段，业已证明这样做是有利的。

由图5可见作为举例的一种连续铸锭设备，它包含有本发明的全部特征。

符号表

1Q_保护渣

2粉末T_li，粉末/炉渣相界

3h_铸坯外壳，铸坯外壳/熔池液面高度

4h_炉渣，炉渣高度

5粉末，粉末高度

6浸入式水口

7沉积层

8炉渣中的氧化物流

9Vg＝浇注速度

10Q_炉渣＝炉渣消耗量

11空气

12结晶界，固态/液态钢

13铸坯外壳

14振动(提升高度，频率、振形)

15铜板

16分配器

17浸入式水口，外部尺寸例如250×45毫米，内部尺寸例如220

  ×15毫米

18最佳保护渣

19 75×800-1600毫米，在横内金属液面(弯月形金属液面)

内的板坯规格

20 15×220毫米，流动横截面-浸入式水口

21液压式结晶器传动装置

22 F_ST/F_TA≤50    F_ST＝浸入式水口出口横截面

                  F_TA＝凝固板坯的铸坯横截面

23 75×800-1600毫米，在结晶器出口处的板坯规格

24铰链或液压缸或类似物

25第0段，例如设计为夹钳

26液压缸或类似物

27 50毫米，无锭轧制过程后的板坯厚度

28具有液压调节装置或类似物的第1…n段

29 Vg_最大6米/分

30 50毫米，铸坯导向装置末端处的板坯厚度。

Claims (4)

1.生产薄板坯的方法包括下列步骤

-借助于浸入式水口在矩形结晶器中进行浇注，

-振动结晶器，

-根据结晶器运动的振动高度，振形和频率，遵照条件

h_炉渣≥h_铸坯外壳

供入保护渣

-在多辊式机架(第0段)中直接在结晶器下方通过多个步骤减小铸坯横截面，以便在连续地减小铸坯厚度的同时平行地在当为液压的铸坯内部形成强迫对流，这相应于电磁搅拌作用，

-在多辊式机架(第0段)的末端达到铸坯的最终厚度，

-在多辊式机架出口处达到最终厚度时在铸坯内部仍存在两相区(结晶/熔体)的情况下进行凝固，

-遵守条件 $\frac{F_{\mathrm{ST}}}{F_{\mathrm{TA}}}\≤50$

2.按照权利要求1所述之方法，其特征为：甚至在浇注过程中可以自由选择结晶器运动的频率、提升高度和振动形式。

3.实施按照权利要求1和2所述方法之连续铸锭设备包含以下构件，

-一个浸入式水口，

-一个振动的矩形结晶器，其中，甚至在浇注过程中可以自由选择振动的频率、提升高度和形式，

-一个保护渣供入装置，它根据振动高度、振动形式和振动频率供应保护渣，并遵照条件

h_炉渣≥h_铸坯外壳

-一个多辊式机架，用于连续减小铸坯厚度，铸坯在多辊式机架出口在仍为液态的芯部时具有其最终厚度，

-一个浸入式水口和一个凝固的横截面，并设计为满足条件 $\frac{F_{\mathrm{ST}}}{F_{\mathrm{TA}}}\≤50$

4.按照权利要求3所述之连续铸锭设备，其特征为：在多辊式机架中的辊安排成，通过减小铸坯厚度，在仍为液态的铸坯内部获得一种搅拌作用，并与此同时避免产生内部裂纹。

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