CN1452526A - 用于金属向上连铸的冷却方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却铸造产品的方法，该方法用在沿向上方向进行的基本上垂直的金属连铸过程中，尤其是在有色金属线材、棒材和管材的连铸过程中，其中铸口和初级冷却器至少部分插入熔炉内的熔体中，且金属通过它们铸造，而在初级冷却时铸造产品首先在铸口内冷却。除了初级冷却之外，铸造产品(3，3′)在熔炉(1)壁外侧至少在另一个冷却阶段由正对铸造产品表面的冷却剂喷口(6)，以防止冷却剂流入熔炉内的熔体中的方式进行冷却。

Description

用于金属向上连铸的冷却方法和设备

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的方法。本发明还涉及在权利要求6的前序部分中所述的设备。

通常，可以从例如芬兰专利FI46693和对应的美国专利US3746077中得知垂直向上连铸，其中从熔化物的自由表面沿向上方向进行连铸。普通的连铸设备包含连接于铸口的初级冷却器以及次级冷却器或再冷却器。当例如铸造直径8mm的线材时，其中该直径是铸造铜线时最普通的直径，冷却器的总长度可以大约2m。金属的结晶和初级冷却在初级冷却器中进行，尤其是在铸口部分，其长度约为冷却器总长度的1-5％。次级冷却在初级冷却器的顶部和分离的次级冷却器中进行。初级冷却器的上部和次级冷却器由外壳、分离的冷却水分配管和内管构成。冷却剂，比如流动的水，在内管外侧，铸造线材、棒材或管材在内管内。在所述内管和线材之间必须有间隙，以便可以使坯料毫无阻碍地移动。在铸造线材和内管之间的间隙上发生热传递。

当由于铸造产品的性质造成生产水平比较有限时，生产线的投资成本较低已经是普通垂直铸造工艺的重要因素。然而，可以通过增加铸造速度而进一步降低生产线的相对投资成本，在这种情况下，所需的卷绕器和冷却器数目将减少。然而，次级冷却的低效率已经成为提高铸造速度的障碍。当铸坯从冷却器中出来而过热时，在表面上氧化而变黑，而认为不适于进一步精炼。例如对于8mm直径的脱氧铸造线材来说，当冷却器正常时最大的铸造速度约为5-6m/min，冷却水充分地冷却且熔体的质量可接收。其中，改进次级冷却的障碍是所述内管不能过紧，因为铸坯必须能自由地移动，其次，由于铸造线材的直径较小，使冷却器过长无益。较长且细的线材容易丧失通过铸机形成的压紧形式，这对线材的质量有重要的影响。

本发明的目的是提供一种冷却方案，该方案能增加普通的向上连铸的铸造速度。本发明的另一目的是提供一种冷却方案，该方案能增加已在用的普通UPCAST设备的冷却效率和产量。

本发明基于这种原理，即铸机的上部分使冷却剂喷口以防止冷却剂回流入冷却器和/或熔体中的方式直接对准铸造产品。

在所附的专利权利要求书中，本发明的主要特征将更为明显。

本发明方法的主要特征是，除了初级冷却之外，铸造产品在熔炉壁外侧、至少在另一冷却阶段由喷在铸造工件表面上的冷却剂喷流以防止冷却剂接触熔炉中的熔体的方式进行冷却。冷却剂的直接喷流降低了产品的温度，足以防止有害氧化的发生。本发明的这种直接次级冷却可以提高铸造速度，从而与普通设备相比，使铸造设备效率更高，降低了冷却和卷绕机的数目。通过添加根据本发明的冷却设备，普通的UPCAST设备也可以提高冷却效率和产量。

根据本发明方法的一个实施例特征在于冷却剂的回收和再利用。这样，冷却循环是闭合的，在冷却水中可以使用添加剂。

根据本发明方法的一个有益实施例，冷却剂利用收集装置比如收集槽回收，位于冷却剂喷口连接处。利用收集槽可以实现非常有效的冷却剂再循环。这也防止液体进入熔炉。

根据本发明方法的一个有益实施例，所述冷却剂喷流流至靠近其引导装置比如弯曲辊的铸造产品上。这样，可以实现高度有效的冷却效果。另一方面，可以实现用于使冷却剂喷口固定到弯曲辊连接处的合适固定点。

本发明的另一有益实施例特征在于至少在初级冷却器和冷却剂喷口之间的部分距离上有保护气体围绕铸造产品。这使铸造速度增加，同时防止铸造产品在冷却器和冷却剂喷口之间氧化。

下面参照附图通过示例描述本发明。

图1示出了一种立式浇铸设备，其中装有根据本发明的装置，

图2示出了本发明的设备细节，

图3示出了本发明的另一实施例，

图4是本发明的设备图。

图1示出了普通的垂直向上铸造设备，包含熔炼和铸造炉1，部分置于熔炉内的基本上垂直的初级冷却器2，其中铸口至少部分插入熔炉的熔体中。熔体在铸口和初级冷却器内凝固，从而形成的铸造产品3和3′，比如线材、棒材或管材，可以通过拉伸单元4的拉伸辊在引导装置5比如弯曲辊上拉伸。在附图中铸造产品及其路径以虚线示出。箭头表示铸造产品的方向。附图中的设备包括至少一个冷却剂喷口6，该喷口以从所述喷口喷出的冷却剂不能进入熔炉的方式位于熔炉壁外侧。在附图所示的装置中，除了初级冷却之外，铸造产品在熔炉1的壁外侧至少在另一冷却阶段，利用对准铸造产品3和3′表面的冷却剂喷口6，以防止冷却剂进入熔炉内的熔体的方式进行冷却。图2示出了根据附图的冷却设备的细节，其中冷却剂喷口6用于冷却两个分离的铸造产品3和3′。通常，沿图2所示的方向，有多个相继(并排)的铸造产品3和3′。为清楚起见，附图中已经省略了冷却剂喷口6的安装。喷口通常固定到弯曲辊5的支撑构件14的十字支架上。

通常，在根据本发明的装置中，冷却剂回收并重新利用。利用收集装置7，比如安装在冷却剂喷口6连接处的收集槽收集冷却剂。

冷却剂喷口6通常这样安装，即每一铸造产品3，3′有至少一个喷口。根据本发明的一个有益实施例，冷却剂喷流流至靠近引导装置5例如弯曲辊的铸造产品3，3′。

图3示出了铸造产品可以至少在初级冷却和冷却剂喷流之间的部分距离上由保护气体包围。在这种情况下，保护气体空间8比如套管，位于所述设备内。通常，每一铸造产品3，3′设有其自己的保护气体空间，保护气体从输送单元9流到该空间。保护气体，例如氮气，防止在冷却剂喷口前的铸造产品氧化。

图4示出了一种冷却剂装置图，该装置包含冷却剂罐10，利用泵送单元11将冷却剂从该罐循环到喷口6，可取的是所述喷口装有阀单元12。一部分冷却剂从喷口6流到收集装置7，例如收集槽，冷却剂从收集槽处返回到冷却剂罐10。所述罐通常设有热交换器13，以便调整罐内的冷却剂温度。可以在冷却剂中使用添加剂，通常是水，因为冷却剂的循环是封闭的。

Claims (10)

1.一种用于冷却铸造产品的方法，该方法用在沿向上方向进行的基本上垂直的金属连铸过程中，尤其是在有色金属线材、棒材和管材的连铸过程中，其中铸口和初级冷却器至少部分插入熔炉(1)内的熔体中，且金属通过它们铸造，而铸造产品首先在初级冷却时在铸口内冷却，其特征在于，除了初级冷却之外，铸造产品(3，3′)在熔炉(1)的壁外侧至少在另一个冷却阶段，利用正对铸造产品表面的冷却剂喷口(6)，以防止冷却剂流入熔炉内的熔体中的方式进行冷却。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述冷却剂被回收并再利用。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于冷却剂汇集在收集装置(7)中，比如位于冷却剂喷口(6)连接处的收集槽。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于冷却剂喷口(6)正对在其引导装置(5)比如弯曲辊附近的铸造产品(3，3′)。

5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于铸造产品(3，3′)至少在初级冷却和冷却剂喷口之间的部分距离上被保护气体包围。

6.一种用于冷却铸造产品的装置，该方法用在沿向上方向进行的基本上垂直的金属连铸过程中，尤其是在有色金属线材、棒材和管材的连铸过程中，其中铸口和初级冷却器至少部分插入熔炉(1)内的熔体中，且金属通过它们铸造，而铸造产品首先在初级冷却时在铸口内冷却，其特征在于，所述设备包含至少一个位于熔炉(1)壁外侧上的冷却剂喷口(6)，用于以防止冷却剂流入熔炉内的熔体中的方式冷却铸造产品。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于收集装置(7)比如收集槽安装在冷却剂喷口(6)连接处。

8.如权利要求6或7所述的设备，其特征在于对于每一铸造产品(3，3′)设有至少一个冷却剂喷口(6)。

9.如权利要求6-8任一所述的设备，其特征在于来自冷却剂喷口(6)的喷流在产品的引导装置(5)比如弯曲辊附近冲击铸造产品(3，3′)。

10.如权利要求6-9任一所述的设备，其特征在于所述设备包括保护气体空间(8)，铸造产品(3，3′)至少在初级冷却(2)和冷却剂喷口(6)之间的部分距离上流过所述空间。

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