CN1223917A - 金属连铸结晶器的浇口形状 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有一个带有接受冷却的宽侧壁和窄侧壁的且沿浇注方向呈漏斗形缩小到铸坯尺寸的浇口区的金属连铸结晶器。该结晶器的特点在于,宽侧壁内轮廓在浇口区内沿一条连接结晶器上缘和浇口区出口的直线成凸形。

Description

金属连铸结晶器的浇口形状

本发明涉及一种具有一个带有接受冷却的宽侧壁和窄侧壁的且沿浇注方向呈漏斗形缩小到铸坯尺寸的浇口区的金属连铸结晶器。

浇口区的尺寸主要是由待铸坯的横截面、浇管尺寸和浇管浸入熔池深度确定的。

由于宽侧壁成漏斗形状，所以在浇注方向上不仅发生了铸坯横截面的缩小，也发生了铸坯横截面的变形。因此，与带有平壁的常见连铸结晶器不同的是，坯壳在经过漏斗形结晶器时被迫承受附加变形，这可能造成缺陷。

众所周知，可以通过设计结晶器漏斗形浇口区的水平或垂直轮廓来有利地分配铸坯所承受的变形以便抑制铸件缺陷的生成。

与常见的平壁式结晶器(其中铸坯收缩通过窄侧壁的倾斜得到补偿)不同的是，结晶器横截面在带漏斗形浇口区的结晶器中沿浇注方向的收缩曲线是很重要的。

如果结晶器横截面收缩在一个或多个高度截面内大于铸坯收缩的话，则坯壳在那里被迫承受附加变形。另外在这种情况下，没有更多地确保坯壳和结晶器壁间的均匀接触。结果出现了坯壳温度过高过低的区域，这增大了出现缺陷的可能性。

如果收缩较小，则坯壳在局部脱离结晶器壁。由在此区域内的强烈再加热引起了造成缺陷的高热应力。

上述缺陷可能是裂纹、缩口和结构破坏。这些缺陷越严重，则钢越易于在形成坯壳的凝固和冷却过程较强烈地收缩。

EP0268910提议：浇口区内的宽侧壁可以在第一局部区域内基本相互平行地延伸且在一个随后的局部区域内回到铸件尺寸厚度，其中第一局部区域在第一坯壳形成区内一直到在浇注时变化的浇注液面下方。这样一来就可以无变形地引导在浇注液面下方仍很薄的坯壳。

EP0552501公开一种薄带钢连铸结晶器，其中宽侧壁形成一个漏斗形浇口区，此浇口区向窄侧壁缩小且沿浇注方向缩小到铸带尺寸。漏斗形浇口区是由侧圆弧和在切点处与该圆弧相连的中心圆弧确定的。为了减小摩擦和磨损并减小坯壳的拉伸-弯曲应力，侧圆弧半径在至少离结晶器上缘100mm向下算起的区域内保持不变。

DE3907351A1公开了一种结晶器浇口区内壁形状是通过三个相切圆弧构成的提案，沿走坯方向递增的圆弧半径转变为结晶器内壁轮廓。这样一来，金属连铸坯的变形被分配给尽可能长的延伸段且避免了在金属连铸坯坯壳中的收缩和开裂。如此实现了尽可能均匀地在如此形成的浇口区内分配坯壳变形，即其半径沿走坯方向以相同系数或不同系数递增。

基于上述现有技术，本发明的任务是提供另外一种结晶器浇口形状，由此更好地避免了坯壳与结晶器壁之间的摩擦和磨损，尤其是在一种易于过度收缩的钢水形成坯壳时，通过与钢水收缩清况匹配的结晶器横截面收缩明显抑制了板坯表面缺陷伤害。

本发明基于这样的认识：在浇口区水平轮廓预定的情况下，可以通过设计垂直轮廓预定结晶器横截面在浇注方向上的收缩曲线。

通过本发明由此获得了上述任务的解决方案，宽侧壁内轮廓在浇口区内沿一条将结晶器上缘和浇口区出口连在一起的直线成凸形。

凸形内轮廓不仅可以具有一个沿其走向保持不变的曲率并还具有一个变化的曲率。

本发明的另一个设计方案规定了，凸形宽侧壁内轮廓具有一个圆弧形、一个多边形或一个三角形走向。

本发明的另一个设计方案规定了，凸形浇口区内轮廓一直伸到结晶器出口。

当结晶器底部具有一个平行壁区时，由此实现了浇口区和相连的平行壁区之间的无摩擦过渡，即具有末端下圆弧的凸形轮廓转变为走向不变的直线区。

从以下描述和附图中得到了本发明的其它细节、特征和优点。其中：

图1以沿中轴的剖视图示出了本发明结晶器宽侧壁的四个不同的漏斗形内轮廓4、4′、4″、4。

图2根据图1所示的本发明结晶器宽侧壁内轮廓和两条直线形内轮廓5、6示出了在结晶器长度上所赋予的水平浇口形状和相应的水平平行壁轮廓的长度差；

图3根据图1所示的本发明结晶器宽侧壁内轮廓和两条直线形内轮廓5、6示出了结晶器横截面在浇注方向上的收缩；

图4示出了五条不同的在带漏斗形浇口区的连铸结晶器的浇注方向上的结晶器横截面收缩曲线；

图5根据图4所示的在带漏斗形浇口区的连铸结晶器的浇注方向上的结晶器横截面收缩曲线示出了在结晶器长度上所赋予的水平浇口形状和相应的水平平行壁轮廓的长度差；

图6以沿中轴的截面图示出了根据在图4中预定的带漏斗形浇口区的连铸结晶器的浇注方向上的结晶器横截面收缩速率曲线的凸形漏斗形内轮廓。

图1所示的四个不同的结晶器宽侧壁浇口形状具有一个沿浇注方向呈漏斗形缩小到铸坯尺寸的浇口区A或一个沿浇注方向呈漏斗形缩小到铸坯尺寸的浇口区B和一个与其相连的壁基本平行的区域C。此结晶器区或结晶器出口必须没有平行的出口面或出口边缘。下结晶器区或下结晶器出口在中央区内必须具有一个1mm-15mm/宽侧壁的微***部。

在浇口区A内，宽侧壁4的漏斗形状沿一条与结晶器上缘1和结晶器下缘3相连的直线成凸形。

在浇口区B内，宽侧壁4′、4″、4的漏斗形状沿一条与结晶器上缘1和壁平行区2的起点相连的直线成凸形。同时可以看到，在局部区域a′、a″、a内的宽侧壁内轮廓分别具有一个圆弧形、一个正弦形和一个多边形(Polinomen)走向。

图1还示出了，具有稳定走向的凸部a′、a″、a转变为各平行壁区b′、b″、c。

本发明的浇口形状的主要措施是，每个凸部A、a′、a′、a不仅可以具有沿其走向保持不变的曲率，也可以具有变化的曲率。

根据图1所示的垂直内轮廓，图2示出了结晶器横截面沿连铸结晶器浇注方向的收缩情况，其中所述结晶器具有以下参数：浇口宽度950mm，在结晶器板上缘处的浇口深度45mm，浇口长度900mm，正弦形水平轮廓。

图2和图3示出了不同的凸形垂直浇口区内轮廓和长度差和结晶器横截面收缩的结果。

图1-图3指出了本发明的基本特征，其中在浇口区参数不变的情况下，凸形垂直浇口区内轮廓造成了在结晶器上部的较大收缩和在结晶器下部的较小收缩。

因此，本发明还规定了将本发明所要求保护的结晶器用于连铸比较易于过度收缩的包晶型碳钢和奥氏体型不锈钢。

图6作为实施例示出了具有上述参数的连铸结晶器的变化的凸形垂直浇口形状。此浇口形状是以图4所示的收缩曲线或图5所示的相应长度变化为基础的。每条预定收缩曲线对应于一种钢种和铸造参数的预定组合，可以通过理论研究和实际经验计算出上述收缩曲线。

图1-图6所示的关系表明了，可以与浇口区水平轮廓无关地在宽范围内变化地调节结晶器横截面在浇注方向上的收缩情况并进而可以适应于铸坯收缩曲线，这总的来看不仅取决于待铸钢的性能，而且取决于其它浇注参数如浇注速率。

Claims (8)

1．一种具有一个带有接受冷却的宽侧壁和窄侧壁的且沿浇注方向呈漏斗形缩小到铸坯尺寸的浇口区的金属连铸结晶器，其特征在于，宽侧壁内轮廓在浇口区内沿一条将结晶器上缘(1)和浇口区(2)出口连在一起的直线成凸形。

2．如权利要求1所述的结晶器，其特征在于，宽侧壁内轮廓在浇口区内至少沿一条连接结晶器上缘(1)和下垂直部(2)起点的直线成凸形。

3．如权利要求1所述的结晶器，其特征在于，宽侧壁内轮廓在浇口区内沿一条连接结晶器上缘(1)和结晶器下缘(3)的直线成凸形。

4．如权利要求3所述的结晶器，其特征在于，宽侧壁内轮廓彼此不平行。

5加权利要求1-4之一所述的结晶器，其特征在于，宽侧壁内轮廓在一个或多个局部区域内具有一个圆弧形、一个多边形或一个三角形走向。

6．如权利要求1-5之一所述的结晶器，其特征在于，宽侧壁内轮廓不仅具有一个沿其走向保持不变的曲率并还具有一个变化的曲率。

7．如权利要求1-6之一所述的结晶器，其特征在于，具有末端圆弧的宽侧壁凸形内轮廓转变为走向不变的且最好是壁平行的底部。

8．具有如权利要求1-7之一所述的浇口形状的结晶器被用于连铸比较易于过度收缩的包晶型碳钢和奥氏体型不锈钢。

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