专利名称：用于连续铸造金属的方法和用于该方法的连续铸造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于连续铸造金属坯特别是钢坯的方法，以及一用于实施该方法的连续铸造设备和一用于将一具有弧形结晶器的连续铸造设备改建为一具有直的结晶器的连续铸造设备的方法，在该铸造方法中，在一垂直取向的直的结晶器中铸造金属，接着拉出在结晶器中形成的直铸坯，其中，直的铸坯首先在一弯曲区沿一过渡曲线弯曲成一具有一半径的圆弧形，沿一具有一半径的圆弧形导轨被导向，接着在一最终矫直区沿一过渡曲线被矫直，然后通过一大致水平的直导轨运出。
从例如AT-B-373518和AT-B-331439已经知道，为了用连续铸造方法制造金属铸坯，采用了一种直的结晶器，也就是说，一种其空腔做成直的并且垂直取向的结晶器，在该空腔中浇注液态金属。铸坯在其从结晶器出来以后通过一具有辊道系统的导轨被导向并被冷却，该辊道系统安装成支承段或连续的纵向载体，以致仍然还薄的铸坯外皮足以抵抗由铁水静压力引起的隆起而被支承。首先，多数铸坯在结晶器下方仍然用直导轨导向，铸坯沿一长度延伸，该长度由于在结晶器下方的直接冷却而保证铸坯有足够致密的铸坯外皮，以致铸坯可如此在一弯曲区中被弯曲，从而使它可沿一与弯曲区连接并有一预定的半径的圆弧形导轨中进一步被输送。与圆弧形导轨相连的是，一最终矫直区，铸坯在其中重新被矫直。铸坯在直的状态通过一大致为水平取向的直导轨被送出。
从例如AT-B-249896还进一步知道，为了用连续制造方法制造金属铸坯，在避免弯曲区的情况下在所谓的弧形结晶器中铸造已经是弧形的铸坯。在这种弧形结晶器中，在其中浇注液态金属的空腔做成弧形的，最好是圆弧形的，以使从结晶器出来的铸坯在出来以后可直接用一圆弧形导轨支承并输送。在此情况下，只在圆弧形导轨的末端设置一最终矫直区，铸坯在该区中重新被矫直，以致它接着可如上述那样在一大致为水平布置的直导轨上被送出。
具有弧形结晶器的连续铸造设备在全世界范围内都建造；不过，这类设备有冶金上的缺点，其中看到的主要有，连同浇注流一起带入的、深深地进入铸坯的液体芯部的杂质与气泡不能像在直结晶器那样容易地上升至模内金属液面。还有，弧形结晶器中的流动性能较差，以致容易妨碍外皮的增长。
由于这些原因，企图将具有弧形结晶器的连续铸造设备改造成具有直的结晶器的连续铸造设备。此时，如果如同在原来设有弧形结晶器的连续铸造设备中那样，采用同样的铸坯导轨，则就不得不在圆弧形铸坯导轨前面布置一弯曲区，并在其上方对齐地布置一直的连续铸造结晶器。不过，这会产生困难，这是因为，直的结晶器的水平远远位于原来设置的弧形结晶器的高度的上面。这是不能被接收的，因为，有可能不仅仅必须加大浇注车间，而且还必须重新拟定车间的概念，以使浇注平台、中间容器和浇注桶支承塔以及浇注桶的供给等都必须与新的水平面相配。其后果为浇注车间要全部改造，相应地必然是费用巨大，另一方面是浇注作业长期停顿。
另一种可能性为，用一与直的结晶器相配的具有布置在后面的弯曲区的圆弧形导轨代替圆弧形导轨。不过，这同样费钱，成本巨大，以致在多数情况下仍然容忍弧形结晶器在冶金上的缺点。
本发明的任务为提供一种用于连续铸造的方法和一种用于实施该方法的连续铸造设备，其中，可在采用直的结晶器和采用具有弧形结晶器的连续铸造设备的最重要部分例如圆弧形导轨、浇注平台等的情况下浇注铸坯。本发明的另一目的为在一具有直的结晶器的连续铸造设备中大体保持一个高度，该高度是一具有弧形结晶器的连续铸造设备在同样的铸坯半径或圆弧形导轨半径时所具有的。在将圆弧形结晶器更换为直的结晶器时所必需的改建在时间上与费用上应均为最小。
此任务在用于连续铸造前述类型的金属铸坯的方法中如此解决，即铸坯在至少一个弯曲区中沿一过渡曲线弯曲成一具有第一半径的圆弧形，并在至少一个布置在后面的矫直区中沿一过渡曲线弯曲成一圆弧形，后一圆弧形的半径大于铸坯在第一弯曲区之后所具有的半径，其中，较大的半径最好相当于在最终矫正区前面的圆弧形导轨的半径。
最好是，具有第一半径的铸坯在第一弯曲区和布置在后面的第一矫直区之间沿一具有此第一半径的圆弧形导轨之间被引导，其中，有利的是，从结晶器出来的直铸坯在结晶器与第一弯曲区之间沿一垂直的直导轨被引导。
如果圆弧形导轨的半径很大，则合理的是，铸坯在弯曲后在布置在弯曲区后面的第一矫直区中在至少另一个布置在后面的矫直区中弯曲成具有较大半径的圆弧形，该圆弧形的半径大于铸坯在布置在后面的矫直区之前所具有的半径。
对于圆弧形导轨的大半径，则按照一种变体，在在第一弯曲区和布置在后面的矫直区中变形以后，在另一弯曲区和布置在后面的矫直区中对铸坯进行至少另一次变形。
一种用于实施按照本发明的方法的连续铸造设备，它具有一直的结晶器、一沿铸坯拉出方向布置在结晶器后面的铸坯导轨，该导轨有一弯曲区、一圆弧形导轨和一最终的矫直区，矫直区具有相连的大致为水平的直导轨，其特征为，至少在一弯曲区后面布置至少一个具有邻接的圆弧形导轨的矫直区。
有利的是，在第一弯曲区和第一矫直区之间设置一圆弧形导轨，其中，合理的是，在结晶器与第一弯曲区之间设置一用于铸坯的垂直的直导轨。
按照一个变体，在第一弯曲区和布置在后面的矫直区后面，至少设置一具有布置在后面的矫直区的另一弯曲区。
一种优选的实施形式，其特征为，按照AT-B-331439，铸坯的由弯曲区和矫直区产生的伸长进程在两个过渡区的至少一个中大致有一倾斜地扭曲的、具有拐点切线的“S”形，其中，在该区，在直角座标系统的X轴上画出的伸长曲线的起点与终点的斜率为零，座标系统的原点各自位于过渡曲线的起点，其X轴为过渡曲线的一条切线。
此时，合理的是，拐点切线的最大斜率在弯曲时相当于最大允许的伸长变化0.0025％/mm，在矫直时相当于0.0030％/mm。
最好是，过渡曲线遵循曲率变化(y)的微分方程 φ′(xj)为伸长变化的函数，它有一经过弯曲区和矫直区延伸，首先从零上升，然后到达伸长变化的最大值，然后重新降至零的进程，RE等于弯曲区的终点或矫直区的起点的圆弧半径，XE为弯曲区的垂直投影或矫直区的水平投影，xj为座标系统上的位置座标。
一种用于将一连续铸造设备改造成一具有一直的、垂直取向的结晶器的连续铸造设备的方法，前一连续铸造设备具有一弧形结晶器、一与结晶器相连的圆弧形导轨和一最终的矫直区，该矫直区有布置在后面的、大体为水平的直导轨，其特征为-去掉弧形结晶器和圆弧形导轨的与结晶器相连的部分，-在连续铸造设备的某个地方安装一直的结晶器，它离开圆弧形导轨的曲率中心的距离小于原来的圆弧形导轨的半径。
-具有过渡曲线的弯曲区安装成与直的结晶器对齐，铸坯从该结晶器出来，该铸坯有一小于圆弧形导轨的半径的第一半径，-跟在弯曲区后面至少安装一矫直区，具有第二半径的铸坯从该区出来，该第二半径小于第一半径并且最好对应于原先存在的圆弧形导轨的留在铸造设备中的部分的半径并且对齐地也就是说沿切线方向过渡至此圆弧形导轨。
合理的是，在弯曲区与第一矫直区之间安装一圆弧形导轨。
按照一优选的变体，在结晶器与弯曲区之间安装一与结晶器对齐地布置的直导轨。
为了做到使铸坯没有太强烈的弯曲，有利的是，在连续铸造设备的某个水平面处安装一直的结晶器，它与弧形结晶器的水平面只有少许偏差，最好略位于此水平面的上方，其中，与弧形结晶器的水平面的偏差取决于车间高度、所安装的起重机设备等。作为“小的高度偏差”通常指的是在任何情况下都可以避免改造车间结构的高度偏差，高度偏差在普通设计的浇注车间中通常为1/2米至最大的一米。
对于圆弧形导轨的大半径，如果在第一矫直区后面安装另一具有布置在后面的圆弧形导轨的矫直区，则证明是合理的。
按照另一变体，如果在第一弯曲区和布置在后面的矫直区的后面安装至少另一弯曲区和布置在后面的矫直区，大于圆弧形导轨的大半径是合理的。
下面根据一在图中示出的实施例较详细地说明本发明，其中，该图示出一具有直的结晶器和弧形结晶器的连续铸造设备的示意侧视图。
在图中，用虚线示出一具有与其相连的铸坯导轨2的弧形结晶器1，其中，为了简化图面，铸坯导轨2在上部区(即紧接在圆弧结晶器1下方)只通过示出铸坯的外侧与下侧的虚线示出。铸坯导轨2同普通的一样，由连接在结晶器上的支承辊与导向辊2′形成，它们在两侧还有外侧与下侧以及还在内侧与上侧以紧密的距离支承铸坯。用虚线示出的铸坯的下侧与外侧由此形成所有这些辊子的包络线。
浇注平台3位于弧形结晶器1的上缘的高度上。弧形结晶器1的内腔4也就是连续的空腔4做成弧形也就是圆弧形，在空腔中流入金属熔液，该金属熔液通过未示出的普通的浇注桶流入同样未示出的但是按传统方式设计的中间容器，并从它通过一浇注管流入弧形结晶器1。与弧形结晶器1连接的圆弧形导轨2有一半径Rend。此圆弧形导轨的中心5大致位于弧形结晶器1的下面一半的高度上，由此，位于弧形结晶器1的模内金属液面6下方的高度H处。
在未完全沿四分之一圆弧延伸的圆弧形导轨2上，连接一矫直区7，在该区中，铸坯用支承辊和弯曲辊矫直。有利的是，矫直区7有一按照AT-B-331439的过渡曲线，以保证铸坯的仔细的矫直。接着，在矫直区7设置一大体水平取向的直导轨9，它同样有紧密相邻的支承辊与导向辊。铸坯沿着此直导轨8被送出，接着被分成单个的连铸铸件或直接被轧制。直导轨也可以与水平线有偏差；因此，与水平线成5°±是非常可能的。
在图中用实线示出一连续铸造设备，其中，采用一直的结晶器9，以代替弧形结晶器1。如同由图所看到的那样，此直的结晶器9相对于弧形结晶器1沿朝着圆弧形导轨2的中心5的方向按一水平的量HH错开地布置。
此外，此直的结晶器9还相对于弧形结晶器1按高度用一小的量错开，也就是说按高度HV抬高。在直的结晶器9上，也就是说在一具有垂直取向并且是直线形空腔10的结晶器上连接一垂直取向的直导轨11，在空腔中浇注金属熔液。由此可以保证一完美的浇注出的铸坯的垂直取向的段，该铸坯保证有效的清洁度，也就是说，与浇注流一起喷入铸坯液体芯部的杂质与气泡上升。
接着在垂直的直导轨11处设置一弯曲区12，它有一过渡曲线，铸坯沿着过渡曲线被从直线形弯曲成圆弧形。合理的是，此过渡曲线同样按照AT-B-331439设计。
圆弧形有一半径Rmin，它小于为弧形结晶器1设置的圆弧形导轨2的半径Rend，布置在弯曲区12后面的是一具有半径Rmin的圆弧形导轨13，它只沿约20°的较小的半径角延伸。在此圆弧形导轨13上连接一矫直区14，铸坯在该区中略被矫直，也就是说刚好加大至原来为弧形结晶器1设置的圆弧形导轨2所具有的半径Rend。Rmin根据要浇注的材料、浇注速度和浇注厚度(铸坯厚度)来选择。在选择Rmin时要注意，在第一次弯曲时，不要使铸坯外皮受到太大的载荷(不要有太大的伸长变化)。
直的结晶器9朝曲率中心5移得越近，则越容易做到使直的结晶器9(虽然有比较长的直导轨11)保持弧形结晶器9的水平面3，不过要在减小Rmin的情况下，尤其是在希望有一长的垂直的直导轨11时。
按这种方式与方法可以做到，将铸坯从一直的结晶器9送至一弧形结晶器1的圆弧形导轨2上，而不需要将直的结晶器9大大地抬高。由此可以做到，只要用小的改造(只需要去掉从弧形结晶器1出来并一直延伸至新安装的矫直区的14端部的圆弧形导轨2的第一部分)就能利用直的结晶器的所有冶金上的优点。中间容器和浇注桶支承塔可以不再使用，必要时以后只略予抬高。由此，浇注车间本身决不会受影响。
由图可以看出，只需要稍微缩短连接在直的结晶器9上的垂直的直导轨11，而直的结晶器9则正好立在弧形结晶器1所处的水平面上。
对于本发明，主要的是，从直的结晶器9出来的铸坯首先按半径Rmin被弯曲，该半径小于弧形结晶器1的圆弧形导轨2的半径Rend，并且只在此以后才按半径Rend被弯曲。直的铸坯的按半径Rend的弯曲也可按若干个步骤进行，例如通过依次布置若干个矫直区14，但是也可以通过在一第一弯曲区12中的弯曲进行，该弯曲区将直的铸坯按一比圆弧形导轨的半径Rend小的半径Rmin弯曲，当铸坯离开第一弯曲区时，接着按比铸坯所具有的Rmin略大的半径被矫直，其中，这些过程也可多次重复，一直到达到弧形结晶器的圆弧形导轨的半径Rend为止。这些具有多次矫直或多次弯曲一矫直的变体在这样的情况下使用时是有益的，即当希望直的结晶器9正好位于被拆卸的弧形结晶器1的水平面3上时。
权利要求
1．用于连续铸造金属坯特别是钢坯的方法，在该制造方法中，在一垂直取向的直的结晶器(9)中铸造金属，接着拉出在结晶器(9)中形成的直铸坯，其中，直的铸坯首先在一弯曲区沿一过渡曲线弯曲成一具有一半径(Rend)的圆弧形，沿一具有一半径(Rend)的圆弧形导轨(2)被导向，接着在一最终矫直区(7)沿一过渡曲线被矫直，然后通过一大致水平的直导轨(8)运出，其特征为，铸坯在至少一个弯曲区(12)中沿一过渡曲线弯曲成一具有第一半径(Rmin)的圆弧形，并在至少一个布置在后面的矫直区(14)中沿一过渡曲线弯曲成一圆弧形，后一圆弧形的半径(Rend)大于铸坯在第一弯曲区之后所具有的半径(Rmin)，其中，较大的半径(Rend)最好相当于在最终矫直区(7)前面的圆弧形导轨(2)的半径。
2．如权利要求1的方法，其特征为，具有第一半径(Rmin)的铸坯在第一弯曲区(12)和布置在后面的第一矫直区(7)之间沿一具有此第一半径(Rmin)的圆弧形导轨(13)之间被引导。
3．如权利要求1或2的方法，其特征为，从结晶器(9)出来的直铸坯在结晶器(9)与第一弯曲区(12)之间沿一垂直的直导轨(11)被引导。
4．如权利要求1至3的一项或更多的方法，其特征为，铸坯在弯曲后在布置在弯曲区(12)后面的第一矫直区(14)中在至少另一个布置在后面的矫直区中弯曲成具有较大半径的圆弧形，该圆弧形的半径大于铸坯在布置在后面的矫直区之前所具有的半径(Rmin)。
5．如权利要求1至4的一项或更多的方法，其特征为，在在第一弯曲区和布置在后面的矫直区(11,14)中变形以后，在另一弯曲区和布置在后面的矫直区中对铸坯进行至少另一次变形。
6．用于实施如权利要求1至5的一项或更多的方法的连续铸造设备，它具有一直的结晶器(9)、一沿铸坯拉出方向布置在结晶器后面的铸坯导轨，该导轨有一弯曲区(12)、一圆弧形导轨(2)和一最终的矫直区(7)，矫直区具有相连的大致为水平的直导轨(8)，其特征为，至少在一弯曲区(12)后面布置至少一个具有邻接的圆弧形导轨(2)的矫直区(14)。
7．如权利要求6的连续铸造设备，其特征为，在第一弯曲区(12)和第一矫直区(14)之间设置一圆弧形导轨(13)。
8．如权利要求6或7的连续铸造设备，其特征为，在结晶器(9)与第一弯曲区(12)之间设置一用于铸坯的垂直的直导轨(11)。
9．如权利要求6至8的一项或更多的连续铸造设备，其特征为，在第一弯曲区和布置在后面的矫直区(12,14)后面，至少设置一具有布置在后面的矫直区的另一弯曲区。
10．如权利要求6至9的一项或更多的连续铸造设备，其特征为，铸坯的由弯曲区(12)和矫直区(7,14)产生的伸长进程在两个过渡区的至少一个中大致有一倾斜地扭曲的、具有拐点切线的“S”形，其中，在该区，在直角座标系统的X轴上画出的伸长曲线的起点与终点的斜率为零，座标系统的原点各自位于过渡曲线的起点，其X轴为过渡曲线的一条切线。
11．如权利要求10的连续铸造设备，其特征为，拐点切线的最大斜率在弯曲时相当于最大允许的伸长变化0.0025％/mm，在矫直时相当于0.0030％/mm。
12．如权利要求10或11的连续铸造设备，其特征为，过渡曲线遵循曲率变化(y)的微分方程 φ′(xj)为伸长变化的函数，它有一经过弯曲区和矫直区(12、14、7)延伸，首先从零上升，然后到达伸长变化的最大值，然后重新降至零的进程，RE等于弯曲区的终点或矫直区(12、14、7)的起点的圆弧半径，XE为弯曲区(12)的垂直投影或矫直区(14、7)的水平投影，xj为座标系统上的位置座标。
13．一种用于将一连续铸造设备改造成一具有一直的、垂直取向的结晶器(9)的连续铸造设备的方法，前一连续铸造设备具有一弧形结晶器(1)、一与结晶器相连的圆弧形导轨(2)和一最终的矫直区(7)，该矫直区有布置在后面的、大体为水平的直导轨(8)，其特征为-去掉弧形结晶器(1)和圆弧形导轨(2)的与结晶器相连的部分(15)，-在连续铸造设备的某个地方安装一直的结晶器(9)，它离开圆弧形导轨(2)的曲率中心(5)的距离小于原来的圆弧形导轨(2)的半径(Rend)，-具有过渡曲线的弯曲区(12)安装成与直的结晶器(9)对齐，铸坯从该结晶器出来，该铸坯有一小于圆弧形导轨(2)的半径(Rend)的第一直径(Rmin)，-跟在弯曲区(12)后面至少安装一矫直区(14)，具有第二半径(Rend)的铸坯从该区出来，该第二半径小于第一半径(Rmin)并且最好对应于原先存在的圆弧形导轨(2)的留在铸造设备中的部分的半径(Rend)并且对齐地也就是说沿切线方向过渡至此圆弧形导轨(2)。
14．如权利要求13的方法，其特征为，在弯曲区(12)与第一矫直区(14)之间安装一圆弧形导轨(13)。
15．如权利要求13或14的方法，其特征为，在结晶器(9)与弯曲区(12)之间安装一与结晶器(9)对齐地布置的直导轨(11)。
16．如权利要求13至15的一项或更多的方法，其特征为，在连续铸造设备的某个水平面处安装一直的结晶器(9)，它与弧形结晶器(1)的水平面(3)只有少许偏差，最好略位于此水平面(3)的上方。
17．如权利要求13至16的一项或更多的方法，其特征为，在第一矫直区(14)的后面安装另一具有布置在后面的圆弧形导轨的矫直区。
18．如权利要求11至17的一项或更多的方法，其特征为，在第一弯曲区和布置在后面的矫直区(12、14)的后面安装至少另一弯曲区和布置在后面的矫直区。
全文摘要
为了从一具有一弧形结晶器(1)的连续铸造设备出发,提供一具有直的结晶器(9)的设备,并且其中,能够尽可能多地继续采用具有弧形结晶器(1)的连续铸造设备的各个部分,将采取如下措施:从直的结晶器(9)出来的直铸坯在至少一个弯曲区(12)中沿一过渡曲线被弯曲成具有第一半径(R
文档编号B22D11/128GK1325330SQ99812960
公开日2001年12月5日 申请日期1999年11月3日 优先权日1998年11月6日
发明者海因茨·赫德尔, 迈克尔·斯迪弗丁格, 安德列斯·爱新格尔, 库尔特·恩格尔, 让－弗朗西斯·马里奥东, 杰拉德·佐里塔, 文森特·古约特, 凯瑟琳·罗珀斯 申请人:奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司, 索拉克－福斯公司