专利名称：用于将由液态的金属构成的熔液浇铸成连铸的浇铸制品的方法、浇铸管和连铸设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将由液态的金属构成的熔液浇铸成连铸的浇铸制品的一种方法、一种浇铸管和一种连铸设备以及所述浇铸管的在用于浇铸液态钢的连铸设备中的应用。
背景技术：
从文献JP 58218354 A2和US 3770047 A中知道，将热管(英语Heat pipe)布置在连铸设备的结晶器的区域中，从而一方面加速从熔液到浇铸制品的凝固过程并且另一方面可以降低所述连铸设备的结构长度。从JP 1127154 A2中知道，将热管集成到盛钢桶的侧壁中，用于探测熔池液位的装
填高度。从JP 2004-314090 A2中公开了一种用于进行双辊-薄带材浇铸(也称为双辊浇铸)的装置，对于该装置来说将金属的熔液从浇铸分配器通过多条管道导送到两个浇铸辊之间的浇铸液位中并且在此使其冷却。但是从该文献中没有获得关于在冷却之后熔液的固体份额的具体的结论。
发明内容
本发明的任务是，提供开头提到的类型的一种方法、一种浇铸管和一种连铸设备，利用所述方法、浇铸管和连铸设备可以得到具有均匀的细致的组织的浇铸制品，所述组织则具有微小的偏析份额。本发明的另一个任务是，使从熔液到浇铸制品的凝固过程加速并且降低所述连铸设备的结构长度。该任务通过一种开头提到的类型的方法得到解决，该方法具有以下方法步骤
-将熔液从浇铸分配器输送到结晶器中，其中所述熔液至少部分地在至少一根浇铸管 的内部得到导引，并且其中所述熔液在输送时在至少一根浇铸管中得到冷却，使得所述熔液在离开所述浇铸管时具有10到60个重量百分点的固体份额；
-使所述熔液在所述结晶器中冷却，其中形成至少部分凝固的浇铸制品；并且-将所述浇铸制品从所述结晶器中拉出来，其中所述浇铸制品通过布置在所述结晶器后面的连铸坯支撑装置得到支撑、导引并且必要时进一步得到冷却；
-其中所述熔液的冷却借助于至少一根热管或者至少一根热虹吸管来进行。在此，所述熔液借助于至少一根优选多根浇铸管从浇铸分配器输送到结晶器中，其中所述熔液至少部分地在所述浇铸管的内部得到导引。“至少部分地在浇铸管的内部得到导引”这个概念应该不仅一同包括借助于一根或者多根潜管(英语submerged entrynozzle，简称SEN)来将熔液从浇铸分配器导送到结晶器中，也就是熔液在所述结晶器的浇铸液位的下方流出这个方面，而且一同包括所谓的“自由喷射浇铸”也就是熔液在所述结晶器的浇铸液位的上方流出来这个方面。已经证实特别有利的是，使熔液已经在至少一根浇铸管中冷却，从而所述熔液在离开所述浇铸管时已经具有10到60个重量百分点优选20到60个重量百分点的固体份额。通过所述熔液的很高的固体份额，在所述结晶器中很快地形成至少部分凝固的浇铸制品，接下来将该浇铸制品从所述结晶器中拉出来并且该浇铸制品通过布置在所述结晶器后面的连铸坯支撑装置得到支撑、导引并且必要时进一步得到冷却。如此形成的比如具有板坯、钢坯、初轧坯或者钢梁横截面的浇铸制品通过快速的凝固而具有特别高的质量并且尤其具有细致而均匀的组织，所述组织则具有微小的偏析。所述按本发明的方法的另一个优点在于，由于较高的固体份额，所述连铸设备的初级的和次级的冷却回路(所述初级的冷却回路涉及所述结晶器；所述次级的冷却回路则涉及所述连铸坯支撑装置)可以以更小的冷却功率来设计。在此所述熔液的冷却借助于至少一根热管或者至少一根热虹吸管来进行。通过热导管或者热虹吸管的(在比热流为100到300 ff/cm2时高达铜的1000倍的)很高的热传导能力，可以很快并且无危险地从所述熔液中抽走很多热量。在此不存在所述热导管或者说热虹吸管的工作介质与所述熔液之间的直接的接触的危险，因为所述热导管或者说热虹吸 管的冷却回路在空间上与所述熔液分开。极高的热传导能力基于所述工作介质的二相的转化过程(液态-气态)，其中潜热的形式的热量沿着所述热导管或者说热虹吸管来传输。热导管或者热虹吸管通常由密封封闭的管子或者其它的封闭的几何形状构成。管子的第一端部与热源相接触，由此使工作介质汽化。蒸汽通过所述管子流往所述管子的构造为冷却源的第二端部，在所述第二端部处蒸汽又冷凝并且所输送的热量通过释放的潜热又散发热量。所述液态的工作介质而后要么借助于重力(基本上所述管子的垂直的布置或者说关于垂线倾斜了一个锐角的布置)或者通过毛细效应的利用(管子内壁涂有毛细管，由此可以实现管子的任意的布置方式)返回传输给与热源处于接触之中的端部。关于热导管或者热虹口及管白勺作用原SL t匕如参照 http: //de. wikipedia. orR/wiki/ffarmerohr 根据一种实施方式，熔液在输送时在所有的浇铸管中得到冷却，使得所述熔液在离开每根浇铸管时具有10到60个重量百分点的固体份额。根据一种实施方式，热导管或者热虹吸管可以作为恒温器来运行，由此实现所述熔液的固体份额或者说温度的高精确的调节。根据一种有利的实施方式，所述熔液在浇铸管的总长的一部分上得到冷却。由此可以将冷却过程集中在浇铸管的一个区域中，但是原则上当然也可以使熔液在所述浇铸管的整个长度上冷却。根据一种实施方式，所述熔液在输送时在所述浇铸管的总长的至少一部分中借助于电磁的搅拌装置来搅拌。由此在所述熔液中形成的枝晶(Dendriten)得到深入的混合，从而有利于细晶粒的球状的组织的形成。根据一种有利的实施方式，根据优选直接按比例地根据所述浇铸管与所述结晶器的侧壁之间的间距优选最小的间距来调节流出的熔液的固体份额。由此所述熔液根据浇铸管与相邻的侧壁之间的相应的间距从所述浇铸管中流出来，从而优选将通过在所述结晶器中在中心布置的浇铸管流出来的熔液的固体份额调节得高于通过非中心地布置的比如紧靠着侧壁的附近的浇铸管流出来的熔液的固体份额。由此在所述结晶器中实现所述熔液的更为均匀的温度分布，这又有利地影响了所述浇铸制品的冶金的特性。—种有利的作为替代方案的实施方式在于，根据烧铸液位的最小的表面温度来调节所述固体份额，由此防止浇铸液位的部分的过度冷却。
根据一种有利的实施方式，所述熔液在所述浇铸管开始冻结时要么对熔液进行不太剧烈的冷却或者没有对其进行冷却，要么借助于电磁的搅拌装置对其进行深入的搅拌，从而通过熔液对所述浇铸管进行冲洗。作为替代方案或者补充方案，可以周期性地也就是说在特定的浇铸时间之后对浇铸管进行冲洗。根据另一种有利的实施方式，在所述结晶器中的浇铸液位下降到低于额定值时或者在超过最大的下降速度时开始所述浇铸管的冲洗。可以直接实施所述按本发明的方法，如果所述浇铸管构造为沿其纵向方向在两侧敞开的管子并且其上面的端部与浇铸分配器相连接并且其下面的端部在流体机械方面与结晶器中的熔液的浇铸液位相连接，其中所述浇铸管具有至少一个优选多个主动的用于对从所述管子中流过的熔液进行冷却的冷却装置，其中所述冷却装置与所述管子的侧面的一部分处于连接之中，并且其中所述冷却装置构造为热管或者热虹吸管。将多个冷却装置布置在相对于所述浇铸管的纵轴线的法向平面中是有利的，其中 所述冷却装置优选围绕着所述法向平面与所述纵轴线的交点径向布置并且相应地相对于彼此具有角度偏差，因为在冷却时在所述浇铸管的圆周的范围内均匀地从所述熔液中抽走热量。在一种有利的实施方式中，电磁的搅拌装置与所述管子的侧面的沿纵向方向延伸的部分处于连接之中。根据一种实施方式，所述管子的直径在所述冷却装置的区段中小于在其它的区段中。按本发明的用于将由液态的金属构成的熔液浇铸成连铸的浇铸制品的连铸设备包括
-用于接纳熔液的浇铸分配器；
-得到冷却的用于形成至少部分凝固的浇铸制品的结晶器；
-至少一根按权利要求9到11中任一项所述的浇铸管，其中其上面的端部与所述浇铸分配器相连接并且其下面的端部在流体机械方面与所述结晶器相连接；以及
-布置在所述结晶器后面的用于对浇铸制品进行导引、支撑并且必要时进行进一步冷却的连铸坯支撑装置。关于所述结晶器中的尽可能均匀的温度分布，有利的是，所述浇铸分配器借助于至少三根浇铸管在流体机械方面与所述结晶器相连接。关于熔液的在所述结晶器的浇铸液位中的氧化现象的避免，有利的是，所述结晶器被一块用于相对于大气对浇铸液位进行密封的盖板所覆盖，其中所述盖板具有多个开口并且每个开口被一根浇铸管从中穿过。有利的是，将按权利要求9到14中任一项所述的浇铸管应用在用于将液态的钢浇铸成具有钢坯、初轧坯或者板坯横截面的连铸的浇铸制品的连铸设备中。当然也可以将所述按本发明的方法用于其它的横截面，比如轧制工字梁用的异型坯(Beam — Blank)。
本发明的其它优点和特征从以下对非限制性的实施例所作的说明中获得，其中参照以下附图，附图示出如下图I是浇铸分配器连同三根浇铸管、一块盖板和一个结晶器的透视 图2是关于图I的分解 图3是具有三根热管的浇铸管的透视图；并且 图4和5分别是浇铸管的剖切的图示。
具体实施例方式图I和2分别示出了连铸设备的机头的一览图。在此由未示出的盛钢桶向所述浇铸分配器I装填钢熔液，其中在所述浇铸分配器中形成熔池液位2。为了防止熔液氧化，所述熔池液位2至少部分地被分配器粉末覆盖。来自所述浇铸分配器I的熔液通过三根浇铸管3输送给结晶器5，其中所述熔液在所述浇铸管3中冷却到10到60个重量百分点的固 体份额并且随后借助于自由喷射进入到所述结晶器5中，也就是说所述熔液仅仅部分地在每根浇铸管的内部得到导引，因为每根浇铸管沿垂直的方向相对于所述浇铸液位6具有间距。通过这项措施来保证，所述浇铸管3的下面的端部不受所述熔液的研磨的影响。为了防止所述浇铸液位6氧化，所述结晶器5被盖板4覆盖，所述盖板的开口 7被浇铸管从中穿过。所述连铸设备当然也具有连铸坯支撑装置；所述连铸坯支撑装置以及分配给所述浇铸分配器的顶头驱动装置(Stopfenantriebe)出于简明原因而未示出。为了在所述结晶器5中实现熔液的均匀的温度分布，通过所述中心的也就是当中的浇铸管流出的熔液比通过两根非中心的浇铸管流出的熔液冷却的程度大。为了防止所述浇铸管的所谓的冻结，所述浇铸分配器I具有更大的垂直的高度，使得所述熔池液位2将更大的铁水静压的压力施加到通过所述浇铸管流动的熔液上。图3示出了用于浇铸钢熔液的浇铸管3的示意图，其中所述浇铸管3构造为沿其纵向方向在两侧敞开的管子。所述浇铸管3具有三根构造为热导管的热管8，所述热管能够对从中穿流的钢熔液进行冷却，使得从所述浇铸管3中流出的熔液具有10到60个重量百分点的固体份额。每根热管8与所述浇铸管3的侧面的一部分处于连接之中并且相对于相邻的热管8具有120°的角度偏差，从而在所述浇铸管3的内部出现均匀的温度分布。每根热管8的上面的区域与换热器12处于连接之中，从而将借助于所述热管从钢熔液中抽走的热量散发给冷却系统。此外，每个换热器12具有至少一个进流口 10和至少一个回流口 11，其中从所述换热器12中流过的冷却液9螺旋状地围绕着所述热管得到导引，从而保证了很好地传递到所述冷却液9上的导热性。包含在所述冷却液9中的热量也就是能量有利地输送给未示出的热量回收系统(比如参见http: //de. wikipedia. orR/wiki/ WarmeriickRewinnunR) ο图4示出了具有构造为热导管的热管8的浇铸管3的半剖面。钢熔液15从所述浇铸管3中流过，其中在连接平面13的区域中多根热管8形成一个主动的冷却区17。在所述热管中，在对熔液15进行冷却时工作介质汽化，所述工作介质在所述热管8的内部作为蒸汽16而上升。所述热管8的上面的区域与所述换热器12处于连接之中，其中所述换热器被冷却液沿着从进流口 10到回流口 11的方向从中流过。所述冷却液在这过程中吸收热量，使得所述工作介质液化并且作为液体14又输送给所述热管8的下面的区域。图5示出了浇铸管3的另一种实施方式，其中也为该浇铸管分配了一个电磁的搅拌装置18。所述电磁的搅拌装置18具有一个或者多个用于深入地对浇铸管中的熔液进行搅拌的搅拌线圈，从而有利于细晶粒的球状的组织的形成。在图4和5中所述热管至少部分地由钨合金(比如WC20、W5Re、W26Re、Wcu、Densimet或者Intermet)、由氮化娃(比如SN400Z)、碳化娃(比如SC300、SC300L)或者由硼化钛(比如TB500F)制成，从而产生足够的耐热性。附图标记列表:
1浇铸分配器
2熔池液位
3浇铸管
4盖板
5结晶器
6浇铸液位
7开口
8热管
9冷却液
10进流口
11回流口
12换热器
13连接平面
14液体
15熔液
16蒸汽
17主动的冷却区
18电磁的搅拌装置
19对称轴线
权利要求
1.用于将由液态的金属构成的熔液(15)浇铸成连铸的浇铸制品的方法，该方法具有以下方法步骤 -将熔液(15)从浇铸分配器(I)输送到结晶器(5)中，其中所述熔液(15)至少部分地在至少一根浇铸管(3)的内部得到导引，并且其中所述熔液(15)在输送时在至少一根浇铸管(3)中得到冷却，使得所述熔液(15)在离开所述浇铸管(3)时具有10到60个重量百分点的固体份额； -使所述熔液(15)在所述结晶器(5)中冷却，其中形成至少部分凝固的浇铸制品；并且 -将所述浇铸制品从所述结晶器(5)中拉出来，其中所述浇铸制品通过布置在所述结晶器(5)后面的连铸坯支撑装置得到支撑、导引并且必要时进一步得到冷却； 其特征在于， 所述熔液(15)的冷却借助于至少一根热管(8)或者至少一根热虹吸管来进行。
2.按权利要求I所述的方法，其特征在于，所述熔液(15)在输送时在所有的烧铸管(3)中得到冷却，使得所述熔液(15)在离开每根浇铸管(3)时具有10到60个重量百分点的固体份额。
3.按权利要求I到2中任一项所述的方法，其特征在于，所述熔液(15)在输送时在所述浇铸管(3)的总长的至少一部分内借助于电磁的搅拌装置(18)来搅拌。
4.按权利要求I到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述流出的熔液(15)的固体份额根据所述浇铸管(3)与所述结晶器(5)的侧壁之间的间距优选最小的间距来调节。
5.按权利要求I到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述固体份额根据所述浇铸液位(6)的最小的表面温度来调节。
6.按权利要求2到5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述浇铸管(3)开始冻结时要么对所述熔液(15)进行不太剧烈的冷却或者没有对其进行冷却，要么借助于电磁的搅拌装置(18)对其进行深入的搅拌，从而通过所述熔液(15)对所述浇铸管(3)进行冲洗。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述结晶器(5)中的浇铸液位(6)下降到低于额定值时或者在超过最大的下降速度时开始所述冲洗过程。
8.用于连铸设备的浇铸管(3)，其中所述连铸设备用于将由液态的金属构成的熔液(15)浇铸成连铸的浇铸制品，其中所述浇铸管(3)构造为沿其纵向方向在两侧敞开的管子并且其上面的端部与浇铸分配器(I)相连接并且其下面的端部在流体机械方面与结晶器(5)中的熔液(15)的浇铸液位(6)相连接，其中所述浇铸管(3)具有至少一个主动的用于对从所述管子中流过的熔液(15)进行冷却的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置(8)与所述管子的侧面的一部分处于连接之中，其中所述冷却装置(8)构造为热管(8)或者热虹吸管。
9.按权利要求8所述的浇铸管，其特征在于，电磁的搅拌装置(18)与所述管子的侧面的沿纵向方向延伸的部分处于连接之中。
10.连铸设备，用于将由液态的金属构成的熔液(15)浇铸成连铸的浇铸制品，该连铸设备包括 -用于接纳熔液(15)的浇铸分配器(I)； -得到冷却的用于形成至少部分凝固的浇铸制品的结晶器(5); -至少一根按权利要求8到9中任一项所述的浇铸管(3)，其中其上面的端部与所述浇铸分配器(I)相连接并且其下面的端部在流体机械方面与所述结晶器(5)相连接；以及-布置在所述结晶器(5)后面的用于对浇铸制品进行导引、支撑并且必要时进行进一步冷却的连铸坯支撑装置。
11.按权利要求10所述的连铸设备，其特征在于，所述浇铸分配器(I)借助于至少三根浇铸管(3)与所述结晶器(5)在流体机械方面相连接。
12.按权利要求10到11中任一项所述的连铸设备，其特征在于，所述结晶器(5)被一块用于相对于大气对浇铸液位(6)进行密封的盖板(4)所覆盖，其中所述盖板(4)具有多个开口(7)并且每个开口(7)被一根浇铸管(3)从中穿过。
13.按权利要求8到9中任一项所述的浇铸管在用于将液态的钢浇铸成具有钢坯、初轧坯或者板坯横截面的连铸的浇铸制品的连铸设备中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种用于浇铸熔液(15)的方法以及一种用于连铸设备的浇铸管(3)。本发明的任务是，提供一种方法和一种浇铸管(3)，利用本发明可以得到具有均匀的细致的组织的浇铸制品，所述组织则具有微小的偏析份额。该任务通过一种方法得到解决，该方法具有以下方法步骤-将熔液(15)从浇铸分配器(1)输送到结晶器(5)中，其中所述熔液(15)至少部分地在至少一根浇铸管(3)的内部得到导引，并且其中所述熔液(15)在至少一根浇铸管(3)中得到冷却，使得所述熔液(15)在离开所述浇铸管(3)时具有10到60个重量百分点的固体份额；-使所述熔液(15)在所述结晶器(5)中冷却，其中形成至少部分凝固的浇铸制品；并且-将所述浇铸制品从所述结晶器(5)中拉出来，其中所述浇铸制品通过布置在所述结晶器(5)后面的连铸坯支撑装置得到支撑、导引并且必要时进一步得到冷却；-其中所述熔液(15)的冷却借助于至少一根热管(8)或者至少一根热虹吸管来进行。
文档编号B22D41/60GK102802836SQ201180015923
公开日2012年11月28日 申请日期2011年3月23日 优先权日2010年3月25日
发明者C.奇马尼, C.迪波尔特, S.哈恩, T.沙登, 单国新 申请人:西门子 Vai 金属科技有限责任公司