专利名称：用于浇铸扁钢的连续浇铸铸型与浸没浇口的彼此最佳优化的形状的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有浸没浇口并使用连续铸造粉末的用于连续铸造坯件，特别是扁钢的振动铸型。
连续铸造特别用于铸造如下尺寸的铸件，其厚度范围在20和250mm之间，最好在40-150mm之间(薄扁钢)，宽度尺寸在500和3300mm之间，最好在500-1800mm之间，铸造速度最大为10m／min。
迄今公知的，借助于在铸造液面中的一浇口或槽通向外界的扁钢或薄扁钢铸型可以根据其优缺点如下划分。
在专利说明书DE887990中描述了一种直角脱模的漏斗形铸型，这种铸型由一模具构成，没有独立于宽边的窄边。这种铸型不能在不同的连续铸造速度和钢材质量的情况下通过铸型高度使窄边的锥度适应于在宽度方向上的条材的收缩量，并铸造出不同的宽度的条材。还存在着条材外皮卡在铸型内的危险，这会导致在向外输送时撕毁条材外皮。
专利说明书DE3400220描述了一种具有宽侧-和窄侧壁的漏斗形铸型，这种漏斗形铸型在漏斗形浇注区域的侧面设置一平行区域，该区域至少相当于所铸造的带材或薄扁钢的厚度，这种铸型消除了上述专利DE887990的缺点。
在专利说明书JOS58-86906中描述了一种铸型，它形成独立于浸没浇铸形状的凹入，并在铸型出口处具有一剩余凹度。同时，在整个铸型长度上，该凹度的复回路比钢锭在整个铸型宽度上的收缩要大，因此，窄边具有负锥度，或者说，在铸型出口处条材宽度大于在浇注液面处。此外，这种解决方案保证在整个条材宽度上没有相同形状的渣形成，因为活动条材厚度在熔化浇铸粉末的浇铸液面处是形状不同的。这种非均匀的渣设计在专利说明书DE3627991中也予以公开。
在专利说明书DE4131829中描述了一种4板式薄扁钢铸型，其在最小扁钢宽度区域内设计了凹入。这一开口在浇注液面区域和在扁钢中间的尺寸为最大每1000mm扁钢宽12mm。
这种铸型具有如下缺点，铸型的宽边与浸没管之间的区域相对于浸没管外的区域设计得非常狭窄(最大2×0．25扁钢宽+12mm)，在该区域内缺少浇铸渣并缺少金属液，这种金属液导致热流和收缩抑制的提高，以及低温冷却和管壳与浸没浇注口之间的架桥。这些缺点使得扁钢上表面在扁钢中间附近区域内极易纵向撕裂。
专利说明书DE4403045和DE4403050描述了凹入的铸型形状，但没有通过凹入铸型的形状与内外浸没浇口的形状之间的联系进行描述。这些形状彼此之间的这种最佳化是错误的，它妨碍了铸型宽度和高度之间的热流，以及钢水在浇铸液面内和其下面的流动，从而引起了纵向裂口形成的危险。
在欧洲专利申请0109357A1中，在选择凹入的铸型时浸没浇注口或浸没管没有架桥观察装置。此外，该申请涉及用于在电磁场存在的情况下浇铸铝的铸型，即在形成条材外皮时条材并不与铸型接触。
对此，不使用铸造粉末，铸型也不振动。而且不是连续浇铸，而是在一种升高的铸块铸型中。
除了这种薄扁钢铸型以外，还要详细讨论典型的例如200mm×200mm的矩形扁钢。这种典型的铸型系统最大浇铸速度仅为2m／min，热流及由此而引起的收缩仅为大约1MW／m2和大约1％，除此以外，虽然在条材外皮与铸型之间有一相对厚的渣膜，例如1-2mm厚，但这种铸型具有如下缺点。在浸没管的区域内整个条材的宽度上不均匀的渣构造，。在浸没管内相对于浸没管附近区域的钢材低温冷却，。铸型的平行形状妨碍了条材外皮在水平方向上的收缩，特别是宽扁钢型模。
本发明的任务是找到一种铸型形状，其在一种特定的浸没铸造时在下列方面
。铸造效率。内外形状，。流动剖面，。出口的大小和设置。壁厚(最大铸造时间，连续铸造中的熔融金属的数量)满足如下要求。在扁钢整个宽度上均匀的渣构造，。均匀而安静的熔池运动，。在整个扁钢的宽度上条形件外皮的无摩擦和均匀的摩擦收缩，。用一个铸型铸造不同宽度的扁钢(大调节区域)，。通过控制，但也通过调整来调节窄边的不同的锥形定位。
这一任务通过权利要求书中对于技术人员来说并不显而易见的特征部分加以解决。这一任务的解决与铸型形式无关，例如垂直-垂直转弯的或环形的铸型。
下面结合附图举例描述本发明。
图1为具有两个浸渍铸造变体的漏斗形铸型的俯视图，图2为具有三个不同的漏斗形状的漏斗形铸型的侧视图，图3为在铸型出口处具有两种出口形状的漏斗形铸型的俯视图，图4为具有三个不同的漏斗形状和两个浸渍浇铸变体的漏斗形铸型。
为仔细研究本发明而做的实验和所总结的浇铸经验表明，为了穿透可靠的浇铸，也为了在一个所需的长浇铸时间(例如最大24小时)上以最大为10m／min的浇铸速度进行连续浇铸来生产上表面无疵点的条材，使铸型的形状与对于在基本意义上的理想浇铸效率而言的浸没浇注的参数／外形相联系。
在图1至4中举例描述了本发明及其特征。
铸型宽边1在整个铸型高度3上具有一凹入、对称于中轴2的直线或平面形状1．1。该凹入、直线的形状穿过整个宽度调整的区域延伸到浇铸液面6的区域内漏斗5的边缘5．1或铸型7的上边缘。该铸型凹入和平面的开口1．2相当于一菱形，它最大应相当于窄边1．3的厚度的大约4％，或者说在窄边区域内的浇铸厚度的大约4％。
要想保证最佳的宽度调节和锥度调节，应该通过液压位置和受力调节的方式使宽边1向窄边1．3靠拢。漏斗5在浇注液面上的形状5．2与浸没浇口8的形状8．1相对应，并具有一开口5．3，该开口优选为半浸没浇口厚度8．2的140％，或者说为浸没浇口厚度8．2．1的70％。
浸没浇口本身，根据所需的最大浇铸时间(例如24小时连续浇铸)和以t／min表示的浇铸效率，例如5t／min以及与此相关联的向具有开口横剖面8．3．1的浸没浇注口8．3的最大流动速度，例如1m／s，具有一所需的内部流动横剖面8．4，例如为9000mm2，所需的壁厚8．5，例如为30mm以及一个所需的开口横剖面8．3．1，例如为7．000mm2。
基本由浇铸效率和所需的最大浇铸时间所确定的浸没浇口形状不仅决定了漏斗5在浇注液面区域6内的形状，而且决定了其在浇注液面下的形状。优选使在漏斗浇注液面区域内的开口5．3大约相当于浸没浇注浸没浇口厚度8．2的一半，漏斗宽度5．4相当于浸没浇口宽度8．6，以便将浇铸粉末9构造成一个在铸造槽液面上的均匀的渣厚10，并从而构造成在条材外皮与铸型宽边1之间的一层均匀的渣膜11。在浇注液面区域内的漏斗开口的各宽边应为总的浇口厚度8．3．1的70％，因为这种耐火材料(基础矾土石墨)的特有的导热性为大约7-10w／0k．m，而钢为大约50，渣大约为1，铜大约为360w／0k，这一较小的导热性导致条材的强低温冷却，特别是在一矩形铸型的情况下。由于浸没浇口材料的低传导性，铸型的开口通过一浇口将低温冷却作用于浸没浇口8与铸型壁1之间，并在漏斗开口5．3＞浸没管厚度的50％时补偿浸没开口材料的低传导性。
在浇注液面区域6内，凹入、直线和平面的宽边形状在宽边中间重叠的漏斗形状5．2可以选择性地通过三种方式缩回，这三种形式基本上由浇铸槽液面下的浸没浇口形状所确定。
包络线13描述漏斗在凹入、平面的宽边形1．1上的缩回。所以，漏斗可以在铸型高度13．1的一部分上(最好为整个高度的75％)缩回，例如当整个铸型高度3为1200mm时。对于短铸型或者敏感的钢质量也可以使漏斗形状平缓地缩回。
可以这样来实现，包络线13．2在整个铸型高度3上延伸，甚至从铸型出口14伸展出去，这就是说，在铸型出口处还有一段漏斗的残余部分与凹入、直线的宽边形状1．1中心对称地重叠。
在漏斗5缩回的情况下，条材可以穿过具有其凹入、中心对称1．1、直线的横剖面形状的包络线13．1或13．2，直到条材导引装置16或轧机的端部，或者在导引装置的区域内成形为一矩形。
在铸型出口4为一凸出的管段形状(具有一对应于漏斗残余部分的球缺)的情况下，这种形状可以保持、部分保持到条材引导装置的端部，或者重新引导到矩形形状。
除了在。流动性，。熔池运动。渣引导。热流。收缩比方面的最优化以外，按照本发明的这种具有特殊漏斗形状的铸型还导致条材在铸型中和条材引导装置中的对中，及高度的铸造可靠性(避免穿透)，特别是在高浇铸速度时，例如10m／min。
这一浇铸薄扁钢和扁钢的及其复杂的工序是通过权利要求书中所描述的特征实现的。与现有技术相比，无论是浇铸薄扁钢还是浇铸扁钢，本发明都会产生具有如下特征的优点，例如-“凹入直线和平面的宽边形状”这一特征导致。条材表皮在水平方向上无摩擦的收缩，。用最小的漏斗形状来获得独立于总的条材宽度(例如500-2000mm)的最大的条材调整区域。
。在浇注过程中也能进行宽度调整，。浇铸过程中对窄边的锥度进行控制或调节，。无纵向裂纹的扁钢上表面。
-“漏斗”这一特征导致。浸没浇口对于下列因素的自由选择-最大浇铸效率，t／min-通过在浸没浇口中和浸没浇口开口处的流动横截面的流动速度m／s-通过自由选择浸没浇口壁厚(在渣损耗为1mm／h时为30mm)实现最大的浇铸时间／连续浇铸(例如24小时)，。均匀的熔池运动，抑制紊流，。在整个铸型宽度上从铸型中间到条材表皮熔池的温度梯度均匀，。在条材表皮与浸没浇注壁之间没有架桥的危险，。在整个熔池宽度上渣的均匀熔化，。在条材表皮与宽边铸型板之间渣膜的均匀设计，。在整个铸型宽度上的均匀的热流密度，。在整个铸型宽度上，首先是在水平方向上条材表皮具有均匀的收缩比，。良好且无撕裂的扁钢上表面，既使对于易出现纵向撕裂的钢材，例如周边熔融石的钢材，。条材在铸型和条材导引装置内对中，。高浇铸可靠性，或者说最小的次品率，。可以生产一种凹入的关于中央对称的钢材。
附图标记1 宽边铸型板1．1凹入的、对称于中部的直线和平面宽边形状1．2凹入的、直线和平面的宽边形状的开孔1．3窄边2 浇铸方向上的中轴线2．1浇铸方向上平行于宽边的中轴线2．2浇铸方向上垂直于宽边的中轴线3 铸型高度4 宽度调节区域5 漏斗5．1凹入、直线宽边形状与漏斗形状之间的过度段5．2漏斗形状5．3漏斗在浇注液面区域的开孔5．4浇铸液面内的漏斗区域6 浇铸液面7 铸型的上棱8 浸没浇口8．1浸没浇口形状8．2半浸没浇口厚度8．2．1 浸没浇口厚度8．3浸没浇口开孔8．3．1 开口横剖面8．4内流动横剖面8．5浸没浇口壁厚8．6浸没浇口宽度9 熔池上的浇铸粉末层10 熔池上的渣厚11 条材表皮与宽边铸型板之间的渣膜12 条材表皮13 漏斗5与凹入的平面宽边形状1．2之间的包络线13．1 包络线，在铸型高度3的一部分上的收缩13．2 包络线，在全部铸型高度3上的收缩13．3 包络线，铸型出口处的漏斗残余部分14铸型出口15在铸型出口处的漏斗的残余部分的形状16条材引导装置
权利要求
1．具有浸没浇口和连续铸造粉末(Stranggiesspulver)的用于连续铸造坯件，特别是扁钢的振动铸型，其具有下列要素。一浸没浇口(8)，具有-内流动横剖面(8．4)，-壁厚(8．5)，-出口横剖面(8．3．1)，-具有一宽度(8．6)和厚度(8．2．1)的外横剖面。直线的、贯穿整个铸型纵向平面的、对称于中央的、凹入的宽边板(1)的形状，。可自由移动的窄边(1．3)，。附加于宽边侧的漏斗(5)，其至少在浇注液面区域(6)与浸没浇口(8)的外横剖面形状(8．1)一致，并在铸型出口的方向上至少部分回缩。
2．如权利要求1的装置，其特征在于宽边板(1)上的凹入、直线或平面区域(1．1)构成一最大的开孔(1．2)，其大约为窄边厚度(1．3)的4％。
3．如权利要求1或2的装置，其特征在于漏斗(5)至少在浇注液面区域(6)与外浸没浇口形状(8．1)相一致。
4．如权利要求1至3的装置，其特征在于漏斗在浇注液面区域(6)上的开口(5．3)最大为浸没浇口厚度(8．2．1)的70％，或半浸没浇口液面(8．2)的厚度的140％。
5．如权利要求1至4的装置，其特征在于铸型中的漏斗形状部分(5．2)完全缩回(13．1和13．2)，铸型在铸型出口(14)处具有凹入的直线形状(1．1)。
6．如权利要求1至5的装置，其特征在于条材在条材引导装置(16)处至少部分保持其凸出的、对称的直线横剖面(1．1)。
7．如权利要求1至5的装置，其特征在于具有凸出、对称的直线横剖面的条材在条材引导装置(16)中被转变成矩形。
8．如权利要求1至4的装置，其特征在于铸型仅仅是部分(13．3)收缩到铸型出口(14)，条材在凸出的直线段(1．1)附近还有一个与漏斗形残余部分(15)相应的球缺。
9．如权利要求1至4和8的装置，其特征在于条材在条材引导装置(16)处至少部分保持其凸出的、关于中部对称的横剖面(15)。
10．如权利要求1至4及8和9的装置，其特征在于具有凸出、关于中部对称的横剖面(15)的条材在条材引导装置(16)中被转变成矩形。
11．如权利要求1至10的装置，其特征在于可以使窄边(1．3)，从而使条材宽度调节区域尽可能靠近并达到凹入的直线宽边形与漏斗(5)之间的过度段(5．1)。
12．如权利要求1至11的装置，其特征在于漏斗(5)的最小宽度为500mm。
13．如权利要求1至12的装置，其特征在于宽边铸型板(1)以液压位置和受力调整的方式靠近窄边(1．3)。
14．如权利要求1至13的装置，其特征在于浸没浇口(8)的内流动横剖面(8．4)的面积在20000mm2以下，优选为大约9000mm2，浸没浇口壁厚(8．5)为20mm至40mm，优选为30mm，浸没浇口出口处的总的开孔横剖面(8．3．1)面积为15000mm2以下，优选为大约7000mm2。
15．如权利要求1至14的装置，其特征在于浸没浇口开孔(8．3)相对于预定的浇铸效率的最佳面积以如下方式进行选择，使得浸没浇口开孔(8．3)处在流速适合于在2m／Sec之内，优选为大约1m／sec。
全文摘要
本发明涉及一种振动铸型,优选用于以高达10m/min的浇铸速度,在使用浇铸粉末的情况下浇铸尺寸在40—150X500—3300mm内的薄扁钢或扁钢型材。按照本发明的具有浸没浇口的铸型的特征在于:在浇注方向上对称于中部的凹入、平面宽边板,这些宽边板部分对称于中部地分别与一漏斗重叠,该漏斗在规定的浸没浇口形状的情况下保证在整个铸型宽度上有均匀的热流。这种铸型特征与可自由选择的浸没浇口特征结合,可以得到最大的所需浇铸效率(例如24h)。
文档编号B22D41/50GK1205924SQ9810974
公开日1999年1月27日 申请日期1998年3月17日 优先权日1998年3月17日
发明者F·P·普勒施乌施尼格 申请人:Sms舒路曼-斯玛公司