专利名称：用于引导连续铸锭设备铸坯的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于导引连续浇注的连续铸锭设备尤其是生产薄扁钢设备的铸坯的方法，设备有一个固定式结晶器或一个移动式结晶器和有一个设有冷却装置的铸坯导引机架，以及本发明还涉及一种用于实施此方法的设备。
在扁坯或大钢坯连续铸锭设备中的铸坯导引，通常通过设在结晶器下方的辊进行。若这些辊是非冷却式的，则它们有至少约100mm的直径，若它们有内冷却，则至少有约140mm的直径。在扁坯连续铸锭设备中，扁坯宽度可采用至3.5m，这导致使用带中间支承的分开式辊。
在使用非冷却式辊时，通常采用喷水冷却。这类喷水冷却潜伏着使铸坯不可控制地冷却的危险，其结果是会引起铸坯的表面裂纹。
辊直径结合铸坯宽度确定了各辊相互间距。可用作评价铸坯支承或铸坯隆起的特征参数的此辊间距，对铸坯质量有直接的影响。铸坯的隆起取决于浇注速度和辊的相互距离。在浇注厚度约200mm的标准扁坯时用最大速度为2.2m/min，而在浇注厚度约50mm的薄扁坯时采用速度为6m/min，谋求用速度为8m/min。
此外不利的是，薄扁坯的铸坯外壳从结晶器排出到其凝固，与标准扁坯的铸坯外壳相比，在同一冶金地点温度明显地较高。
因为辊的直径和各辊的相互距离不能随意减小，所以在浇注速度较高和与此同时浇注厚度较小的情况下，铸坯隆起并因而变形的倾向以无法再克制的方式增大。
除铸坯导引辊外，还已知用板作为铸坯导引构件。例如在EP 0107563A1中建议了一种网格，它设在结晶器下方并通过它的自由空腔朝铸坯表面喷射冷却介质，例如喷水。
这种构件的缺点在于在铸坯与板之间产生大的摩擦力。除此以外存在质量缺陷的危险，其形式为断裂或因水被封入而引起爆炸。再者，为了拉出铸坯需要大的拉出力，它们导致铸坯外壳受高负荷。
因此本发明的目的是，采用简单的装置创造也能用于高浇注速度的铸坯导引，它能通过结构简单的装置低磨损地生产表面质量高的铸坯。
本发明通过方法权利要求1和设备权利要求5的特征部分所述特征达到此目的。
按本发明，铸坯离开结晶器后在一气垫上滑动，气垫铺设在板段与铸坯之间，铸坯的热量通过非接触式地吸纳铸坯辐射热的冷却板间接地从铸坯吸收。作为气态的介质最好使用氮气，通过恰当地设计板段它在面朝铸坯的壁处保持板段的形状、沿铸坯排出方向流动，并为了通过冷却板吸纳间接的热量(辐射热)借肋于此流动的气体进行补充冷却。
在一种弧形设备中，铸坯通过多个弯曲点或也可连续地通过形状相同的曲线弯曲。段O和后继段的气膜可作的功包括-根据在连铸导引的垂直部分和水平部分之间的铸坯导引地点不同，随重量的分量而变地支承铸坯；-随相对于模内金属液面的垂直距离而变地平衡钢水静压力；-铸坯弯曲和定向；-在凝固过程中无锭轧制、减小铸坯厚度；-输送铸坯。
此外，应考虑到铸坯导引板段的上侧无需为支承铸坯(重量)而作功。再者，在各段或从结晶器出口到铸坯导引末端沿冶金的长度单位功不相同。
每一板段不同的功通过板段具体的结构设计和/或气体介质按压力乘流量的调整装置来保证。在这里特别考虑铸坯当前外壳厚度的关系。在设备的设计时应注意测量作用在铸坯上的气动功，以保证铸坯滑动、输送以及在需要时减小其铸造厚度，但却不会由于压入而无控制地变形亦即负隆起。
与此同时，铸坯附加地借助于机械装置(在这里主要是连铸辊)按可预定的速度通过铸坯机架作规定的运动。这些辊可支持、承担或保证输送和所期望的浇注速度和/或弯曲与定向过程。为了按规定保证浇注速度，利用设在连铸机架末端的辊，因为铸坯在这里已经硬透。
通过气流和连铸辊的驱动能量互相可以任意协调。在本发明的一种有利的设计中，铸坯通过气流输送，而通过连铸辊将其速度减至额定速度。
板段基本上由空心体构成，冷却介质最好抽吸式地通过空心体流动。在板段内接近于铸坯的那一侧上设有分配管的网络，通过此网络导入一种气体例如氮气。分配管分段地互相连接，并通过总管与一送气站连接。分配管的各喷口可以设计成不相同。它们的分布也可根据其在铸坯导引中所处地点的作功量与之相匹配。例如在段内的喷嘴数量和/或喷口总尺寸沿冶金长度和宽度成函数变化，以便在供应相同的压力时在不同的几何位置作出不同的功。这种在例如每个压力系统(板段、气动枕垫)有相同压力时为了有不同的功率所进行的喷嘴分布，既可存在于相对于浇注方向的横向亦可存在于相对于浇注方向的纵向。此外，一个段亦可与不同的彼此独立的气动系统连接。
此外还建议，喷嘴或喷嘴的一部分相对于浇注方向成锐的斜角，以有助于铸坯的输送。这种对铸坯输送的支持保证连铸速度并支持和减轻设在板段之间的辊对的工作量。板段至少在边缘区相对于铸坯表面有一距离，这一距离允许在铸坯与至少在边缘区所设的唇之间气体有一定的漏泄量。
板段与致动器例如活塞-缸组件相连，通过它们可按规定调整板段与铸坯的距离并因而调整气体漏泄量。
接近于铸坯的壁在其结构和材料方面按这样的方式设计，即，使它能最大程度地排出辐射热。在这里最好采用壁厚较小的铜，以便通过布置在板段冷却水套内的冷却水吸收此热量。
本发明的另一种设计中，板段接近于铸坯的壁的壁厚是变化的而且以这样的方式，即，厚度朝板主轴线的方向逐渐减小。此外，板段面朝铸坯的壁可镀有耐磨的保护层，例如镍层和/或铬层。
在一种设计中，板段由管子构成，管子布置成曲折状并在它们的接触线处插入供应气体的分配管。采用这种管道冷却水可以高速流过并因而可以从铸坯散走尽可能大量的辐射热。
为保证铸坯定心运行，建议板段接近于铸坯的壁沿铸坯的输送方向设计成凹的。壁的凹度可在凹的结晶器处开始并在第一段中沿铸坯导引的所有段减小，例如减小到铸坯导引机架末端或至铸坯硬透时为很小的凹度或平的表面。以此方式可以生产出一种平行的扁坯，或也可生产出具有所期望的凹形剖面的扁坯。
此外，沿段宽的气动功剖面可例如通过设不同的孔直径规定。例如，在板段的中央最好作较小的气动功，以便在铸坯中央有恰当的铸坯薄膜效果。在铸坯边缘，亦即棱边区，铸坯有比其中央更稳定的形状。
除此之外，在带厚给定时加入的气动功可在气压相同时通过打开或关闭板段减小或增大，换句话说改变板段相对于铸坯的距离。此气动功的值可通过板段在上侧或下侧处的距离和在给定扁坯厚度时预先给定。
按本发明的设备重要的是，铸坯以所期望的速度气动地通过连铸机输送。连铸辊的马达通过附加的工作保证有准确的额定浇注速度，或输送(电动机模式)或辊以发电机工作方式旋转并将扁坯减速至所期望的额定浇注速度。若电动机电流增加超出预定的极限，则基本速度气动地修正。
采用所建议的方法和设备可以达到-铸坯不隆起并因而不变形，即便在高达10m/min的高浇注速度时；-铸坯不需要直接水冷并因而有尽可能小的能量损失；-在使用惰性气体时避免了铸坯起氧化皮；-可以通过最小的单位面积变形逐渐地弯曲和定向；-可以在其凝固期间逐渐无锭轧制并因而减小铸坯厚度；-不存在旋转的机器构件，带来的优点是○保证最低的机器磨损，以及○与喷水冷却的所谓的格栅(Grid)相比可获得高度的浇注可靠性，○没有铸坯输送的机械性限制，例如在由辊组成的连铸导引机架中和在那里尤其在很宽和快速浇注的扁坯设备特别是薄扁坯设备中就有这种限制。
附图表示了本发明的举例。其中
图1连续铸锭设备示意图；图2通过连续铸锭设备的一个剖面；图3具有凹的壁的板段；图4由曲折形布置的管子构成的板段。
图1表示带浇口盘11的连续铸锭设备，液态金属从浇口盘11经插入管13引入结晶器12中。在图示的情况中涉及的是一种弧形的连续铸锭设备用于生产扁坯B，其中，通过其铸坯外壳W围绕着液池S的铸坯从垂直定向的结晶器12排出。在结晶器12下面设有辊21，它们由辊驱动装置22驱动，以及设有由板30构成的导引装置，板30由一个个板段31组成。板段31布置在扁坯B的上侧和下侧。在各板段31之间设有辊21。
此外，辊驱动装置22与测量和调整装置23连接。
导引铸坯并被驱动的辊21以及板段31被一外壳61包围。外壳61通过输入气体用的管道62和回授气体用的管道63与气体冷却设备64和气体净化设备65连接。在气体管道62中设有送气站49，借助于送气站通过气体总管46将气体输送给各板段31。
为了冷却各板段31，冷却介质借助泵71通过供入管72抽出，供入各板段31以及通过回授管73引回。
图2表示通过带外壳61的连续铸锭设备的剖面A-A，外壳61围绕着板段31和扁坯B。
板段31通过活塞缸装置51可调整相对于板间距地固定。
冷却介质通过管72供入板段31，经由管73引回。
为了供入气体，经由总管46和分布在外部区的分配管45、经由供应中央区的分配管43以及供应中间区的分配管44，将气体通过出口42输送到在板段31与扁坯B之间的中间腔内。板段31在接近于扁坯的那一侧有壁32，它在边缘区可以有一唇34。
扁坯B有铸坯外壳W，由液态金属构成的液池S位于外壳内部。
图3表示板段31的另一个剖面A-A，其中接近于铸坯B的壁32设计为凹的。在图的上部，壁32设计为双层壁，其中，直接与铸坯B相配的板35由一种导热性良好的材料如铜制成。铜板35可镀有耐磨层36，例如镍层或铬层。
在图的上部，壁32在边缘区有一唇34。壁32的壁厚d可设计成从中心区到边缘区越来越厚。
气体供应通过分配管43和孔41向出口42进行。
扁坯B有铸坯外壳W，它围绕着液池S。扁坯B在中央区有隆起。
在图4中表示了一个板段31，它由曲折形布置的管38构成，管38与供入管72和回授管73连接。分配管43、44、45在接触线39处直接终止在接近于扁坯B的那一侧。
在图的下部表示了剖面B-B，其中，管子在接触线39处气密地连接，只有在穿过分配管43、44、45时才没有直接接触。分配管的出口42朝着板段31和扁坯B之间的中间腔。
权利要求
1.用于导引连续浇注的连续铸锭设备尤其是生产薄扁钢设备的铸坯的方法，设备有一个结晶器和一个设有冷却装置的铸坯导引机架，其特征为以离开结晶器的铸坯中间接地提取热量；铸坯至少分段地通过一种气态介质固定形状、导引至铸坯排出装置中以及附加冷却；以及，铸坯附加地借助于机械装置按可预定的速度通过铸坯机架作规定的运动，此时，铸坯的速度被加速或减速。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为气态介质可按规定根据壳厚调整流量和压力。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征为气流以这样的方式对准铸坯表面，即，对铸坯速度施加影响。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征为铸坯在结晶器出口处的厚度至少在一个板段中减小。
5.实施按照权利要求1所述方法用于生产铸坯，尤其用于生产薄扁钢的连续铸锭设备，它有一个结晶器，沿浇注方向在结晶器上连接铸坯导引机架，后者有倚靠在铸坯表面上的辊和制有孔的板，以及此设备有用于冷却铸坯表面的构件，其特征为板(30)分成段(31)，辊(21)设在段(31)之间；在板段(31)内接近于铸坯(B)的那一侧上设有分配管(43、44、45)的网络，通过此网络可输入气态介质；分配管(43、44、45)分段地互相连接并通过总管(45)与送气站(49)连接；以及，板段(31)至少在边缘区(34)设置成相对于铸坯表面有一个距离，这一距离允许有一定的气态介质漏泄量。
6.按照权利要求5所述的连续铸锭设备，其特征为分配管(43、44、45)的出口(42)沿一个相对于铸坯(B)输送方向倾斜的角度加工在板段(31)的接近于铸坯(B)的壁(32)中。
7.按照权利要求6所述的连续铸锭设备，其特征为接近于铸坯(B)的壁(32)在形状和材料方面设计成这样，即，能从铸坯外壳(W)排出最大量的辐射热。
8.按照权利要求7所述的连续铸锭设备，其特征为在接近于铸坯(B)的壁(32)上镀有耐磨层，例如镍层和/或铬层。
9.按照权利要求4所述的连续铸锭设备，其特征为板段(31)由曲折形布置的流过冷却介质的管(38)构成，在它们的接触线(39)上垂直于管导引件设分配管(43、44、45)。
10.按照权利要求5所述的连续铸锭设备，其特征为设有装置(51)，借助于它们可以独立地调整板相对于铸坯(B)的距离。
11.按照权利要求5所述的连续铸锭设备，其特征为板段(31)设计为枕垫(33)，它们在边缘区有影响气态介质漏泄和从铸坯(B)散热的唇(34)。
12.按照权利要求11所述的连续铸锭设备，其特征为板段(31)壁(32)的壁厚(d)朝板的主轴线方向逐步减小。
13.按照权利要求5所述的连续铸锭设备，其特征为板段(31)接近于铸坯(B)的壁(32)沿铸坯(B)的输送方向设计为凹的。
14.按照权利要求13所述的连续铸锭设备，其特征为壁(32)的凹度沿铸坯(B)的输送方向逐步减少，并在具有板段(31)的铸坯导引机架的端部趋近于零。
15.按照权利要求14或10所述的连续铸锭设备，其特征为装置(51)是气动的促动器，它们至少设在结晶器(12)后第一个板段(31)的第一个位置上。
16.按照权利要求5所述的铸坯导引机架，其特征为在板段(31)内分配管(43、44、45)的数量在考虑铸坯外壳厚度薄膜效果的情况下根据冶金长度成函数变化。
17.按照权利要求5所述的铸坯导引机架，其特征为在板段(31)内分配管(43、44、45)的内径沿其冶金长度成函数关系改变，以便在供应相同的压力时根据其几何地点作出可预定的功。
18.按照权利要求5所述的铸坯导引机架，其特征为在板段(31)之间所设的辊(21)连接在一个可调整的辊驱动装置(22)上，通过它可调整其转速和牵引力。
19.按照前列诸权利要求之一所述的连续铸锭设备，其特征为板段(31)、辊(21)和铸坯(B)装在一外壳(61)内，它通过管道系统(62、63)与气体冷却设备(64)和净化设备(65)连接。
20.按照权利要求19所述的连续铸锭设备，其特征为管道系统(62、63)设计成，气体例如氮气可在净化和冷却后重新输入压缩机。
全文摘要
本发明涉及一种用于导引连续浇注的连续铸锭设备尤其是生产薄扁钢设备的铸坯的方法,设备有一个结晶器和一个设有冷却装置的铸坯导引机架。其中,从离开结晶器的铸坯中间接地提取热量;铸坯至少分段地通过一种气态介质固定形状、导引至铸坯排出装置中以及附加冷却。此外,铸坯附加地借助一机械装置按可预定的速度通过铸坯机架作规定的运动,在这种情况下铸坯的速度被加速或减速。本发明还涉及一种用于实施此方法的设备。
文档编号B22D11/128GK1201412SQ96198089
公开日1998年12月9日 申请日期1996年10月25日 优先权日1995年11月3日
发明者弗里茨－彼得·普莱斯基乌切尼格 申请人:曼内斯曼股份公司