專利名稱：液體冷卻的結晶器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一用于具有成型結晶器體的連續(xù)鑄造設備的用液體冷卻的結晶器，該結晶器體用高導熱性材料如銅或銅合金制成。
結晶器應當從熔融金屬中吸收熱量并有可能通過一開始形成的連續(xù)坯外殼使鑄坯全部凝固。
根據(jù)使用目的的不同采用了不同的結晶器幾何形狀，如圓形的、矩形的或復合體形的結晶器管。結晶器板用于正方形/矩形的鑄錠或具有較大的長寬比的板坯。此外，還有特殊的幾何形狀如用于工字梁的型材坯形和在上板區(qū)具有用于接納鑄造噴嘴的漏斗形擴口的薄板坯結晶器。所有這些結晶器都力求表面有均勻的冷卻。角部區(qū)是特殊情況，因為在板結晶器中存在由結構決定的冷卻被破壞的沖擊棱角(Stosskanten)。此外，部分地設置具有較大的材料體積的區(qū)域，以用于后側的緊固元件，該區(qū)域以其特殊結構的槽形冷媒通道以附件的形式進行同樣的冷卻。
另外已知，為了避免結晶器過早損壞，要更好地冷卻熱負荷特別高的結晶器。也就是說，一方面，對于薄板坯結晶器，使結晶器壁的熱阻不要太大，因此可選擇較小的壁厚。其次，在力求有較高的鑄造速度時，對冷卻水的品質和冷卻水的速度都提出特殊的要求。
采用上述措施，可以達到這樣一個目的，即得到結晶器體的鑄造側的盡可能良好的均勻的冷卻?？赡艽嬖诘挠山Y構類型決定的干擾區(qū)如背面?zhèn)鹊睦鋮s表面在必要時被消除，以便得到均勻的冷卻。
在使用漏斗形結晶器板時，局部的受熱條件是由操作決定的。它在鑄造側基本由鋼種類/鑄造溫度、速度、鑄造粉末的潤滑條件/冷卻條件、鑄造噴嘴的幾何形狀和熔液的合適的流動決定的。在另一側由有水側的冷卻水品質、冷卻水量和水的速度決定結晶器的溫度。這些值有一部分已由結晶器的結構(如冷媒通道的幾何形狀)決定。
不過通過各個煉鋼廠對許多結晶器板的破壞試驗，可以明確地確定結晶器材料的實際負荷和由之得到的損傷。根據(jù)這一研究，可以確定沿彎液面寬度的表面或表面附近區(qū)的不同的軟化。
這樣，在危險區(qū)，硬度從初始值的100％降到約60％，而在危險區(qū)附近同一高度，則只降低至所測的初始值的70％；結晶器板的邊緣區(qū)此處不必考慮。在使用結晶器板后，對壁厚的測量表示了類似的論點；與非危險區(qū)相比，在熔池液面危險區(qū)中，同樣的材料軟化延伸至較大深度的約三分之一處。
由于影響不同，薄板坯結晶器在寬邊壁上受到的負荷明顯不同?？伤阕髌溆绊懙闹饕?鋼水的高流動速度；在鑄造斷面的平行平面?zhèn)戎?，特別是漏斗形過渡區(qū)產生的熔液紊流。
-由于熱膨脹產生的在漏斗口上的銅板的彎曲的壁的高機械負荷。此處，所得到的應力在鑄造側特別大。
這樣就導致結晶器材料在此漏斗形過渡區(qū)中有特別顯著的軟化。由于局部的較高溫度和與單位材料體積的各自的耐熱性有關的高材料負載，在此表面區(qū)導致形成過早的裂縫。此裂縫的形成可根據(jù)此處由溫度決定的Zn原子從鋼擴散到Cu基體中的明顯的擴散過程而提前產生，這是因為，所形成的Cu Zn相形成一硬而脆的表面層，它使之可能有較高的裂縫發(fā)展速度。
從現(xiàn)有技術出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種結晶器體，用它能提高熔池液面區(qū)中的熱流動，并可在高的熱負荷和機械負荷區(qū)避免形成裂縫的危險。
按照本發(fā)明，權利要求1的特征可實現(xiàn)該目的。本發(fā)明的其它有益的改進在從屬權利要求中給出。
由此，本發(fā)明的要點提出這樣的措施，即在超臨界地受負荷的區(qū)域，在漏斗的兩側進行結晶器體的非常強的冷卻。根據(jù)本發(fā)明的建議，在此危險區(qū)中，最好相對于水平的相鄰區(qū)將冷卻功率提高10％～20％。冷媒劑通道可例如在此處有利地設置成狹一些，以便擴大冷卻面積。另一種方案為使冷媒劑通道局部地更靠近表面；在此情況下對冷卻水破例地用不同的(實際有效的)冷卻壁厚工作。這對冷卻孔同樣適用。此外，做有槽形冷媒通道的寬邊板在漏斗形過渡的危險區(qū)另外設置冷卻孔；此處雖然壁厚小，但驚人地提高了結晶器材料的抗裂能力，從而提高了結晶器板的整體壽命。
此外，采用不同的背面?zhèn)鹊睦鋮s強度，可以在板表面的鑄造側得到顯然較好的均衡的溫度分布。這一作用可使鑄造粉末的有用的、較狹的工作溫度范圍有一較小的溫度間隔。由此，可以避免按較冷的或較熱的溫度范圍調節(jié)鑄造粉末。
下面根據(jù)在圖中示出的實施例更詳細地說明本發(fā)明。
在
圖1所示的漏斗形結晶器板中，在漏斗2的水平出口(垂直線C)在鑄造側有最大的熱負荷。作為直接的后果，沿鑄造方向GR的直接位于熔池液面3的下方的C點的最大單位面積熱流動(量)為4.7～5.2Mw/m2。在結晶板1的鑄造側4的由計算確定的最高溫度為400℃左右。用銅做的結晶器板1的實際有效的壁厚d在危險區(qū)5此時在直線B、C、D之間在結晶器板的上部200mm處從d1=20mm減少至d2=18mm(圖2)。
由此，產生一減少28℃的最高表面溫度。這種有利的冷卻在結晶器板1的相應的附近繼續(xù)保持。雖然在危險負荷區(qū)5的壁厚d2減少2mm，但是包括修整在內，仍然可以驚奇地得到結晶器板1的高的整體壽命。用做成較深的冷卻槽6(鑄造面與冷卻面之間的壁厚為18mm，而不是20mm)強烈冷卻的區(qū)5在此情況中越過下列表面延伸(見圖1)長度為在水平方向從漏斗2的拐點B經(jīng)過370mm至終點D。強烈冷卻表面從板上緣7沿鑄造方向GR延伸至200mm；它與50mm的過渡區(qū)8連接，在過渡區(qū)，冷卻槽6的深度d相似。
權利要求
1．用于具有成型結晶器體的連續(xù)鑄造設備的用液體冷卻的結晶器，該結晶器體用高導熱性材料如銅或銅合金制成，其特征為，結晶器體在冷卻表面?zhèn)仍诟叩臒崃ω摵膳c機械負荷區(qū)有一高的單位面積熱流動的冷卻區(qū)。
2．如權利要求1的結晶器，其特征為，它有一中空成型空間，該空間由兩個彼此相對放置的寬邊壁和限制鑄坯寬度的狹邊壁組成。
3．如權利要求2的結晶器，其特征為，中空成型空間在注入側端部大于鑄坯出口側端部。
4．如權利要求2或3的結晶器，其特征為，中空成型空間在注入側端部至少有一凸起，它沿鑄造方向(GR)還逐漸變小。
5．如權利要求1至4的任一項的結晶器，其特征為，具有高的單位面積熱流動的冷卻區(qū)設置在熔池液面區(qū)中，此時，它沿寬邊壁的彎月形的長度的至少20％最好為30％至60％延伸。
6．如權利要求1至5的任一項的結晶器，其特征為，在熔池液面的高負荷區(qū)的單位面積熱流動比熔池液面的其它區(qū)域的要大5％～40％，最好大10％～20％。
7．如權利要求1至6的任一項的結晶器，其特征為，將寬邊壁的高的熱力負荷與機械負荷區(qū)的鑄造表面與冷卻表面之間的壁厚減小。
8．如權利要求7的結晶器，其特征為，熔池液面區(qū)的鑄造表面與冷卻表面之間的壁做成具有小1～6mm的厚度。
9．如權利要求1～8的任一項的結晶器，其特征為，結晶器體有其走向平行于鑄造方向的槽形冷媒通道和/或冷卻孔，它們在高的熱力負荷與機械負荷區(qū)中緊密地設置。
10．如權利要求9的結晶器，其特征為，在高的熱力負荷與機械負荷區(qū)中，冷媒通道和/或冷卻孔的間距比熔池液面的水平相鄰區(qū)的至少要小20％。
11．如權利要求9或10中的一項的結晶器，其特征為，冷媒通道和/或冷卻孔在過渡區(qū)中有級緊密地設置。
12．如權利要求9至11的任一項的結晶器，其特征為，在冷媒通道之間附加地設置冷卻孔。
全文摘要
用于連續(xù)鑄造薄鋼板坯的用液體冷卻的結晶器有一成型的結晶器體，它用高導熱性材料如銅或銅合金制成。結晶器體最好由各自兩個彼此相對放置的寬邊壁和由鑄坯寬度限制的狹邊壁組成。此時，寬邊壁形成一漏斗形的注入?yún)^(qū)。為了在銅板的高的熱力和機械負荷區(qū)避免形成裂縫，特別在熔池液面區(qū)設置具有高的單位面積熱流動的冷卻區(qū)。
文檔編號B22D11/124GK1227778SQ9910137
公開日1999年9月8日 申請日期1999年1月26日 優(yōu)先權日1998年1月27日
發(fā)明者沃爾夫岡·霍恩謝邁爾, 格哈德·胡根舒特, 德克·羅德, ?？颂亍け壤麃喤?申請人:Km歐洲鋼鐵股份有限公司