CN203091692U - 用于连续铸造的模具组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于连续铸造的模具组件。具体地，提供了一种适合用在连续铸造中的模具组件（100）。该模具组件（100）包括模具（202），其界定了用于熔融金属流的模腔。冷却套管（204）围绕着模具（202），使得在其间形成流隙（210）。中间管状结构（206）围绕着冷却套管（204），并通过第一耦连装置（214）耦连到该冷却套管。外壳组件（208）包围着模具（202），使得在外壳组件（208）和模具（202）之间形成封闭空间。中间管状结构（206）和外壳组件（208）用第二耦连装置（216）耦连。

Description

用于连续铸造的模具组件

技术领域

本实用新型涉及连续铸造。具体地，本实用新型涉及能够在连续铸造过程中均匀冷却的模具组件。 

背景技术

连续铸造被广泛用来生产铸造产品，如小方坯、大方坯、厚板坯/铸锭、薄板坯、条带和类似物。 

在连续铸造过程中，熔融金属被倒入末端开口的模具中，模具将熔融金属的周界区域冷却并固化，以形成金属连铸坯。金属连铸坯被连续地从模具的底部抽出，同时熔融金属被连续地从顶部倒入。稳定状态下，离开模具的固态壳应形成稳定的金属连铸坯，其应当具有足够的机械强度以支撑液态金属芯。 

使用冷却流体来冷却模具，以在熔融金属的周界区域实现固态壳的形成。来自金属-模具界面处熔融金属的热传递引起了初始固化以及后续固态壳反抗着模具的成长。设计模具组件时的目的之一是将表面处的热去除速率与来自熔融金属芯的内部热供应匹配，使得金属连铸坯的表面温度沿熔融金属的周界区域被单调地、一致地降低。铸造金属产品的质量和生产率直接取决于冷却过程的效率。显然，以更高速率生产高质量的铸造金属产品可通过提高冷却过程的效率来获得。 

金属连铸坯的非均匀冷却会导致金属连铸坯中固态壳的厚度、冶金结构和强度不同。而且，非均匀冷却还会导致在不同区域有不同的热膨胀和收缩，这又会导致固态壳内部的热应力和应变。这些不期望的影响通常会导致在金属连铸坯中出现裂缝或断裂。 

因此，设计模具组件时的挑战之一是要确保周界区域两端金属连铸坯被高效均匀地冷却。当务之急是使模具的温度被有效地调节到确保离开模具的金属连铸坯有足够的机械强度和稳定性。而且，需要确保模具的内表面沿周长均匀冷却，以实现金属连铸坯沿周界区域均匀冷却。 

在现有技术已知的各种模具组件中，冷却套管被附连到模具。模具连同所附连的冷却套管被放置在配备有入口和出口端的外壳中，使得冷却流体可通过模具和冷却套管之间的封闭空间连续地流动。冷却套管与外壳相接，以将封闭空间分成两个室，这两个室通过模具和冷却套管之间形成的流动空间互连。适当的密封装置被设置在冷却套管和外壳的界面之间，以防止冷却流体从一个室泄漏到另一个室。此外，冷却套管相对于模具对齐，以在模具外壁和冷却套管内壁之间沿周向获得均匀的空间，使得沿模具周缘保持均匀的温度。 

从美国专利4,807,691可获知一种这样的组件。该专利公开了一种用于插入到连续铸造机器的水箱中的模具单元。该模具单元包括一个模具管、一对凸缘和一个冷却套管。模具管被弹性地保持在一对凸缘之间。冷却套管围绕着模具管，使得在冷却套管和模具管之间形成流动空间。凸缘从冷却套管径向向外延伸。多个杆将这对凸缘中的凸缘与从冷却套管延伸出的凸缘互连，使得冷却套管被适当地相对于模具定位。 

现有技术中已知的各种模具组件（如前述专利中举例说明的）致力于在模具和冷却套管之间通过用间隔螺栓和类似物将冷却套管与固定轴线（例如模具的中心轴线）对齐来提供均匀间隙。然而，这两个设计目的，即在冷却套管和外壳之间提供防泄漏界面，以及确保在模具和冷却套管之间有均匀间隙，存在固有矛盾。当冷却套管被调节以确保关于模具对称地对齐时，外壳和冷却套管之间会因为设置于其中的密封未对齐而存在使它们的界面变得易于泄漏的风险。而且，此方案会干扰模具上的横向和纵向力。这些力可能会不期望地改变模具的几何构造，影响通过其形成的铸造产品的质量。 

鉴于前文所述，需要一种改进的适合用在连续铸造中的模具组件，以便能够有效冷却熔融金属。 

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是要提供一种适合用在连续铸造中的模具组件，使得能够有效冷却熔融金属。 

本实用新型的这个目的是通过权利要求1所述的模具组件来实现的。本实用新型进一步的实施例在从属权利要求中限定。 

根据本实用新型的目的，提供了一种用于连续铸造的模具组件。该模具组件包括模具、冷却套管、中间管状结构和外壳组件。 

所述模具界定了用于沿纵向方向的熔融金属流的模腔。所述冷却套管围绕着所述模具，使得在所述模具和所述冷却套管之间形成流隙，其中所述模具和所述冷却套管中的至少一个配备有调节装置，其用于沿径向方向调节所述模具和所述冷却套管之间的流隙。所述中间管状结构围绕着所述冷却套管，并通过第一耦连装置耦连于所述冷却套管，所述第一耦连装置设置在所述中间管状结构中，用于耦连所述冷却套管和所述中间管状结构。所述外壳组件包围着所述模具，使得在所述外壳组件和所述模具之间形成封闭空间，其中所述冷却套管和所述中间管状结构被设置于所述封闭空间内，从而使得所述外壳组件围绕着所述中间管状结构，并且其中所述外壳组件通过第二耦连装置耦连到所述中间管状结构，所述第二耦连装置设置在所述外壳组件中，用于耦连所述中间管状结构和所述外壳组件。。 

本实用新型的模具组件有利于改进模具和冷却套管之间的对齐，以确保沿模具周缘有均匀的流隙。均匀的流隙有利于热从模具内部的初始金属连铸坯向外部传递，并且因此有利地消除产生的金属连铸坯的固态壳内部的热应力和应变；而且，因此减轻了所得到的离开模具的金属连铸坯中的裂缝或断裂。进一步地，由于根据本实用新型的模具组件的创造性设计，对齐模具和冷却套管以确保沿模具周缘的流隙均匀，这样既不会在模具上导致不期望的机械应力，也不会导致冷却套管与中间管状结构之间的界面以及中间管状结构与外壳组件之间的界面易于泄漏。 

根据本实用新型的实施例，第一耦连装置包括从冷却套管向外延伸的耦连凸缘。此技术特征提供用于耦连冷却套管和中间管状结构的第一耦连装置。 

根据本实用新型的另一实施例，第二耦连装置以非刚性方式将中间管状结构耦连到外壳组件。根据本实用新型的实施例，第二耦连装置包括从中间管状结构向外延伸的接合凸缘，和外壳组件中形成的支撑结构，使得接合凸缘以非刚性方式搁置在支撑结构上。这些技术特征确保由于模具和冷却套管的对齐造成的模具上的任何不期望的机械力被最小化。 

根据本实用新型的另一实施例，模具组件包括第一、第二密封装置。第一密封装置在冷却套管和中间管状结构之间提供防泄漏耦连。第二密封装置在中间管状结构和外壳组件之间提供防泄漏耦连。此技术特征确保避免形成冷却流体的任何不期望的流动路径。 

根据本实用新型的又一实施例，模具组件包括用于将冷却套管耦连到外壳组件的第三耦连装置，其适于将所述冷却套管悬垂于所述外壳组件，并允许所述冷却套管沿正交于所述纵向方向的横向平面以任何方向运动。根据本实用新型的再一实施例，所述第三耦连装置进一步适于相对于所述模具移动所述冷却套管，并沿所述纵向方向适当地定位。这些技术特征确保沿纵向方向相对于模具定位冷却套管的灵活性的提高。 

根据本实用新型的另一实施例，冷却套管、第一耦连装置、中间管状结构和第二耦连装置将封闭空间分成进口室和出口室，使得进口室和出口室通过流隙互连。根据本实用新型的实施例，冷却流体通过流隙从进口室流向出口室。这些技术特征便于建立流动路径，使冷却流体通过模具组件流动，有效地从流动通过模具的熔融金属中提取热。 

附图说明

下文将参照附图所示的例示实施例进一步描述本实用新型，附图中： 

图1示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件的第一透视图，

图2示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件的第二透视图，

图3示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件的顶视图，

图4A示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件的第一纵向截面图，

图4B示出了图4A中第二耦连装置的局部放大视图，

图5示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件的第二纵向剖视图，

图6示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件的第三纵向剖视图，和

图7示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件的横向剖视图。

将参照附图描述各个实施例，其中相同的附图标记用来在所有附图中标示相同的元件。在下文的描述中，出于解释说明的目的，给出了许多特定的细节，以便提供对一个或多个实施例的彻底理解。显然，在没有这些特定细节的情况下，也可实现这些实施例。 

具体实施方式

在连续铸造过程中，熔融金属从铸勺流入一个称为“浇口盘”的小中间容器中。熔融金属然后从浇口盘通过浸入式喷嘴（其根据阻止杆或滑门的位置而定）或开放式浇注喷嘴流入模具组件。模具组件包括模具，该模具是末端开口的管状结构，用冷却流体对其进行冷却，所述冷却流体循环流过模具组件中围绕着模具的各个元件。熔融金属的周界区域失去的热到达模具的冷却壁，以形成具有薄的固态壳的金属连铸坯。位于模具组件下方的驱动辊组件连续地将金属连铸坯从模具组件中取出。稳定状态下，离开模具的金属连铸坯应具有足够的机械强度以支撑液态金属芯。模具组件应该被有效冷却以满足这一要求。 

本实用新型提供了上文所述的适合用在连续铸造中的改进的模具组件。 

现在参照附图，图1和图2分别示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件100的第一透视图和第二透视图。 

模具组件100包括入口102、出口104、入口106和出口108。图1还示出了离开模具组件100的金属连铸坯110。 

熔融金属通过入口102进入模具组件100。熔融金属的周界区域在模具组件100中变冷，从而形成具有熔化芯和固态壳的金属连铸坯110。金属连铸坯110从出口104离开模具组件100。 

通过使冷却流体循环流过模具组件100内部的封闭空间来冷却模具组件100。冷却流体通过入口106进入模具组件100，从出口108离开模具组件100。 

应该注意，本文所用术语“金属”应表示适于形成铸造产品（如小方坯、大方坯、厚板坯/铸锭、薄板坯、条带和类似物）的任何金属，例如纯金属，以及它们的任何合金，如钢等。 

图3示出了根据本实用新型一个实施例的模具组件100的顶视图。。 

图4A和图5分别示出了沿图3所示线A-A’和B-B’剖切的模具组件100的纵向剖视图。类似地，图6示出了沿图4A所示线C-C’剖切的模具组件100的纵向剖视图。图4B示出了图4A中第二耦连装置的局部放大视图。 

模具组件100包括模具202、冷却套管204、中间管状结构206和外壳组件208。 

模具202是末端开口的管状结构，其界定出模腔。模腔限定熔融金属在连续铸造过程中沿其流动的纵向铸造方向。 

图4A、图5和图6所示的模具202具有适于弯曲挡板铸造机构的弯曲展开。进一步地，模具202具有大体上方形的横截面。不过，在本实用新型的各个替代性实施例中，模具202可是平直的，并且根据铸造产品的期望横截面可具有任何期望的横截面。 

冷却套管204具有与模具202的横截面形状对应的横截面形状。冷却套管204具有使冷却套管204围绕模具202的尺寸，使得在模具202和冷却套管204之间形成流隙210。 

在本实用新型的各个实施例中，各个结构元件，如挡板等可被设置在冷却套管204的内表面上，以便于均匀分布冷却流体。这些结构元件是本领域众所周知的，出于简洁目的不再详细描述。 

冷却套管204通过第三耦连装置218耦连到外壳组件208。外壳组件208包括顶部覆盖凸缘230，其横截面和尺寸适于接收模具202的顶端部分。顶部覆盖凸缘230配备有对称设置在模具202的中心轴线“X”的任一侧的一对支架232。冷却套管204在直径相对的两侧配备有凸耳234，使得冷却套管204可被耦连到支架232。每个支架232包括沿纵向方向细长的通孔。冷却套管204通过使用紧固件236耦连到支架232。由于通孔沿纵向方向是细长的，所以冷却套管204可相对于模具202位移，并沿纵向方向适当定位。应该注意的是，第三耦连装置218使得冷却套管204悬垂于外壳组件208。换言之，第三耦连装置218允许冷却套管204沿正交于纵向方向的横向平面（即，正交于平面A-A’和B-B’的横向平面）在任何方向上运动。 

模具202和冷却套管204中的至少一个附连到能够沿关于中心轴线“X”的径向方向调节流隙210的尺寸的调节装置212。在一个示例性实施例中，调节装置212包括以适当方式沿冷却套管204的周缘设置的一个或多个间隔螺栓。 

中间管状结构206围绕着冷却套管204。冷却套管204和中间管状结构206中的至少一个配备有第一耦连装置214。根据本实用新型的实施例，第一耦连装置214包括耦连凸缘220。耦连凸缘220从冷却套管204向外延伸。在本实用新型的替代性实施例中，第一耦连装置214包括从中间管状结构206向内延伸的耦连凸缘。第一耦连装置214进一步第一密封装置222。第一密封装置222设置在耦连凸缘220和中间管状结构206的界面处，以确保相应的界面是防泄漏的。在本实用新型的一个示例性实施例中，第一密封装置222包括O形环。 

第一耦连装置214相对于冷却套管204和中间管状结构206的纵向尺寸被设置的区域将决定冷却套管204和中间管状结构206的相对纵向位置。 

外壳组件208围绕着中间管状结构206。中间管状结构206和外壳组件208中的至少一个配备有用于耦连它们的第二耦连装置216。在本实用新型的示例性实施例中，中间管状结构206配备有接合凸缘224，外壳组件208配备有支撑结构226。接合凸缘224搁置在支持结构226上。如上文所述的第二耦连装置216提供中间管状结构206和外壳组件208之间的非刚性耦连。这便于最小化模具202上的任何不期望的机械力。进一步地，第二密封装置228设置在中间管状结构206和外壳组件208的界面处。在本实用新型的示例性实施例中，第二密封装置228包括O型环。 

外壳组件208包围着模具202。外壳组件208包括形成于顶部部分和底部部分中的开口，分别具有适于接收模具202的顶部部分和底部部分的横截面和尺寸。模具202通过额外的凸缘和螺栓布置结构及密封装置被刚性附连到外壳组件208。 

模具202和外壳组件208形成封闭空间。封闭空间包括冷却套管204和中间管状结构206。冷却套管204和中间管状结构206连同第一耦连装置214、第二耦连装置216形成将封闭空间分割成进口室238和出口室240的防泄漏分割部分。进口室238和出口室240通过流隙210互连。 

冷却流体在受压条件下通过入口106进入进口室238。冷却流体随后在基于与模具202中的熔融金属的流动方向相对的方向上通过流隙210流动。冷却流体离开流隙210，进入出口室240中，并最终通过出口108从封闭空间中取出。冷却流体通过封闭空间的流动通过图4A、图5和图6中标出的箭头表示。 

图7示出了沿图4A中所示的D-D’的模具组件100的横向截面视图。具体地，图7旨在示出流隙210和沿模具202的周缘设置的调节装置212。图7中所示的模具组件100的各个其它元件已经结合前面的视图进行了详细描述。 

本实用新型的模具组件实现模具和冷却套管之间的改进对齐，以确保沿模具周缘的流隙均匀。 

均匀流隙便于从模具内部的初始金属连铸坯朝外部的有效热传递，从而有利地消除产生的金属连铸坯的固态壳内部的热应力和应变，并且，因此减轻在从模具离开之后产生的金属连铸坯裂缝或断裂的风险。 

如在前面的描述中解释的，本实用新型的模具组件中的冷却套管不仅在横向方向（即在垂直铸造方向的平面）上被调节，而且在纵向方向上被调节。因此，模具组件能够实现附连到模具的冷却套管的全浮式设计，使得相对于模具调节冷却套管的灵活性增加两倍。 

根据本实用新型的模具组件通过中间管状结构提供与外壳组件相接的冷却套管。中间管状结构通过在一侧耦连到冷却套管，在另一侧耦连到外壳组件将模具和外壳组件之间的封闭空间分成进口室和出口室，两者通过在冷却套管和模具之间形成的流隙互连。 

由于根据本实用新型的模具组件的创造性设计，模具和冷却套管的对齐确保了沿模具周缘的流隙均匀，因而不会导致在模具上出现任何不期望的机械力。而且，由于根据本实用新型模具组件的创造性设计，使得模具和冷却套管的对齐不会导致冷却套管与中间管状结构间的界面以及中间管状结构与外壳组件间的界面易于泄漏。 

尽管已参照某些实施例描述了本实用新型，但应该认识到本实用新型并不局限于那些实施例。对本领域技术人员而言，基于本公开，在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，许多修改和变型是明显的。因此，本实用新型的范围由所附权利要求来表示，而不是由前面的描述表示。所有处于权利要求等同物含义和范围内的变化、修改和变型应被认为落入它们的范围内。 

Claims (9)

1.一种用于连续铸造的模具组件（100），其特征在于，所述模具组件（100）包括：

 模具（202），所述模具（202）界定了用于沿纵向方向的熔融金属流的模腔，

 冷却套管（204），所述冷却套管（204）围绕着所述模具（202），使得在所述模具（202）和所述冷却套管（204）之间形成流隙（210），其中所述模具（202）和所述冷却套管（204）中的至少一个配备有调节装置（212），其用于沿径向方向调节所述模具（202）和所述冷却套管（204）之间的流隙（210），

 中间管状结构（206），所述中间管状结构（206）围绕着所述冷却套管（204），并通过第一耦连装置（214）耦连于所述冷却套管（204），所述第一耦连装置（214）设置在所述中间管状结构中，用于耦连所述冷却套管（204）和所述中间管状结构（206），以及

 外壳组件（208），所述外壳组件（208）包围着所述模具（202），使得在所述外壳组件（208）和所述模具（202）之间形成封闭空间，其中所述冷却套管（204）和所述中间管状结构（206）被设置于所述封闭空间内，从而使得所述外壳组件（208）围绕着所述中间管状结构（206），并且其中所述外壳组件（208）通过第二耦连装置（216）耦连到所述中间管状结构（206），所述第二耦连装置（216）设置在所述外壳组件中，用于耦连所述中间管状结构（206）和所述外壳组件（208）。

2.根据权利要求1所述的模具组件（100），其特征在于，所述第一耦连装置（214）包括从所述冷却套管（204）向外延伸的耦连凸缘（220）。

3.根据权利要求1所述的模具组件（100），其特征在于，所述第二耦连装置（216）以非刚性方式将所述中间管状结构（206）耦连到所述外壳组件（208）。

4.根据权利要求1所述的模具组件（100），其特征在于，所述第二耦连装置（216）包括从所述中间管状结构（206）向外延伸的接合凸缘（224）和形成于所述外壳组件（208）中的支撑结构（226），使得所述接合凸缘（224）以非刚性方式搁置在所述支撑结构（226）上。

5.根据权利要求1所述的模具组件（100），其特征在于，所述模具组件（100）进一步包括第一密封装置（222）和第二密封装置（228），所述第一密封装置用于在所述冷却套管（204）和所述中间管状结构（206）之间提供防泄漏耦连，所述第二密封装置用于在所述中间管状结构（206）和所述外壳组件（208）之间提供防泄漏耦连。

6.根据权利要求1所述的模具组件（100），其特征在于，所述模具组件（100）进一步包括第三耦连装置（218），其适于将所述冷却套管（204）悬垂于所述外壳组件（208），并允许所述冷却套管（204）沿正交于所述纵向方向的横向平面以任何方向运动。

7.根据权利要求6所述的模具组件（100），其特征在于，所述第三耦连装置（218）进一步适于相对于所述模具（202）移动所述冷却套管（204），并沿所述纵向方向适当地定位。

8.根据权利要求1所述的模具组件（100），其特征在于，所述冷却套管（204）、所述第一耦连装置（214）、所述中间管状结构（206）和所述第二耦连装置（216）将封闭空间分成进口室（238）和出口室（240），使得所述进口室（238）和所述出口室（240）通过所述流隙（210）互连。

9.根据权利要求8所述的模具组件（100），其特征在于，冷却流体通过所述流隙（210）从所述进口室（238）流到所述出口室（240）。

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