專利名稱：加熱金屬熔池的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種加熱經浸入式水口導入連續鑄錠裝置結晶器中的金屬熔池、尤其是用澆注粉劑覆蓋的鋼水熔池的方法，以及一種實施此方法的設備。
在連續鑄鋼時，鑄坯與結晶器之間產生附著力，它會在鑄坯外殼中造成高的拉應力，并因而在鑄坯表面產生裂紋，甚至導致鑄坯斷開。因此在連續澆注鋼時，采取措施在結晶器與鑄坯之間造成振動。在立式的連續鑄錠時，通常通過結晶器的正結形上、下運動來產生這種振動。這種結晶器的運動妨礙新形成的鑄坯外殼粘附在結晶器壁上。在結晶器與鑄坯外殼之間產生取決于振動速度和澆注速度的摩擦力。此外，這種摩擦力還與結晶器寬度、結晶器長度、結晶器錐度以及潤滑有關。在這方面業已證明，與結晶器尺寸無關地，一個升降臺系統在某個平均澆注速度下引起的摩擦力，比較高或較低澆注速度時的要低。由此可以導出，結晶器升程和鑄坯的潤滑可按最佳的澆注條調整。
在熔池上面的澆注粉劑影響經結晶器散熱的熱流。由于澆注助劑在熱流中的影響不一樣，在模內金屬液面區最大，朝結晶器出口方向降低。由此可以得出結論，澆注助劑對鑄坯外殼厚度的影響主要只在模內金屬液面區內。
業已證明，在結晶器中的熱流密度隨著澆注速度增加。在模內金屬液面中的散熱最多。也就是說，鋼水在這里與結晶器壁緊密接觸，并有最高的溫度。由于大量散熱使鑄坯外殼冷卻，因此鑄坯外殼收縮并從結晶器壁上脫模。
在這種情況下，澆注粉劑的種類和特性影響結晶器的散熱。在這方面已經證實，從結晶器中的鋼水散熱，在易熔的澆注粉劑的情況下比難熔的澆注粉劑情況下大。在采用菜子油作為結晶器的潤滑劑時，可以肯定散熱量增加得還要多。
連續澆注時散熱不夠是斷裂的原因之一。在結晶器中鑄坯外殼的削弱往往是斷裂的先兆，也就是說在鑄坯外殼中產生裂紋，或熔渣阻止通過鑄坯外殼散熱。在鑄坯外殼中產生裂紋的原因，例如由于在結晶器溢流時或溢流后，或在浸入式水口與鑄坯外殼之間形成橋時的懸掛。
因此，本發明的目的是提出一種方法和設計出一種相應的設備，通過它的保證經由結晶器均勻地散熱，以及保證在鑄坯外殼與結晶器之間有不變的摩擦力。
本發明通過方法權利要求1和設備權利要求4特征部分所述之特征來達到此目的。
按本發明建議，熱能呈點狀加入熔池表面，并在這種情況下在表面按一條可預先規定的路線移動熱能點。為此采用激光束，其中，定向的光束的能量用來加熱。激光束與普通光線的區別在于其純單色、高度相干性、高平行度以及高的能量密度。
通過使用激光束可以在狹窄的有限范圍內加熱或熔化材料，包括金屬。取決于調整、直徑、功率穩定性、聚焦等的射線質量，影響具體的工作參數。改變上述值可以調整其強度。通過設在連續鑄錠結晶器外部的激光能源，可以在連續澆注鋼材時，直接影響關鍵部位，亦即模內金屬液面。
按本發明呈點狀地引入的熱能，不僅調整其熱能的大小，而且調整預先規定的使用時間。在這里，點狀這一概念不應理解為數學上的，熱能點具有在使用激光時通常有限的擴散。因此建議，使熱能點在浸入式水口與結晶器邊緣相關的縱側之間的范圍內移動。在這種情況下可自由選擇起點、終點以及在這兩個端點之間的路線和速度。
產生激光束的儀器可以裝在結晶器和浸入式水口之外的安全地點，此時，激光束可通過反射鏡送到熔池表面所要求的地方。
附圖中說明了本發明的舉例。其中
圖1概略表示激光束設備；圖2熱能點的位置。
在圖1上部表示了連續鑄錠裝置10的一個剖面，以及在下部表示了它的俯視圖。在結晶器11中有熔池S，熔池上漂浮著澆注粉劑。浸入式水口12浸入熔池S中。
激光能源21裝在連續鑄錠裝置10的外部，激光束從激光能源21通過激光鏡片27，經由一個可運動的中央反射鏡22或可運動的外射鏡23，送到熔池S的表面。激光能源21可裝在連續鑄錠裝置外部的任意地點，在這種情況下，激光束可通過固定反射鏡24導引。
反射鏡22或23可繞軸26擺動。軸26與控制器32連接，控制器32與計算電路31連接。此計算電咱31在測量技術方面與溫度傳感器33連接，在控制技術方面與激光能源21連接。
在圖1的下部在右側表示，通過使用兩個固定反射鏡24，它們可在前面轉移激光束的方向，使來自激光能源21的激光束可從浸入式水口12的兩側掃射熔池表面。
圖2表示能量點的位置隨時間的變化。圖的左上側表示在結晶器11和浸入式水口12之間區域內的位置L。
在上部曲線圖中熱能點在熔池的一側，結晶器與浸入式水口之間均勻地來回移動。
在中部曲線圖中兩個熱能點分別從熔池表面中央以較慢的速度向外移動，然后急速地重新朝中點回移，以便再次重新以降低后的速度向外移動。
在下部曲線圖中一個熱點總是從中央開始并向外移動，然后急速地回到中央，以便以慢速朝另一側向外移動，接著重新跳回中央，以便以慢速朝另一側將熱量引入熔池表面。
權利要求
1.加熱經浸入式水口導入連續鑄錠裝置結晶器中的金屬熔池、尤其是用澆注粉劑覆蓋的鋼水熔池的方法，其特征為熱能呈點狀地加入熔池表面；以及，熱能點在熔池的表面按一條可預定的路線移動。
2.按照權利要求1所述之方法，其特征為至少各有一個熱能點在浸入式水口與結晶器邊緣相關的縱側之間的范圍內移動。
3.按照權利要求2所述之方法，其特征為熱能點隨著液態熔體的自然流動，在浸入式水口與結晶器之間影區內熔池表面的中央開始，移向自由的熔池表面區。
4.用于實施按權利要求1所述之方法，加熱經浸入式水口導入連續鑄錠裝置結晶器中的金屬熔池、尤其是用澆注粉劑覆蓋的鋼水熔池的設備，其特征為在結晶器(11)外部設有一個激光能源(21)和激光鏡片(27)；以及，設有可運動的反射鏡(22、23)，借助于反射鏡可預定地點地將熱能加入熔池(S)的表面中。
5.按照權利要求4所述之設備，其特征為反射鏡(22、23)懸掛在可旋轉的、可通過控制器(32)驅動的軸(26)上。
6.按照權利要求5所述之設備，其特征為控制器(32)與計算電路(31)連接，并按照一個可重復和可預定的程序，擺動反射鏡(22、23)。
7.按照權利要求6所述之設備，其特征為計算電路(31)與測量元件(33)，尤其是溫度傳感器相連，它與控制器(32)構成一個調節電路導引激光束。
全文摘要
本發明涉及一種加熱經浸入式水口導入連續鑄錠裝置結晶器中的金屬熔池、尤其是用澆注粉覆蓋的鋼水熔池的方法。為了保證經結晶器均勻散熱和保證結晶器與鑄坯外殼之間有不變的摩擦力，建議，熱能呈點狀地加入熔池表面，以及，熱能點在熔池表面沿一條可預定的路線移動。此外，本發明還涉及一種適合于實施此方法具有一個激光能源的設備。
文檔編號B22D11/10GK1146170SQ95192663
公開日1997年3月26日 申請日期1995年3月30日 優先權日1994年4月26日
發明者埃瓦爾德·福伊爾施塔克 申請人:曼內斯曼股份公司