金属的连续铸造方法
【专利摘要】本发明涉及一种钢的半成品的连续铸造方法，该钢的半成品的连续铸造方法包括：使用位于中间包与连续铸造模具之间的中空喷嘴进行铸造的步骤，所述喷嘴包括在所述喷嘴的上部中的圆顶状部以用于使到达所述喷嘴的入口的液态金属朝向喷嘴的内壁偏转，因而限定了不存在液态金属的内部体积；以及将粉末喷注通过圆顶状部的孔的同步步骤，所述粉末具有小于200ym的粒径并且所述圆顶状部包括第一装置和第二装置，其中，该第一装置在所述粉末不与所述圆顶状部接触的情况下喷注所述粉末，该第二装置用于避免所述粉末粘附或烧结至所述第一装置上。
【专利说明】金属的连续铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种连续铸造方法。特别地，本发明涉及一种被称为中空喷射铸造的连续铸造方法，在该连续铸造方法中，粉末被喷注至金属的中空喷嘴中。在本文的其余部分中，术语金属将被理解为包括纯金属或金属合金。
【背景技术】
[0002]钢的连续铸造是公知的方法。该方法包括:将液态金属从钢水包倾注到用于调节流动的中间包中，并且然后在倾注到中间包之后，将金属倾注到进行竖直往复运动的水冷式无底的铜质模具的上部中。固化的半成品通过滚子从模具的下部取出。液态钢借助于放置在中间包与模具之间的被称为喷嘴的管状导管而引入模具中。
[0003]文献EP O 269 180 BI描述了一种被称为“中空喷射铸造”的特定连续铸造方法，在该连续铸造方法中，液态金属被倾注在由耐火材料制成的圆顶状部的顶部上。该圆顶状部的形状使金属朝向其外周流动，其中，金属流朝向喷嘴的内壁或中间竖直管状构件的内壁偏转。所述中间竖直管状构件可以是通过如图1中所示的水套4冷却并且上面放有耐火圈5的铜管3。因而，在中间包构件下方的喷嘴的中央部分中所产生的是不存在任何液态金属的体积，在该体积内可以通过喷注通道执行添加。因而所述装置被称为“中空喷嘴(HJN) ”。
[0004]粉末可以被喷注在由耐火圆顶状部形成的中空喷嘴中。该喷注技术在文献EP O605 379 BI中公开。该粉末喷注旨在通过熔化金属粉末而形成对液态钢的附加地冷却或旨在在铸造期间通过添加其他金属元素——比如铁合金——来改变钢的成分。如文献EP 2
099576 BI中所公开的，粉末可以通过机械螺旋送料器传输并且通过重力而给送至穿过耐火圆顶状部的孔中。通常，该孔穿过圆顶状部的用于将圆顶状部固定至竖直的管状构件的支承臂中的一个支承臂。
[0005]但是，当喷注具有小于200μπι粒径范围的粉末时会出现问题。事实上，在短时间之后，喷注装置被堵塞并且不能再执行喷注。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种连续铸造方法，在该连续铸造方法中，避免了粉末喷注装置的堵塞，并且可以在全部铸造次序期间喷注粉末。
[0007]本发明公开了一种钢制半成品的连续铸造方法，该方法包括:
[0008]-使用位于中间包与连续铸造模具之间的中空喷嘴来铸造的步骤，所述喷嘴在其上部中包括圆顶状部，所述圆顶状部用于使到达所述喷嘴的入口的液态金属朝向喷嘴的内壁偏转，因而限定了不存在液态金属的内部体积，
[0009]-将粉末喷注通过圆顶状部的孔的同步步骤，所述粉末具有小于200μ m的粒径并且所述圆顶状部包括第一装置和第二装置，其中，第一装置在所述粉末不与所述圆顶状部接触的情况下喷注所述粉末，第二装置用于避免所述粉末粘附或烧结至所述第一装置上。
[0010]在另一实施方式中，该方法还可以包括下列特征，以下特征可以单独使用或组合使用:
[0011]-所述第一装置包括中空体；
[0012]-所述中空体包括双壁，其中，气体在双壁中循环；
[0013]-所述气体是氮；
[0014]-在中空体中部分地设置有粉末送料器；
[0015]-该粉末送料器穿过圆顶状部的支承臂；
[0016]-所述第二装置包括用于使所述中空体绕其纵向轴线旋转的装置；
[0017]-所述第二装置包括用于使中空体在孔内部振动的装置；
[0018]-用于使中空体振动的所述装置包括机械振动器或超声波振动器；
[0019]-绝缘层设置在孔内部在圆顶状部与中空体之间以形成热障；
[0020]-所述绝缘层包括陶瓷纤维；
[0021]-所述中空体是具有圆形截面的管；
[0022]-所述管的内径范围为从8mm至30mm。
[0023]本发明还公开了如上文所限定的连续铸造设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]参照附图，在阅读下面的仅作为非限制性示例的方式给出的详细描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显，在附图中:
[0025]-图1示出了根据现有技术如先前称为中空喷嘴的连续铸造设备的截面图。
[0026]-图2示出了根据本发明的第一实施方式的圆顶状部的截面图。图2还示出了喷注管的截面图A-A。
[0027]-图3示出了根据本发明的第二实施方式的圆顶状部的截面图。
[0028]-图4示出了根据本发明的第三实施方式的圆顶状部的截面图。
[0029]-图5示出了根据本发明的第四实施方式的圆顶状部的截面图。
[0030]附图标记说明:
[0031](I)中间包
[0032](2)耐火圆顶状部
[0033](3)铜管
[0034](4)水冷却套
[0035](5)耐火圈
[0036](6)孔
[0037](7)支承臂
[0038](8)浸入式水口
[0039](9)模具
[0040](10)粉末容器
[0041](11)粉末送料器
[0042](12)中空体
[0043](13)双壁
[0044](14)绝缘层
[0045](15)振动装置
【具体实施方式】
[0046]本发明涉及一种连续铸造方法，在该连续铸造方法中，液态金属流从中间包通过中空喷嘴(HJN)倾注至锭模中。如根据现有技术已知的，孔制成为穿过HJN的圆顶状部2，并且特别是穿过圆顶状部2的支承臂7中的一个支承臂，以允许将粉末喷注至熔融物中。
[0047]在喷注期间，流动通过孔的金属粉末与处于非常高的温度(高达1200°C (摄氏度))的耐火圆顶状部直接接触。发明人发现尽管颗粒与耐火材料之间接触时间非常短，但是足以使颗粒逐渐粘附在一起并且足以使其烧结。然后，在进行几分钟的铸造之后形成了一团烧结粉末并且会导致粉末喷注器的完全堵塞。例如，当使用具有粒径范围为100 μ m至180μπι(微米)之间的铁粉时，在进行约十分钟的铸造之后，20_(毫米)直径的喷注孔完全堵塞。
[0048]通过使用粒径大于200 μ m的粉末颗粒，所述问题没有发生，因为在颗粒与耐火圆顶状部直接接触的一段时间期间，颗粒不粘附在一起。
[0049]根据本发明，提供第一装置以防止在喷注期间处于高温(大约在1000°C至1300°C之间)的圆顶状部2与粉末之间的直接接触。所述第一装置包括在圆顶状部2的孔6的内部延伸的中空体12，在铸造期间粉末被喷注至中空体12的内部。所述中空体12可以具有任何适当的形状，只要该形状在圆顶状部2与粉末之间形成物理屏障即可。例如，如图2至图5中关于本发明的不同实施方式所示的，中空体可以是具有圆形截面的管；该管可以由耐火材料或比如低碳钢之类的金属制成。所述管的内径取决于待被喷注的粉末流速，并且对于在lkg/min (千克每分钟)至7kg/min之间的粉末流速而言，所述管的内径范围可以为例如从8_至30mm。
[0050]除了所述第一装置外，为防止粉末在中空体内部的粘附和烧结，还设置了第二装置。第二装置以不同的实施方式在图2至图5中描述。根据不同实施方式的这些第二装置允许降低中空体12的内壁的表面温度从而减少对粉末的加热。
[0051]在如图2所示的本发明的第一实施方式中，所述中空体12具有通过气体冷却的双壁13。双壁13中的气体入口和出口分别通过图2中的虚线箭头示出。外壁和内壁可以具有例如2_的厚度并且双壁中的气体膜的厚度可以是大约1.5_。气体可以是氮或任何其他适合的气体并且通常以1mVh(立方米每小时)至30m3/h的流速范围在双壁中循环。在优选实施方式中，所述气体以闭环方式循环以便避免将任何气体喷注至喷嘴内部，气体喷注至喷嘴内部会扰乱液态的钢流和铸造设备的良好工作状态。除了此气体冷却外，中空体12还可以包裹在绝缘层14中以在中空体12与耐火圆顶状部2之间形成热障。连续铸造设备还可以设置有用于测量冷却装置的入口和出口处的温度和气体流速的装置。
[0052]在图2中，粉末送料器11—该粉末送料器11优选为螺旋送料器一设置在圆顶状部2上方。在另一实施方式中，中空体12具有弯管的形状并且粉末送料器11部分地定位在圆顶状部2内部的所述中空体12中。如图3中所示，具有弯管形状的中空体12还可以穿过圆顶状部2的支承臂7并且粉末送料器11部分地定位在所述中空体12中并且穿过所述支承臂7。该构型使得获得了空间以便减小设备的尺寸。
[0053]通过根据本发明的此第一实施方式的铸造设备和通过喷注具有粒径范围为
100μ m至200 μ m的粉末来执行的试验示出了喷注持续时期的显著改进而没有发生任何堵塞问题。
[0054]在如图4中所示的本发明的另一实施方式中，中空体12绕孔的纵向轴线旋转地安装。中空体12的旋转允许在颗粒上产生剪切应力以避免颗粒在中空体12上的可能的烧结或粘附并且通过中空体12与粉末之间的热交换而获得中空体12的冷却。如图4中所示，中空体12为先前描述的双壁中空体,但在未不出的另一实施方式中，可以是没有气体循环的单管。如在前述实施方式中，所述中空体12可以通过绝缘层14与耐火圆顶状部2隔绝。
[0055]在如图5中所示的本发明的另一实施方式中，中空体12以可以在孔中振动的方式安装。施加至中空体12的振动使得避免在中空体内部形成粉末团。该振动可以通过机械振动器、超声波或产生50Hz (赫兹)至500Hz之间的高频振动的其他适当的装置15来产生。中空体12还可以被包裹有绝缘层14以降低中空体12的内表面温度。
[0056]在该实施方式中，粉末送料器11位于圆顶状部2上方，但在未示出的另一实施方式中，粉末送料器11可以位于具有弯管形状的中空体12中。
[0057]对于所有实施方式而言，绝缘层可以由耐高温一比如1300°C—的陶瓷纤维构成。
[0058]用于喷注的粉末可以是任何类型，S卩，金属的或陶瓷的类型、或不同粉末类型的混合物。
【权利要求】
1.一种钢制半成品的连续铸造方法，包括: -使用位于中间包与连续铸造模具之间的中空喷嘴进行铸造的步骤，所述喷嘴包括在所述喷嘴的上部中的圆顶状部，所述圆顶状部用于使到达所述喷嘴的入口的液态金属朝向所述喷嘴的内壁偏转，因而限定了不具有液态金属的内部体积， -将粉末喷注通过所述圆顶状部的孔的同步步骤，所述粉末具有小于200 μ m的粒径并且所述圆顶状部包括第一装置和第二装置，所述第一装置在所述粉末不与所述圆顶状部接触的情况下喷注所述粉末，所述第二装置避免所述粉末粘附或烧结至所述第一装置上。
2.根据权利要求1所述的连续铸造方法，其中，所述第一装置包括中空体。
3.根据权利要求2所述的连续铸造方法，其中，所述中空体包括双壁，气体在所述双壁中循环。
4.根据权利要求3所述的连续铸造方法，其中，所述气体是氮。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的连续铸造方法，其中，在所述中空体中部分地布置有粉末送料器。
6.根据权利要求5所述的连续铸造方法，其中，所述粉末送料器穿过所述圆顶状部的支承臂。
7.根据权利要求2至4中的任一项所述的连续铸造方法，其中，所述第二装置包括用于使所述中空体绕所述中空体的纵向轴线旋转的装置。
8.根据权利要求2至4或7中的任一项所述的连续铸造方法，其中，所述第二装置包括用于使所述中空体在所述孔内部振动的装置。
9.根据权利要求8所述的连续铸造方法，其中，所述用于使所述中空体振动的装置包括机械振动器或超声波振动器。
10.根据权利要求2至9中的任一项所述的连续铸造方法，其中，在所述孔的内部在所述圆顶状部与所述中空体之间布置有绝缘层以形成热障。
11.根据权利要求10所述的连续铸造方法，其中，所述绝缘层包括陶瓷纤维。
12.根据权利要求2至11中的任一项所述的连续铸造方法，其中，所述中空体是具有圆形截面的管。
13.根据权利要求12所述的连续铸造方法，其中，所述管的内径范围为从8mm至30mm。
14.一种根据权利要求1至13中的任一项所限定的连续铸造设备。
【文档编号】B22D11/108GK104220190SQ201280072012
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2012年3月28日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】马蒂厄·布兰特, 让-保罗·菲施巴赫, 保罗·纳乞 申请人:安赛乐米塔尔研发有限公司